DE19538884A1 - Grundwellenoszillator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Grundwellenoszillator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Oszillatoren für die Erzeugung von Grundwellen be­ stehen u. a. aus einem in einen Hohlleiter eingesetzten Pfo­ sten, der als Sende-Antennenelement dient, und aus einem in den Hohlleiter eingesetzten Halbleiterschwingelement. Das Halbleiterschwingelement ist auf der Grundfläche des Hohl­ leiterinnenraumes angeordnet und der Pfosten ist zwischen der Gehäuseoberfläche des Halbleiterschwingelementes und der gegenüberliegenden Hohlleiterfläche eingesetzt, so daß er lotrecht stehend frei in den Hohlleiterinneraum abstrah­ len kann. Als Halbleiterschwingelemente werden in den be­ kannten Hohlleiteroszillatoren gehäuste Gunn-Dioden, Im­ patt-Dioden oder ähnliche gehäuste Halbleiterelemente ein­ gesetzt, die bei Anlegen einer Gleichspannung eine HF- Schwingung erzeugen können. Die Anpassung des Oszillators an den Wellenwiderstand des Hohlleiters erfolgt durch das Zusammenwirken des die Impedanz transformierenden Pfostens mit dem die erzeugte Blindleistung kompensierenden einsei­ tig geschlossenen Hohlleiterabschnittes, dessen Länge etwa ein Viertel der Wellenlänge der abzustrahlenden Grundwelle beträgt, und an dessen offenen Ende der Pfosten mit dem Halbleiterschwingelement angeordnet ist. Es folgt in Aus­ breitungsrichtung der Welle der Resonator mit der Auskop­ pelblende. Die bekannten Hohlleiteroszillatoren sind be­ dingt durch die Anfertigung und Montage der feinwerktech­ nischen Teile relativ teuer. Die Halbleiterschwingelemente in den bekannten Hohlleiteroszillatoren sind nur als gehäu­ ste Elemente einsetzbar, da auf sie der Anpreßdruck des Pfostens einwirkt. Gehäuste Dioden sind aber ebenfalls sehr teuer im Vergleich zu ungehäusten Chip-Dioden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen kostengün­ stigen Grundwellenoszillator für die Erzeugung einer Grund­ welle als LO-Signal für zwei Empfangskanäle eines Empfangs­ systemes zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentan­ spruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Für die Einspeisung einer Grundwelle als LO-Signal in die zwei Empfangskanäle eines Empfangssystemes ist erfindungs­ gemäß nur ein Oszillator erforderlich. In ihm können preis­ werte Chip-Dioden verwendet werden, da die Erfindung Bond­ verbindungen zuläßt. Der erfindungsgemäße Oszillator eignet sich mit seiner planaren Schlitzleiterstruktur in vorteil­ hafter Weise für eine Massenproduktion, da diese Struktur ätztechnisch hergestellt werden kann. Die Einbautiefe des erfindungsgemäßen Oszillators kann in vorteilhafter Weise klein gehalten werden, da ein Lambda-viertel-Kurzschluß zur Impedanzanpassung nicht unbedingt erforderlich ist. Die er­ findungsgemäße Lösung ist mit unterschiedlichen Quer­ schnittsflächen ausführbar.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Oszillator mit rechteckförmigem Querschnitt und

Fig. 2 zeigt einen Oszillator mit kreisförmigem Quer­ schnitt.

Fig. 1 zeigt die Schlitzleiterstruktur 2 eines Oszillators für die Erzeugung von Grundwellen in den beiden Empfangs­ kanälen eines Empfangsystemes, die auf eine rechteckförmige Querschnittsfläche 1 aufgesetzt ist. Die Schlitzleiter­ struktur 2 ist in einer Metallschicht auf einem planaren, einseitig metallisierten, dielektrischen Substrat ausgebil­ det. In die Schlitzleiterstruktur 2 sind zwei Schlitzleiter 4 und 5, ein Halbleiterschwingelement 3, zwei kapazitive Auskoppelelemente 10 und 11, drei Mikrostreifenleitungen 12, 13 und 16, ein Tiefpaß 14 und eine Auftrennung 15 inte­ griert.

Die Schlitzleiter 4 und 5 sind mit offenen Enden hinterein­ ander geschaltet und an der Zusammenfügungsstelle von einem ungehäusten Halbleiterschwingelement 3 überbrückt. Das ver­ wendete Halbleiterschwingelement 3 erzeugt bei Anlegen einer Gleichspannung HF-Energie und kann je nach Anwen­ dungsfall eine Gunn-Diode, eine Impatt-Diode oder eine ähn­ lich wirkendende HF-Diode sein. Das Halbleiterschwingele­ ment 3 ist mittels Bondverbindungen in die Schlitzleiter­ struktur 2 integriert.

Die beiden Schlitzleiter 4, 5 sind gleich ausgebildet, besitzen somit dieselbe Resonanzfrequenz, und sind in der Schlitzleiterstruktur 2 so angeordnet, daß sie auf ihrer gesamten Länge mit ihrer Außenkante an die Umrandung einer Aussparung 11 der rechteckigen Querschnittsfläche 1 gren­ zen. Ihre elektrisch wirksame Länge beträgt jeweils eine halbe Wellenlänge der zu erzeugenden Grundwelle.

In der Schlitzleiterstruktur 2 ist innerhalb der von den Schlitzleiter 4, 5 umgrenzten Fläche mittels einer Auftren­ nung 15 eine innere Leiterfläche 8 von der äußeren Leiter­ fläche 9 abgegrenzt. Die Versorgungs-Gleichspannung für das Halbleiterschwingelement 3 wird über diese Leiterflächen 8, 9 zugeführt. Dazu ist in die Schichtleiterstruktur 2 eine Mikrostreifenleitung 16 integriert, die galvanisch getrennt von der äußeren Leiterfläche 9 die innere Leiterfläche 8 kontaktiert und über einen standardmäßig ausgeführten Tief­ paß 14 mit der Gleichspannung beaufschlagt ist.

Die Einmündungen der Auftrennung 15 in die Schlitzleiter 4, 5 ist jeweils an der Stelle des maximalen E-Feld-Vektoren 17, 18 angeordnet. Diese treten auf den lambda-halben-lan­ gen Schlitzleitern 4, 5 jeweils in einem Abstand von einer viertel Wellenlänge vom Schlitzleiterende auf. An diesen Stellen hat der Strom auf den Schlitzleitern 4, 5 sein Mini­ mum, so daß die Auftrennung 15 das Schlitzleiterfeld nicht beeinträchtigt. Die Polarität der maximalen E-Feld-Vektoren 17, 18 ist entgegengesetzt. In der Fig. 1 sind diese Vek­ toren aus Gründen einer zeichnerischen Klarheit außerhalb der Schlitzleiter 4, 5 eingezeichnet, damit die kapazitiven Auskoppelelemente 10, 11 erkennbar sind. Die auf den Schlitz­ leitern 4, 5 erzeugten Grundwellen werden mittels den kapa­ zitiven Auskoppelelementen 10, 11 ausgekoppelt und über ange­ schlossene Mikrostreifenleitungen 12, 13 den Empfangskanä­ len zugeführt.

Fig. 2 zeigt eine Schlitzleiterstruktur für einen kreisför­ migen Querschnitt, die bis auf die Querschnittsform in der­ selben Art ausgeführt ist, wie die vorangehend beschriebene Struktur. Für in ihrer Funktion übereinstimmende Merkmale sind gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet worden.

Claims (5)

1. Grundwellenoszillator für die Erzeugung einer Grundwel­ le als LO-Signal für zwei Empfangskanäle eines Empfangssy­ stemes mit mindestens einem Halbleiterschwingelement und mit mindestens einem Sende-Antennenelement, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Grundwellenoszillator als eine planare Schlitzleiterstruktur (2) ausgebildet ist, daß die Schlitz­ leiterstruktur (2) zwei mit ihren offenen Enden hinterein­ andergeschaltete Schlitzleiter (4, 5) aufweist, daß das Halbleiterschwingelement (3) in die Schlitzleiterstruktur (2) integriert ist und die zusammengeschalteten offenen En­ den der Schlitzleiter (4, 5) überbrückt, daß die elektrisch wirksame Länge der Schlitzleiter (4, 5) jeweils eine halbe Wellenlänge der zu erzeugenden Grundwelle beträgt, daß die Schlitzleiter (4, 5) auf ihrer gesamten Länge in etwa an die Umrandung einer Aussparung (11) einer Querschnittsfläche (1) angrenzen, auf welche die Schlitzleiterstruktur (2) aufgesetzt ist, daß das Halbleiterschwingelement (3) in der Schlitzleiterstruktur (2) an der Stelle angeordnet ist, an der es dem Fußpunkt des maximalen Feldstärkevektors (7) des angrenzenden-Hohlleiter-E-Feldes benachbart ist, daß dem Halbleiterschwingelement (3) über eine innere Leiterfläche (8) und eine äußere Leiterfläche (9), die in der Schlitz­ leiterstruktur (2) galvanisch voneinander getrennt sind, die Gleichspannung mit einem Tiefpaß (14) zugeführt ist und daß jeweils auf der halben Schlitzleiterlänge die Grundwel­ le aus den Schlitzleitern (4, 5) mittels eines kapazitiven Auskoppelelementes (10, 11) ausgekoppelt und über eine Mi­ krostreifenleitung (12, 13) den Empfangskanälen zugeführt ist.

2. Grundwellenoszillator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die galvanische Trennung zwischen der inneren Leiterfläche (8) und der äußeren Auftrennung (15) durchge­ führt ist, die jeweils den kapazitiven Elementen (12, 13) gegenüber in die Schlitzleiter (4, 5) mündet.

3. Hohlleiteroszillator nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Tiefpaß (14) mittels einer Mikrostreifen­ leitung (16) an die innere Leiterfläche (8) angeschlossen ist.

4. Hohlleiteroszillator nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzleiterstruktur (2) rechteckförmig ausgebildet ist.

5. Hohlleiteroszillator nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzleiterstruktur (2) kreisförmig ausgebildet ist.