DE1616778B1

DE1616778B1 - Reactance modulator based on the principle of parametric amplification with at least one capacitance diode

Info

Publication number: DE1616778B1
Application number: DE19621616778D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Heinlein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-03-22
Filing date: 1962-03-22
Publication date: 1969-09-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reaktanzmodulator nach dem Prinzip der parametrischen Verstärkung für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit wenigstens einer Kapazitätsdiode (Varaktor), deren nichtlineare Sperrschichtkapazität sich mit dem Steuerstrom führenden sogenannten Pumpkreis in Stromresonanz befindet.The invention relates to a reactance modulator according to the principle the parametric gain for very short electromagnetic waves with at least a capacitance diode (varactor), the nonlinear junction capacitance of which changes with the so-called pumping circuit leading to the control current is in current resonance.

Es sind Reaktanzmodulatoren bekannt (vgl. die Zeitschrift »Proceedings of the IRE«, Juli 1958; S. 1301 bis 1303), die sich nicht nur zur Frequenzumsetzung eignen, sondern auch zur Direktverstärkung verwendet werden können. Hierzu wird der Kapazitätsdiode einerseits das zu verstärkende bzw. in seiner Frequenz umzusetzende Signal-und andererseits die ihre Sperrschichtkapazität duschsteuernde Pumpenergie mit vorzugsweise höherer Frequenz zugeführt. Infolge der nichtlinearen Eigenschäften der Sperrschichtkapazität entstehen oberhalb und unterhalb der Pump freduenz gelegene Seitenbänder. Für den Fall, daß der Reaktanzmodulator als Direktverstärker arbeiten soll, muß die Anordnung für die unterhalb der Pumpschwingung liegenden Frequenzen einen Abschluß mit einer Wirkkomponente aufweisen. Dadurch wird eine Entdämpfung des Modulatoreingangs hervorgerufen. Der Modulator wirkt dann für das vorzugsweise über einen Zirkulator zugeführte zu verstärkende Signal wie ein negativer Widerstand.Reactance modulators are known (cf. the journal Proceedings of the IRE ”, July 1958; P. 1301 to 1303), which is not only about frequency conversion but can also be used for direct amplification. To do this, of the capacitance diode, on the one hand, that which is to be amplified or to be converted in terms of its frequency Signal and, on the other hand, the pump energy that controls their junction capacity fed at a preferably higher frequency. Due to the non-linear properties of the junction capacitance arise above and below the pumping frequency Sidebands. In the event that the reactance modulator work as a direct amplifier should, the arrangement must be for the frequencies below the pump oscillation have a termination with an active component. This creates an undamping caused by the modulator input. The modulator then acts for that preferably Signal to be amplified, such as a negative resistance, supplied via a circulator.

Der geschilderte Reaktanzmodulator zeichnet sich durch besonders geringes Rauschen aus, weil hierbei die Energie des direkt oder in Verbindung mit einer Frequenzumsetzüng verstärkten Signals über eine mit der Pumpfrequenzvariierende Reaktanzgewonnen ist. Reaktanzmodulatoren eignen sich daher vor allem für Empfangseinrichtungen mit hoher Eingangsempfindlichkeit.The reactance modulator described is characterized by a particularly low level Noise, because here the energy of the directly or in connection with a frequency conversion amplified signal via a reactance which varies with the pump frequency. Reactance modulators are therefore particularly suitable for receiving devices with high Input sensitivity.

Grundsätzlich gibt es nach der Theorie zwei verschiedene Schaltungsvorstellungen, die die Funktion eines solchen Modulators beschreiben, nämlich die der Parallelkreisschaltung und die der Reihenkreisschaltung. Im ersten Fall wird an die nichtlineare Reaktanz eine Serienschaltung aus wenigstens drei Parallelkreisen und im zweiten Fall eine Parallelschaltung aus wenigstens drei Serienkreisen angeschlossen. Dabei sind die einzelnen Kreise für die Signalfrequenz, die Pumpfrequenz und die Differenzfrequenz selektiv.Basically there are two different circuit concepts according to the theory, which describe the function of such a modulator, namely that of the parallel circuit connection and that of the series circuit. In the first case, the nonlinear reactance is used a series connection of at least three parallel circuits and in the second case one Parallel connection of at least three series circuits connected. There are those individual circles for the signal frequency, the pump frequency and the difference frequency selectively.

Die Erfindung macht von einem Reaktanzmodulator mit Reihenkreischarakteristik Gebrauch und hat eine wesentliche Verbesserung seiner Verstärkerungseigenschaften zum Ziele.The invention makes of a reactance modulator with a series circuit characteristic Use and has a substantial improvement in its reinforcing properties to the goal.

Für einen Reaktanzmodulator nach dem Prinzip der parametrischen Verstärkung für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit wenigstens einer Kapazitätsdiode (Varaktor), deren Sperrschicht sich mit dem den Steuerstrom führenden sogenannten Pumpkreis in Stromresonanz befindet, wird erfindungsgemäß dieses Ziel dadurch erreicht, daß die den Arbeitspunkt der Kapazitätsdiode festlegende Vorspannung so bemessen ist, daß die ihr entsprechende Ladung der Sperrschicht der Kapazitätsdiode wenigstens annähernd gleich dem arithmetischen Mittelwert aus der der Durchbruchsspannung entsprechenden Ladung (Durchbruchladung) und der der Kontaktspannung entsprechenden Ladung (Kontaktladung) ist und daß die Amplitude des Pumpstromes so groß gewählt ist, daß der Pumpstrom den Steuerbereich der Sperrschichtladung zwischen der Durchbruchs-Ladung und der Kontaktladung möglichst voll aussteuert.For a reactance modulator based on the principle of parametric amplification for very short electromagnetic waves with at least one capacitance diode (varactor), whose barrier layer is connected to the so-called pumping circuit that carries the control current is in current resonance, this goal is achieved according to the invention in that the bias voltage that defines the operating point of the capacitance diode is dimensioned in such a way that that the corresponding charge of the junction of the capacitance diode at least approximately equal to the arithmetic mean value from that corresponding to the breakdown voltage Charge (breakthrough charge) and the charge corresponding to the contact voltage (contact charge) and that the amplitude of the pump current is selected so large that the pump current the control range of the junction charge between the breakdown charge and the Contact charge as full as possible.

Die Verstärkungseigenschaften eines parametrischen Verstärkers oder Frequenzumsetzers sind vom Modulationsgrad y der nichtlinearen Reaktanz abhängig, und zwar ist die die Verstärkungseigenschaften von Reaktanzmodulatoren kennzeichnende Größe nämlich das sogenannte »Gewinn-Bandbreiteprodukt«, dem Modulationsgrad y proportional. Der Modulationsgrad yc der erzeugten Wechselkapazität ist durch die Amplitude Up der Pumpspannung 1c = Up - cos (u pt bestimmt. Hierin bedeutet top die Kreisfrequenz des Pumpgenerators. Es ergibt sich damit für die zeitabhängige Sperrschichtkapazität der Kapazitätsdiode unter der Annahme, daß alle Oberwellen der Pumpspannung durch die Selektivität des Modulators kurzgeschlossen sind mit der mittleren Sperrschichtkapazität Cm C(t) = Cm (I +2ye - cos (rpt) 1 und mit der Grundwellenamplitude C 1 der Wechselkapazität für den Modulationsgrad In der F i g. 1 ist der Modulationsgrad ),c über der auf die Spannung 0 - Uö bezogenen Pumpspannung Up aufgetragen, Hierbei ist Uo die den Arbeitspunkt der Sperrschichtkapazität festlegende Vorspannung und (P die sogenannte »Kontaktspannung«; das ist die Spannung, bei der die Sperrschichtkapazität theoretisch unendlich groß wird. Die Kontaktspannung ist vom Halbleitermaterial der Diode abhängig und liegt beispielsweise bei Siliziumdioden in der Größenordnung von +0,5 V.The amplification properties of a parametric amplifier or frequency converter depend on the degree of modulation y of the nonlinear reactance. The degree of modulation yc of the generated alternating capacitance is determined by the amplitude Up of the pump voltage 1c = Up - cos (u pt. Here top means the angular frequency of the pump generator due to the selectivity of the modulator are short-circuited with the mean junction capacitance Cm C (t) = Cm (I + 2ye - cos (rpt) 1 and with the fundamental wave amplitude C 1 the alternating capacitance for the degree of modulation In FIG. 1 is the degree of modulation), c is plotted against the pump voltage Up related to the voltage 0 - Uö, where Uo is the bias voltage that defines the operating point of the junction capacitance and (P is the so-called "contact voltage"; this is the voltage at which the junction capacitance is theoretically infinite The contact voltage depends on the semiconductor material of the diode and is in the order of +0.5 V for silicon diodes, for example.

Um ein möglichst großes Gewinn-Bandbreiteprodukt zu erhalten, muß ein möglichst großer Modulatiousgrad yc angestrebt werden. Dies geschieht dadurch, daß die Sperrschichtkapazität bei optimaler Einstellung des Arbeitspunktes von der Pumpspannung mit möglichst großer Amplitude duschgesteuert wird. Die maximal zulässige Pumpspannungsamplitude ist dort gegeben, wo die Diode in ihren Durchlaßbereich bzw. in ihren Durchbruchbereich hinein angesteuert wird. Aus diesem Grunde muß insbesondere ein angemessener Abstand von der Kontaktspannung eingehalten werden, d. h. daß die normierte Pumpspannung nach der F i g. 1 nur Werte annehmen darf; die der Gleichung genügen. Demnach lassen sich für den Modulationsgrad ye für eine Diode mit abruptem Störstellenübergang (Kurve a) ein maximaler Wert von 0,33 und für eine solche mit stetigem Störstellenübergang (Kurve b) ein maximaler Wert von 0,22 erreichen.In order to obtain the largest possible profit bandwidth product, the greatest possible degree of modulation yc must be aimed for. This takes place in that the junction capacitance is shower-controlled by the pump voltage with the greatest possible amplitude when the operating point is optimally set. The maximum permissible pump voltage amplitude is given where the diode is driven into its forward range or into its breakdown range. For this reason, in particular, an appropriate distance from the contact voltage must be maintained, that is to say that the normalized pump voltage according to FIG. 1 may only assume values; that of the equation suffice. Accordingly, a maximum value of 0.33 can be achieved for the degree of modulation ye for a diode with an abrupt impurity transition (curve a) and a maximum value of 0.22 for one with a continuous impurity transition (curve b).

Der Erfihdung liegt die außerordentlich wichtige Erkenntnis zugrunde, daß bei einem Reaktanzmodulator; bei dem sich die Sperrschicht der Diode mit dem Pumpkreis in Stromresonanz (Reihenkreisschaltung) befindet, wesentlich größere Modulationsgrade erzielt werden können, als wenn sich die Sperrschicht mit dem Pumpkres in Spannungsresonanz (Parallelkreisschaltung) befindet. In der F i g. 2 ist über der auf die Kontaktspannung (h an der Sperrschichtkapazität der Diode bezogenen Spannung U die auf die Ladung Qo bezogene Ladung Q der Sperrschicht aufgetragen. Die Bezugsladung Qo ist hierbei durch das Produkt aus der Kontaktspannung (h und der Sperrschichtkapazität C (o) bei der Spannung Null bestimmt- Entsprechend der F i g. 1 stellt die mit cc bezeichnete Kurve die Ladungskennlinie einer abrupt dotierten Diode und die mit b bezeichnete Kurve die Ladungskennlinie einer linear dotierten Diode dar. Die Kurven ct und h sind im Bereich positiver Spannungswerte durch die der Kontaktspannung 0 entsprechende Kontaktladung Qk und im Bereich negativer Spannungswerte durch die der Durchbruchspannung entsprechende Durchbruchladung Qd begrenzt. Aus dem Diagramm der F i g. 2 ist zu ersehen, daß die normierte Kontaktladung für abrupt dotierte Dioden den Wert 2 und die normierte Kontaktladung für linear dotierte Dioden den Wert 1,5 aufweist. Die von der Durchbruchspannung abhängigen Durchbruchladungen Qd sind von der Dotierung des Halbleitermaterials abhängig. In der F i g. 2 ist angenommen, daß sie für beide Diodenarten bei der normierten Spannung U/(P = -10 liegt. Demnach ergeben sich für die normierten Durchbruchladungen und die Werte -4,7 und -6. Die Sperrschichtladung einer Kapazitätsdiode kann somit zwischen den durch die Kontaktladung Qk und die Durchbruchladung Qd gegebenen Grenzen vom Pumpstrom durchgesteuert werden. Optimale Verhältnisse sind dann gegeben, wenn die Arbeitspunktladung etwa das arithmetische Mittel aus der Kontaktladung und der Durchbruchladung bildet. In der F i g. 2 ist für die Kurve a ein nach diesem Gesichtspunkt festgelegter Arbeitspunkt A eingezeichnet.The invention is based on the extremely important knowledge that with a reactance modulator; in which the barrier layer of the diode is in current resonance with the pump circuit (series circuit connection), significantly greater degrees of modulation can be achieved than if the barrier layer with the pump circuit is in voltage resonance (parallel circuit connection). In FIG. 2, the charge Q of the barrier layer related to the charge Qo is plotted against the voltage U related to the contact voltage (h at the junction capacitance of the diode. The reference charge Qo is the product of the contact voltage (h and the junction capacitance C (o) at The curve marked cc represents the charge characteristic of an abruptly doped diode and the curve marked b represents the charge characteristic of a linearly doped diode. The curves ct and h are in the range of positive voltage values through the contact charge Qk corresponding to the contact voltage 0. It can be seen from the diagram in FIG. 2 that the normalized contact charge for abruptly doped diodes the value 2 and the normalized contact charge for linearly doped diodes has the value 1.5. The breakdown charges Qd, which are dependent on the breakdown voltage, are dependent on the doping of the semiconductor material. In FIG. 2 it is assumed that for both types of diodes it is at the normalized voltage U / (P = -10. Accordingly, for the normalized breakdown charges and the values -4.7 and -6. The barrier charge A capacitance diode can thus be controlled by the pump current between the limits given by the contact charge Qk and the breakdown charge Qd. Optimal conditions exist when the operating point charge is roughly the arithmetic mean of the contact charge and the breakthrough charge. In FIG. 2, an operating point A determined according to this point of view is shown for curve a.

Für den gemäß der Erfindung bemessenen Reaktanzmodulator kann änalog der F i g. 1 ebenfalls der Verlauf des Modulationsgrades über der Sperrschichtladung angegeben werden. Dies ist im Diagramm der F i g. 3 geschehen. Die vom Pumpstrom gepumpte Ladung Qp ist dabei auf eine Ladung bezogen, die durch das Produkt aus der Kapazität Co der Diode im Arbeitspunkt und der Spannungsdifferenz aus der Kontaktspannung 0 und der Arbeitspunktvorspannung Uo' bestimmt ist. Da beim Erfindungsgegenstand nicht die Kapazität, sondern deren Ladung gesteuert wird, ist es zweckmäßig, an Stelle der zeitabhängigen Kapazität C(t) deren Kehrwert Cut), die sogenannte Elastanz, zu betrachten. Bei sinusförmigem Pumpstrom ergibt sich analog der Gleichung (1) die Elastanz zu und mit der Amplitude S 1 der Wechselelastanz der Modulationsgrad IV Der Modulationsgrad ys der Anordnungen mit Stromsteuerung ist dem Modulationsgrad yc in Anordnungen mit Spannungssteuerung äquivalent, so daß die erreichbaren Werte in den Diagrammen der F i g. 1 und 3 unmittelbar miteinander verglichen werden können.For the reactance modulator dimensioned according to the invention, FIG. 1 also shows the course of the degree of modulation over the barrier charge. This is in the diagram of FIG. 3 happen. The charge Qp pumped by the pump current is related to a charge which is determined by the product of the capacitance Co of the diode at the operating point and the voltage difference from the contact voltage 0 and the operating point bias Uo '. Since the subject of the invention does not control the capacitance but rather its charge, it is useful to consider its reciprocal value Cut), the so-called elastance, instead of the time-dependent capacitance C (t). In the case of a sinusoidal pumping current, the elastance results in analogy to equation (1) and with the amplitude S 1, the alternating elasticity, the degree of modulation IV The degree of modulation ys of the arrangements with current control is equivalent to the degree of modulation yc in arrangements with voltage control, so that the achievable values in the diagrams in FIG. 1 and 3 can be compared directly with one another.

Aus der F i g. 3, der Messungen an einer praktischen Ausführungsform zugrunde liegen, kann entnommen werden, daß der Modulationsgrad y s für eine abrupt dotierte Diode maximal etwa den Wert 0,48 und für eine linear dotierte Diode maximal etwa den Wert 0,3 annehmen kann. Das bedeutet im ersten Fall eine Verbesserung von etwa 45%, und im zweiten Fall von etwa 36%,. Diese Werte berücksichtigen bereits einen kleinen Sicherheitsabstand hinsichtlich der Kontaktladung und der Durchbruchladung.From FIG. 3, the measurements on a practical embodiment it can be seen that the degree of modulation y s for an abrupt doped diode a maximum of approximately 0.48 and a maximum for a linearly doped diode can assume the value 0.3. In the first case this means an improvement of about 45%, and in the second case about 36%. These values already take into account a small safety margin with regard to the contact charge and the breakthrough charge.

Um den erfindungsgemäßen Reaktanzmodulator hinsichtlich seiner Vorteile voll zur Geltung zu bringen, ist es also zweckmäßig, einerseits eine abrupt dotierte Diode vorzusehen und andererseits die Amplitude des Pumpstromes so groß zu wählen, daß der Pumpstrom den Steuerbereich der Sperrschichtladung zwischen der Durchbruchladung und der Kontaktladung möglichst voll aussteuert.To the reactance modulator according to the invention with regard to its advantages To bring it to full advantage, it is therefore useful, on the one hand, to use an abruptly endowed one To provide a diode and, on the other hand, to choose the amplitude of the pump current so large, that the pump current covers the control area of the junction charge between the breakdown charge and the contact charge as fully as possible.

An Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet F i g. 1 das bereits beschriebene Modulationsgraddiagramm eines spannungsgesteuerten Reaktanzmodulators, F i g. 2 das bereits beschriebene Ladungskennliniendiagramm der Sperrschicht einer Kapazitätsdiode, F i g. 3 das ebenfalls oben beschriebene Modulationsgraddiagramm eines Reaktanzmodulators nach der Erfindung, F i g. 4a, b ein Ausführungsbeispiel für einen Direktverstärker nach der Erfindung, F i g. 5a, b ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Frequenzumsetzer nach der Erfindung.Using exemplary embodiments shown in the drawing are, the invention will be explained in more detail below. In the drawing means F i g. 1 the already described degree of modulation diagram of a voltage-controlled Reactance modulator, FIG. 2 the already described charge curve diagram the junction of a varactor diode, FIG. 3 also described above Degree of modulation diagram of a reactance modulator according to the invention, FIG. 4a, b an embodiment for a direct amplifier according to the invention, FIG. 5a, b show a further exemplary embodiment for a frequency converter according to the invention.

Das in den F i g. 4a,b gezeigte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel stellt einen parametrischen Verstärker dar. Der Verstärker besteht aus einem Hohlleiter H, in dessen Innerem eine Kapazitätsdiode D angeordnet ist. Das zu verstärkende Signal S mit der Frequenz f s wird der Kapazitätsdiode D über einen mit dem Hohlleiter in Verbindung stehenden Koaxialleiter K zugeführt, dessen Innenleiter über die Kapazitätsdiode D mit der gegenüberliegenden Hohlleiterwandung hochfrequenzmäßig verbunden ist und der gleichzeitig zur Entnahme des verstärkten Signals dient, was in der F i g. 4a durch den Doppelpfeil angedeutet ist. Die Pumpenergie P mit der Frequenz f p wird der Kapazitätsdiode D im Hohlleiter H von links über den Bandpaß BP zugeführt. Der Bandpaß BP ist so bemessen, daß er die durch Mischung der Pumpenergie mit der des Signals an der Diode entstehenden Differenzfrequenz- und Summenfrequenzschwingung reflektiert. Damit in den Koaxialleiter weder die Pumpenergie noch irgendwelche Mischprodukte eindringen können, ist der Koaxialleiter K an seiner Einmündung in den Hohlleiter H zu einem Tiefpaßfilter T ausgebildet, das alle Schwingungen, deren Frequenz oberhalb des Signalfrequenzbandes liegt, für den Koaxialleiter K kurzschließt. Ferner ist der Hohlleiter H in Richtung der fortschreitenden Pumpwellen hinter der Kapazitätsdiode D mit einem Kurzschlußschieber Kx abgeschlossen, dessen Kurzsehlußebene vom Ort d-r Kapazitätsdiode eine halbe Hohlleiterwellenlänge ip des Pumpgenerators groß gewählt ist. Der Abstand ).n/2 der Kurzschlußebene des Kurzschlußschiebers KS vom Ort der Kapazitätsdiode D stellt sicher, däß die Diode sich am Ort eines Strombauches der Pumpwelle befindet, so daß die Sperrschicht der Diode nicht von der Pumpspannung, sondern vom Pumpstrom durchgesteuert wird. An Stelle des Abstandes von einer halben Pumpwellenlänge kann die Kurzschlußebene des Kurzschlußschiebers Ks von der Kapazitätsdiode auch das Vielfache einer halben Pumpwellenlänge betragen.The in the F i g. The exemplary embodiment according to the invention shown in FIG. 4a, b represents a parametric amplifier. The amplifier consists of a waveguide H, in the interior of which a capacitance diode D is arranged. The signal S to be amplified with the frequency fs is fed to the capacitance diode D via a coaxial conductor K connected to the waveguide, the inner conductor of which is connected to the opposite waveguide wall in terms of high frequency via the capacitance diode D and which simultaneously serves to extract the amplified signal, which is shown in the F i g. 4a is indicated by the double arrow. The pump energy P with the frequency fp is fed to the capacitance diode D in the waveguide H from the left via the bandpass filter BP. The bandpass filter BP is dimensioned in such a way that it reflects the difference frequency and sum frequency oscillation produced by mixing the pump energy with that of the signal at the diode. So that neither the pump energy nor any mixed products can penetrate into the coaxial conductor, the coaxial conductor K is formed into a low-pass filter T at its confluence with the waveguide H, which short-circuits all vibrations whose frequency is above the signal frequency band for the coaxial conductor K. Furthermore, the waveguide H is closed in the direction of the advancing pump waves behind the capacitance diode D with a short-circuit slide Kx whose short-circuit level from the location dr capacitance diode is chosen to be half a waveguide wavelength ip of the pump generator. The distance) .n / 2 of the short-circuit level of the short-circuit slide KS from the location of the capacitance diode D ensures that the diode is at the location of a current bulge of the pump wave, so that the barrier layer of the diode is not controlled by the pump voltage, but by the pump current. Instead of the distance of half a pump wavelength, the short-circuit plane of the short-circuit slide Ks from the capacitance diode can also be a multiple of half a pump wavelength.

Im Ausführungsbeispiel nach den F i g. 4a, b bildet der Hohlleiterabschnitt zwischen dem Bandpaß BP und dem Kurzschlußschieber Ks den Differenzfrequenzschwingkreis, der seinerseits abgestimmt sein muß. Dies kann, wie die Querschnittsdarstellung nach der F i g. 4b zeigt, durch Abstimmschrauben Sr erfolgen. Die Abstimmschrauben Sr befinden sich am Ort eines Spannungsknotens der Pumpwelle. Dadurch ist es möglich, den genannten Hohlleiterabschnitt für die Differenzfrequenzschwingung abzustimmen, ohne die Abstimmung für die Pumpwelle zu beeinträchtigen.In the exemplary embodiment according to FIGS. 4a, b, the waveguide section between the bandpass filter BP and the short-circuit slide Ks forms the differential frequency resonant circuit, which in turn must be tuned. As the cross-sectional view according to FIG. 4b shows, done by tuning screws Sr. The tuning screws Sr are located at a voltage node on the pump shaft. This makes it possible to tune the waveguide section mentioned for the differential frequency oscillation without impairing the tuning for the pump shaft.

In der F i g. 5 a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes gezeigt, das ähnlich dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 4a, b aufgebaut ist, aber als Frequenzumsetzer arbeitet. Zu diesem Zweck geht der die Pumpenergie führende Hohlleiter H 1 in Richtung der fortschreitenden Pumpwellen hinter der Kapazitätsdiode D in einen weiteren Hohlleiter H 2: über, dessen Breite, wie die in der F i g. 5b dargestellte Aufsicht zeigt, hinsichtlich der Breite des Kohlleiters H 1 wesentlich reduziert ist. Der Kohlleiter H 2 ist so bemessen, daß seine Grenzfrequenz oberhalb der Pumpfrequenz_f'p und unterhalb der Summenfrequenz _f'p + .1@s liegt. Auf diese Weise ist erreicht, daß das hinsichtlich seiner Frequenz umgesetzte und verstärkte Signal in Form der Ausgangsspannung L' mit der Summenfrequenz./'p + fs aus dem Hohlleiter H2 austritt und der Hohlleiterübergang für die Pumpwelle einen Kurzschluß verwirklicht. Die Länge l zwischen dem Hohlleiterübergang und dem Ort der Kapazitätsdiode D ist dabei so groß gewählt, daß die effektive Kurzschlußebene EK (F i g. 5b) für die Pumpwellen von der Kapazitätsdiode D ebenfalls einen Abstand von einer halben Pumpwellenlänge 7.p aufweist. Somit wird auch in diesem Falle die Sperrschicht der Diode nicht von der Pumpspannung, sondern nur vom Pumpstrom durchgesteuert.In FIG. 5 a shows a further embodiment of the subject matter of the invention, which is similar to the embodiment according to FIGS. 4a, b is constructed, but works as a frequency converter. For this purpose, the waveguide H 1 carrying the pump energy merges in the direction of the advancing pump waves behind the capacitance diode D into a further waveguide H 2, the width of which is like that in FIG. 5b shows the top view shown, with regard to the width of the cabbage conductor H 1 is significantly reduced. The carbon conductor H 2 is dimensioned so that its limit frequency is above the pump frequency_f'p and below the sum frequency _f'p + .1 @ s. In this way it is achieved that the frequency converted and amplified signal in the form of the output voltage L 'with the sum frequency./'p + fs emerges from the waveguide H2 and the waveguide transition for the pump shaft realizes a short circuit. The length l between the waveguide transition and the location of the capacitance diode D is chosen so large that the effective short-circuit level EK (FIG. 5b) for the pump waves from the capacitance diode D is also at a distance of half a pump wavelength 7.p. Thus, in this case too, the junction of the diode is not controlled by the pump voltage, but only by the pump current.

Claims

Claims: 1. Reactance modulator based on the parametric principle Amplification for very short electromagnetic waves with at least one capacitance diode (Varactor), the barrier layer of which is connected to the so-called Pump circuit is in current resonance, d u r c h marked that the the working point the bias voltage defining the capacitance diode is dimensioned so that the corresponding Charge of the junction of the capacitance diode is at least approximately equal to the arithmetic Average value of the charge corresponding to the breakdown voltage (breakdown charge) and the charge corresponding to the contact voltage (contact charge) and that the The amplitude of the pump current is chosen to be so large that the pump current exceeds the control range the barrier charge between the breakthrough charge and the contact charge if possible fully controls.

2. reactance modulator according to claim I, characterized in that the varactor diode is a diode with an abrupt impurity transition.

3. Reactance modulator for signal amplification, according to one of the preceding claims, characterized in that that the capacitance diode inside one is used to supply the pump energy Waveguide (H) arranged and to the signal source and the signal output via a with the waveguide connected waveguide (K) is connected and that the waveguide in the direction of the advancing pump waves behind the capacitance diode is completed with a changeable short-circuit slide, whose short-circuit level from the location of the capacitance diode a distance of half a pump wavelength or is an integral multiple thereof.

4. reactance modulator according to claim 3, characterized characterized in that the waveguide in the region between the pump generator and the Capacitance diode has a filter that is used in the mixing of the signal wave the sum and difference frequency oscillation arising from the pump wave is reflected, and that the waveguide in the area between the filter and the short-circuit slide on Location of a voltage node of the pump shaft with means (Sr) to vote for the Difference frequency resonant circuit is provided.

5. Reactance modulator for frequency conversion, according to one of claims 1 or 2, characterized in that the capacitance diode arranged in the interior of a waveguide (H1) serving to supply the pump energy and to the signal source via a waveguide connected to the waveguide (K) is connected that further the waveguide in the direction of advancing Pump waves merge into another waveguide (H2) behind the capacitance diode, whose. Cutoff frequency above the pump frequency and below that of the sum the signal and pump frequency resulting frequency of the output voltage is, and that the transition point between the two waveguides is such a distance (1) of the varactor diode has that the varactor diode is at the location of a current belly the pump shaft is located. 6 .. reactance modulator according to one of claims 3 to 5, characterized in that the waveguide at its confluence with the waveguide is designed as a low-pass filter, the cutoff frequency of which is below the frequency from the difference between the pump frequency and the signal frequency.