DE1054513B - Cavity resonator circuit - Google Patents

Cavity resonator circuit

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Publication number
DE1054513B
DE1054513B DEP19806A DEP0019806A DE1054513B DE 1054513 B DE1054513 B DE 1054513B DE P19806 A DEP19806 A DE P19806A DE P0019806 A DEP0019806 A DE P0019806A DE 1054513 B DE1054513 B DE 1054513B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
resonator
frequency
coupling
diode
stamp
Prior art date
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Pending
Application number
DEP19806A
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German (de)
Inventor
Dr-Ing Hermann Ritzl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PINTSCH ELECTRO GmbH
Original Assignee
PINTSCH ELECTRO GmbH
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Publication date
Application filed by PINTSCH ELECTRO GmbH filed Critical PINTSCH ELECTRO GmbH
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Publication of DE1054513B publication Critical patent/DE1054513B/en
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00Resonators of the waveguide type
    • H01P7/06Cavity resonators

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Es besteht in der Höchstfrequenztechnik häufig der Wunsch, ein Frequenznormal zu besitzen, das in einem bestimmten Frequenzbereich gleichbleibende Eigenschaften besitzt. Als durchstimmbares und eichfähiges Normal sind bei sehr hohen Frequenzen Hohlraumresonatoreri wegen ihrer geringen Eigenverluste besonders geeignet. In vielen Fällen ist es wünschenswert, Hohlraumresonatoren an durchgehende Energieleitungen (z. B. koaxiale Kabel, Hohlleiter) so anzukoppeln, daß die Resonanzanzeige weitgehend frequenzunabhängig ist. Außerdem wird in vielen Fällen, eine konstante Bandbreite im ganzen Bereich gefordert.In the high-frequency technology there is often the desire to have a frequency standard that is in a has consistent properties in a certain frequency range. As tunable and calibratable At very high frequencies, cavity resonators are normal because of their low internal losses suitable. In many cases it is desirable to have cavity resonators connected to continuous power lines (e.g. coaxial cables, waveguides) to be coupled in such a way that the resonance display is largely is frequency independent. Also, in many cases, there will be a constant bandwidth across the area required.

Man kann unter Zugrundelegung der obengenannten Bedingungen Gleichungen aufstellen, deren Lösungen die Bedingungen enthalten, die ein solcher Resonator erfüllen muß.On the basis of the above conditions, equations can be set up, their solutions contain the conditions that such a resonator must meet.

In Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild eines solchen Resonators dargestellt. Die Spannung U0 sei die Ausgangsspannung, z. B. auf einer koaxialen Leitung oder in einem Hohlleiter. Über die Koppelkapazität Ck ist ein Schwingkreis 1 angekoppelt, der aus einer festen Induktivität und den beiden veränderbaren Kondensatoren Cl und C2 besteht und durch einen Widerstand R (z. B. Anzeigediode) belastet ist, an welchen die Spannung Uii liegt.In Fig. 1, the basic circuit diagram of such a resonator is shown. The voltage U 0 is the output voltage, e.g. B. on a coaxial line or in a waveguide. A resonant circuit 1 is coupled via the coupling capacitance C k , which consists of a fixed inductance and the two variable capacitors C1 and C 2 and is loaded by a resistor R (e.g. display diode) to which the voltage U ii is applied.

Um nun die Resonanzanzeige weitgehend frequenzunabhängig zu machen und eine annähernd konstante Bandbreite über den ganzen Bereich zu erhalten, ergeben sich folgende Bedingungen:In order to make the resonance display largely independent of frequency and an approximately constant one To maintain bandwidth over the entire range, the following conditions apply:

Der Resonanzwiderstand des Kreises muß quadratisch mit der Resonanzfrequenz fr ansteigen, während die Koppelkapazität Ck umgekehrt proportional zum Quadrat von fr sinken sollte.The resonance resistance of the circuit must increase quadratically with the resonance frequency fr , while the coupling capacitance Ck should decrease in inverse proportion to the square of fr .

Man könnte diese Bedingungen, z. B. im Schaltbild Fig. 1, dadurch erfüllen, daß Ck, Cl und C2 für jede Frequenz gesondert eingestellt werden. Dieses Verfahren ist technisch unbrauchbar. In der erfindungsgemäßen Anordnung ist Abstimmung des Kreises, Ankopplung an die Energieleitung und Transformation des Belastungswiderstandes so vereinigt, daß für jede Resonanzfrequenz die errechneten Bedingungen weitgehend erfüllt sind.One could use these conditions, e.g. B. in the circuit diagram of Fig. 1, meet in that Ck, Cl and C2 are set separately for each frequency. This process is technically useless. In the arrangement according to the invention, coordination of the circuit, coupling to the power line and transformation of the load resistance are combined in such a way that the calculated conditions are largely met for each resonance frequency.

Es ist nun bereits eine Anordnung mit einem Hohlraumresonator bekannt, bei der durch Bewegen des galvanisch mit der Wand des Resonators Kontakt gebenden Abstimmstempels zugleich den Kopplungsgrad zu einer angekoppelten Leitung verändert wird. Dabei entstehen durch die Verwendung eines Stempels, dessen Abmessungen in der Größenordnung der Wellenlänge liegen, zwangläufig zwei Hohlräume, die in Resonanz kommen können, wobei diese Neigung zu Doppelresonanzen noch durch die Art der Ankopplung begünstigt wird, da bei der VerschiebungThere is now an arrangement with a cavity resonator is known in which by moving the galvanically with the wall of the resonator making contact tuning stamp at the same time the degree of coupling to a coupled line is changed. This results from the use of a stamp, the dimensions of which are in the order of magnitude of the Wavelength lie, inevitably two cavities that can come into resonance, with this inclination double resonance is still favored by the type of coupling, since the displacement

Anmelder:Applicant:

Pintsch Electro G. m. b. H.,
Konstanz (Bodensee), Bücklestr. 3
Pintsch Electro G. mb H.,
Constance (Lake Constance), Bücklestr. 3

Dr.-Ing. Hermann Ritzl, Hechendorf (Pilsensee)r
ist als Erfinder genannt worden
Dr.-Ing. Hermann Ritzl, Hechendorf (Pilsensee) r
has been named as the inventor

des Stempels zu höheren Frequenzen (kleinerer Hohlraum) einerseits der Raum hinter dem Stempel größer wird und damit ebenfalls in Resonanznähe kommt, andererseits in dieser Stellung schon ein großer Teil der Koppelöffnung verdeckt wird, so daß die Kopplung mit dem Raum hinter dem Stempel besonders groß wird.of the stamp to higher frequencies (smaller cavity) on the one hand the space behind the stamp is larger and thus also comes close to resonance, on the other hand a large part in this position the coupling opening is covered, so that the coupling with the space behind the stamp particularly grows big.

Bei einem Hohlraumresonatorkreis, dessen Abstimmelement gleichzeitig die Kopplungseigenschaften in vorgegebener Weise verändert, ist erfindungsgemäß innerhalb des Resonators ein Stempel verstellbar angeordnet, welcher den Resonator kapazitiv belastet und gleichzeitig bei einer Verstellung einerseits die kapazitive Ankopplung des Resonators an eine Energiequelle so verändert sowie andererseits die Ausgangsspannung des Resonators durch kapazitive Belastung einer im aperiodischen Zustand betriebenen Auskopplungsleitung derart beeinflußt, daß bei Verstellung des frequenzbestimmenden Stempels der Resonanzwi der stand am Ort des Stempels quadratisch mit der Resonanzfrequenz ansteigt, während die Kopplungskapazität umgekehrt proportional mit dem Quadrat der Resonanzfrequenz absinkt.In the case of a cavity resonator circuit, the tuning element also has the coupling properties changed in a predetermined manner, a stamp is adjustable within the resonator according to the invention arranged, which loads the resonator capacitively and at the same time during an adjustment on the one hand the capacitive coupling of the resonator to an energy source so changed and on the other hand the Output voltage of the resonator due to capacitive loading of an operated in the aperiodic state Outcoupling line influenced in such a way that when the frequency-determining stamp is adjusted, the Resonanzwi the stand at the location of the stamp increases quadratically with the resonance frequency, while the coupling capacitance decreases in inverse proportion to the square of the resonance frequency.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Fig. 2 näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to FIG.

Fig. 2 zeigt einen aufgeschnittenen Hohlraumresonator mit einer bereits anderweitig vorgeschlagenen Diodenankopplung 1. Die Resonanzabstimmung geschieht durch einen einstellbaren Stempel 2, der den Resonator kapazitiv belastet. Die Ankopplung an die Energieleitung 3 (beispielsweise Hohlleiter) erfolgt durch die öffnung 4, die sich direkt unter dem Abstimmstempel 2 befindet. Durch geeignete Wahl der Durchmesser der öffnung und des Stempels wird erreicht, daß sich die Streukapazität, über die der Resonator an die Leitung angekoppelt ist, bei Annäherung des Stempels so ändert, daß sich bei jederFIG. 2 shows a cut-open cavity resonator with a diode coupling 1 that has already been proposed elsewhere. The resonance tuning is done by an adjustable punch 2, which capacitively loads the resonator. The coupling to the power line 3 (for example waveguide) takes place through the opening 4, which is located directly below the tuning die 2 . By a suitable choice of the diameter of the opening and the ram it is achieved that the stray capacitance, via which the resonator is coupled to the line, changes as the ram approaches, so that with each

809 789/347809 789/347

Claims (4)

Stempelstellung (d. h. Resonanzfrequenz) die erforderliche Koppelkapazität ergibt. Weiterhin befindet sich der Abstimmstempel 2 nicht in der Mitte des Resonators, sondern am Eingang des Diodenraumes 1. Damit erreicht man, daß die Diode in Abhängigkeit von der Stellung des Stempels 2 verschieden stark angekoppelt wird, da mit wachsender Stempeleintauchtiefe die Kapazität von dem im aperiodischen Zustand betriebenen Diodenraum wächst und dadurch das Spannungsmaximum von der Mitte des Resonators an den Anfang des Diodenraumes verlagert wird. Die Diodenspannung wächst also mit wachsender Kapazität, d. h. mit sinkender Frequenz. Dadurch steigt der durch den transformierten Diodenwiderstand am Abstimmstempel gebildete Resonanzwiderstand bei gleichzeitiger geeigneter Wahl von Stempeldurchmesser und Lage im Verhältnis zum Diodenraum quadratisch mit der Frequenz an. Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet also, die Abstimmung eines Hohlraumresonators so aus- ao zuführen, daß sowohl Bandbreite wie auch die Amplitude der entnommenen Spannung über einen sehr großen Bereich näherungsweise konstant bleibt. Bei einem gemessenen Ausführungsmuster konnten im gesamten Bereich, in dem der Resonator eindeutig war, die angestrebten Bedingungen weitgehend erfüllt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sich natürlich nicht nur auf die Ankopplung von Dioden an den Hohlraumresonator. Man kann ebenso irgendein anderes Anzeigeelement (z. B. Thermistoren) in den Koppelraum einsetzen, der nach einem älteren Vorschlag als ein Zwischenstück eines Hohlleiters ausgebildet sein kann, dessen Grenzfrequenz höher ist als die Betriebsfrequenz der Schaltung, wobei an dem Zwischenstück Bauelemente vorgesehen sind, welche als Blindwiderstände die die Grenzfrequenz bestimmenden Leitungsersatzgrößen dieses Hohlleiterabschnittes beeinflussen und bezüglich ihrer elektrischen Wirksamkeit mechanisch einstellbar sind. Man kann aber auch eine weitere Energieleitung anbauen, so daß ein lose angekoppeltes, durchstimmbar Filter mit konstanter Bandbreite und konstanter Aus- gangsamplitude entsteht. Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Koppelraum zwischen Anzeigeelement bzw. Übergang zur Energieleitung entsprechend dem erwähnten älteren Vorschlag einstellbar zu machen, und man erhält dann ein Filter oder Wellenmesser mit einstellbarer, frequenzunabhängiger Bandbreite und Spannung. Patentansprüche:Stamp position (i.e. resonance frequency) gives the required coupling capacitance. Furthermore, the tuning punch 2 is not located in the middle of the resonator, but at the entrance of the diode chamber 1. This ensures that the diode is coupled to different strengths depending on the position of the punch 2, since with increasing punch immersion depth the capacity of the aperiodic one State operated diode chamber grows and thereby the voltage maximum is shifted from the center of the resonator to the beginning of the diode chamber. The diode voltage increases with increasing capacitance, i. H. with decreasing frequency. As a result, the resonance resistance formed by the transformed diode resistance on the tuning ram increases with the square of the frequency with a simultaneous suitable choice of ram diameter and position in relation to the diode space. The arrangement according to the invention thus allows a cavity resonator to be tuned in such a way that both the bandwidth and the amplitude of the voltage drawn remain approximately constant over a very large range. In the case of a measured design sample, the desired conditions could largely be met in the entire area in which the resonator was unambiguous. The method according to the invention is of course not limited to the coupling of diodes to the cavity resonator. Any other display element (e.g. thermistors) can also be inserted into the coupling space, which according to an older proposal can be designed as an intermediate piece of a waveguide whose cut-off frequency is higher than the operating frequency of the circuit, with components being provided on the intermediate piece, which, as reactive resistances, influence the line replacement parameters of this waveguide section that determine the cut-off frequency and are mechanically adjustable with regard to their electrical effectiveness. But you can also add another power line, so that a loosely coupled, tunable filter with a constant bandwidth and constant output amplitude is created. Furthermore, there is the possibility of making the coupling space between the display element or the transition to the power line adjustable according to the earlier proposal mentioned, and a filter or wave meter with an adjustable, frequency-independent bandwidth and voltage is then obtained. Patent claims: 1. Hohlraumresonatorkreis, dessen Abstimmelement gleichzeitig die Kopplungseigenschaften in vorgegebener Weise verändert, dadurch gekennzeichnet,, daß innerhalb "des Resonators ein Stempel verstellbar angeordnet ist, welcher den Resonator kapazitiv belastet und gleichzeitig bei einer Verstellung einerseits die kapazitive Ankopplung des Resonators an eine Energiequelle so verändert sowie andererseits die Ausgangsspannung des Resonators durch kapazitive Belastung einer im aperiodischen Zustand betriebenen Auskopplungsleitung derart beeinflußt, daß bei Verstellung des frequenzbestimmenden Stempels der Resonanzwiderstand am Ort des Stempels quadratisch mit der Resonanzfrequenz ansteigt, während die Kopplungskapazität umgekehrt proportional mit dem Quadrat der Resonanzfrequenz absinkt.1. Cavity resonator circuit, whose tuning element at the same time the coupling properties in changed in a predetermined manner, characterized "that within" the resonator a stamp is arranged adjustable, which capacitively loads the resonator and at the same time during an adjustment on the one hand, the capacitive coupling of the resonator to an energy source is changed and on the other hand the output voltage of the resonator due to capacitive loading of an im aperiodic state operated decoupling is influenced in such a way that when adjusting the frequency-determining stamp with the square of the resonance resistance at the location of the stamp the resonance frequency increases, while the coupling capacitance is inversely proportional to the Square of the resonance frequency decreases. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung des Resonators an den Generator über eine Koppelöffnung in einer durchgehenden Energieleitung erfolgt.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the coupling of the resonator to the generator via a coupling opening in a continuous power line. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der im aperiodischen Zustand betriebenen Auskoppelleitung ein Anzeigeelement, z. B. eine Diode, befindet.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that in the aperiodic State operated decoupling line a display element, z. B. a diode is located. 4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der frequenzbestimmende Stempel sich außer der Mitte des Resonators, insbesondere in der Nähe der Auskopplungsleitung, befindet.4. Arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the frequency-determining Stamp itself outside the center of the resonator, especially near the decoupling line, is located. In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 524 532.
Considered publications:
U.S. Patent No. 2,524,532.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © SOi 78Ϊ/347 3.59© SOi 78Ϊ / 347 3.59
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3703689A (en) * 1971-02-26 1972-11-21 Microdyne Corp Microwave varactor-tuned resonator for preselector

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2524532A (en) * 1946-02-27 1950-10-03 Rca Corp Variable coupling tunable microwave resonator

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