CS232086B1 - Uikropáskový oscilátor osazený polovodičovou diodou se záporným diferenciálním odporem - Google Patents

Abstract

Vynález se týká mikropáskováho os- _2_ 2. 2 1 cilátoru, osazeného polovodičovou diodou se záporným diferenciálním odporem, jehož základní frekvence se nastavuje pomocí magnetického pole. Rezonátor oscilátoru je tvořen úsekem mikropáskového vedení (2), vytvořeném na ferimagnetické podložce (1), k jejíž spodní straně je svým jedním po- ! lem kolmo přivrácen permanentní magnet j. (9), který je druhým polem upevněn na uná- « Seči (10) s plynule měnitelnou a fixovatelnou polohou vůči ferimagnetické podložce (1) a vzdálenost mezi magnetem (9) a ferimagnetickou podložkou (1) je v rozmezí 0 až 30 mm, přičemž výstupní mikropáskové vedení (3) je zhotoveno na dielektrické podložce (7). Feromagnetická podložka (1) je tvořena čipem vlepeným do dielektrické podložky (7) a má rozměr celé dielektrické podložky (7). Vynález bude využíván v elektrotechnickém průmyslu.

Description

Vynález se týká mikropáskového oscilátoru osazeného polovodičovou. diodou se záporným diferenciálním odporem, jehož základní frekvence se nastavuje pomocí magnetického pole»

Jedním ze základních požadavků kladených na mikrovlnný oscilátor je možnost nastavení jeho frekvence na zadanou hodnotu, která se dále bučí udržuje konstantní - stabilizace frekvence vnější dutinou, dielektrickým rezonátorem, kmitočtovým nebo fázovým závěsem/nebo s® mění - přelaďování oscilátoru varaktorem /pomocí elektrického pole/ či YIG rezonátorem /pomocí magnetického pole/. Podle způsobu'použití oscilátoru se jedná o pomalou nebo rychlou změnu jeho frekvence. Vždy je však nutné nastavit nejdřív kmitočet oscilátoru na jeho jmenovitou hodnotu. U klasických zdrojů mikrovlnné energie se toho dosáhne mechanicky změnou celkových rozměrů rezonanční dutiny, změnou velikosti ladících prvků /Ladící kapacitní kovové nebo dielektrické kolíky/. Oscilátory konstruované v páskových strukturách jsou pro mechanické přelaďování v důsledku svého geometrického uspořádání méně vhodné. Přesto se tento způsob přelaSování vyzkoušel především v mikropáskové verzi, kdy je relativně snadno dostupný vlastní rezonanční obvod oscilátoru. Změnu frekvence mikrovlnného mikropáskového oscilátoru osazeného Gunnovou nebo lavinovou diodou, lze uskutečnit mechanickou změnou délky jeho rezonátoru. Obvykle se jedná o rezonátor ve formě krátkého úseku mikropáskového vedení, na jehož jeden konec je připojena dioda a jeho druhý konec je zatížen buá kapacitou rozptylového pole otevřeného konce vedení,nebo více či méně dokonalým zkratem. Uvažujeme-li rezonátor s otevřeným koncem, pak tento sestává ze dvou částí. Jeden tvoří mikropáskové vedení určité délky, které odpovídá nejvyšší frekvenci oscilátoru. Tato část rezonátoru je pevná a je spojena s diodou. Druhá část rezonátoru je pohyblivá, tvořena např. dielektrickým nosníkem posuvné ulože232 086 nýnt na horní stráně, substrátu. Na spodní straně nosníku je upevněn páskový vodič stejné šířky jakou má horní páskový vodič pevné části rezonátoru. Nosník je orientovaný tak, že oba páskové vodič® na sebe doléhají v celé šířce, v důsledku přítlaku shora. Posuvnou část rezonátoru lze přemístit ve směru podélné osy první části mikropáskového vedení· Přesahuje-li vodič pohyblivé části rezonátoru koncovou hranu vodiče první části mikropáskového vedení, prodlužuje jeho celkovou délku a rezonanční frekvence bude klesat. Uvažujeme-li rezonátor se zkratovaným koncem, pak délka rezonátoru se vymezuje polohou kovové planžety, která buň představuje posuvný zkratjnebo vstupní část napájecí zádrže. Planžeta je opějfc umístěna na spodní straně dielektrického nosníku shora přitlačovaného na horní plochu mikropáskového vedeni s možností posunu ve směru podélné osy mikropáskového vedení tvořícího rezonótor oscilátoru. Oba uvedené způsoby mechanického přelaďování mikropáskového oscilátoru jsou realizovatelné, jsou však vhodné spíše pro laboratorní testování oscilátorů než pro trvalé využití v provozních oscilátorech. U těchto očekáváme jednoduché nastavení základní frekvence oscilátoru v poměrně širokém frekvenčním pásmu a provozní spolehlivost.

Tyto požadavky splňuje nové řešení založené na změně elektric ké délky mikropáskového vedení vyvolané magnetickým polem permanentního magnetu prostřednictvím příčný magnetovaného polykrysta?lického ferimagnetika. Navrhované nastavení základní frekvence mikropáskového oscilátoru je použitelné v případě, že další frekvenční změna je vyvolána jinak než magnetickým polem, tzn. může být způsobena např. elektrickým polem. Podstata vynálezu spočívá v tom, že rezonátor oscilátoru je tvořen úsekem mikropáskového vedení, vytvořeném na ferimagnetické podložce, k jejíž spodní straně je svým jedním pólem kolmo přivrácen permanentní magnet, který je druhým pólem upevněn na unašeči s plynule měnitelnou a fixovatelnou polohou vůči ferimagnetické podložce a vzdálenost mezi magnetem a ferimagnaetickou podložkou je v rozmezí 0 až 30 mm, přičemž výstupní mikropáskové vedení je zhotoveno na dxelextrické podložce.

Hlavní předností tohoto oscilátoru je jednoduchost nastavení

232 086 základní frekvence mikropáskového oscilátoru vyvolaná mechanickým posuvem permanentního magnetuj ale zprostředkovaná změnou elektrické délky rezonátoru vlivem magnetického pole permanentního magnetu. Způsob nastavení základní frekvence mikropáskového oscilátoru pomocí permanentního magnetu je velice pohodlný, jednoduchý, provozně spolehlivý. Nevyžaduje zásah do vnitřní struktury oscilátoru, jak je tomu při mechanickém přelaáování. Je vhodný jak pro oscilátory instalované v provozních zařízení, kde se základní frekvence oscilátoru nastavuje jednorázově, tak pro oscilátory určené k laboratorní práci, kdy se jedním ovládacím prvkem přelaďuje základní frekvence oscilátoru velmi často.

Na přiloženém výkresu je na obr. 1 a 2 schematicky znázorněn mikropáskový oscilátor podle vynálezu.

Na obr. 1 je nakreslen mikropáskový oscilátor osazený Gunnovou diodou bez napájecích zádrží a bez varaktoru. Do korundové dielektrické podložky 7 je vlepen čip polykrystalického ferimagnetika /YIG/ 1. Na něm je vytvořen rezonátor oscilátoru ve formě krátkého úseku mikropáskového vedení 2, které je vodičem 4 spojeno s Gunnovou diodou 5. zašroubovanou do chladiče 6. Výstupní mikropáskové vedení 3 vytvořené na korundové podložce 7 je o 90° otočené vůči ose rezonátoru oscilátoru. Na obr. 2 je korundová podložka 7 usazena na držáku ve tvaru rámečku 8. Permanentní magnet 9 ve tvaru válce je na ploše své dolní základny upevněn na unášeč 10, který je svisle posuvný. Vzdálenost horní základny permanentního magnetu 9 od spodního vodiče 11 lze měnit.

Základní frekvence oscilátoru se nastaví zafixováním vzdálenosti permanentního magnetu 2 od spodního vodiče 11 podle obr. 2. Permanentní magnet 9 způsobuje příčnou magnetizaci ferimagnetika 1 jejíž velikost se mění se změnou jejich vzájemné.vzdálenosti.

V důsledku takto vyvolané změny intenzity stejnosměrného magnetic· kého pole ve ferimagnetiku mění se prvky tenzoru permeability tohoto ferimagnetika a následně dochází ke změně konstanty šíření vidu, který v mikropáskovém vedení 2 rezonujeja tím také ke změně elektrické délky rezonátoru. Tvar držáku 8 korundové podložky 7

232 088 umožňuje přibližování a oddalování permanentního magnetu 9 od vodiče 11, jelikož unášeč 10 je svisle posuvný. Protože prostor, ve kterém dochází k vazbě energie z rezonátoru do výstupního vedení 3 ,je převážně vyplněn ferimagnetikem 1, nastává současná s přelaďováním oscilátoru i změna vazby, Kterou lze využit κ linearizování výstupního výkonu oscilátoru při zméně jeho frekvence. Na celkový mechanismus přeladování oscilátoru má vliv ještě nehomogenita stejnosměrného magnetického pole permanentního magnetu 9.

Navržený způsob nastavení frekvence mikropaskového oscilátoru permanentním magnetem je ověřen na oscilátoru vyrobeném tenkovrstvou technologií s následujícími parametry. Základní frekvenci oscilátoru lze reproduKovatelně nastavit v pásmu 8.5 + 9.1 GHz změnou vzdálenosti permanentního magnetu o průměru 7 mm a výšce

2,5 mm od spodního vodiče miKr©páskového vedení. Normálová složka magnetické indukce na povrchu magnetu uprostřed jeho základny je 0.16 T. Výstupní výkon oscilátoru se v uvedeném pásmu mění od 30 do 50 mW. Oscilátor kmitá vždy jen na jedné frekvenci, bez frekvenčních či výkonových přeskoKú. Jeho další rychlé přeladování minimálně v rozsahu 180 MHz umožňuje varaktor.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   232 OSB

   1. Mikropáskový oscilátor osazený polovodičovou diodou se záporným diferenciálním odporem, jehož základní frekvence se nastavuje pomoci magnetického pole, vyznačující se tím, že rezonátor oscilátoru je tvořen úsekem mikropáskového vedení /2/, vytvořeném na ferimagnetické podložce /1/, k jejíž spodní straně je svým jedním pólem kolmo přivrácen permanentní magnet /9/, který je druhým pólem upevněn na unášeči /10/ s plynule měnitelnou a fixovatelnou polohou vůči ferimagnetické podložce A/ a vzdálenost mezi magnetem /9/ a ferimagnetickou podložkou /1/ je v rozmezí 0 až 30 mm, přičemž výstupní mikropáskové vedení /3/ je zhotoveno na dielektrické podložce /7/.
2. 2. Mikropáskový oscilátor podle bodu 1, vyznačující se tím, že ferimagnetická podložka /1/ je tvořena čipem vlepeným do dielektrické podložky /7/.
3. 3. Miíytopáskový oscilátor podle bodu 1, vyznačující se tím, že ferimagnetická podložka /1/ má rozměr celé dielektrické podložky /7/.