DE1958369B2

DE1958369B2 - Microwave generator

Info

Publication number: DE1958369B2
Application number: DE19691958369
Authority: DE
Inventors: Shinichi Suita Osaka Nakashima (Japan)
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1968-11-20
Filing date: 1969-11-20
Publication date: 1973-10-18
Also published as: FR2023696A1; GB1254080A; DE1958369A1; NL6917471A

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrowellengenerator sehen der Leitung 30 und der Metallstange 33 ein mit einem in einem Resonanzhohlraum angeordneten Hochfrequenzfilter 32 bekannter Bauart zwischenge-Festicörper-Oszillator und einer ebenfalls in einem 30 fügt ist. Mit dem Bezugszeichen 28 ist ein Anschluß-Resonanzhohlraum angeordneten, elektromagnetisch flansch bezeichnet. Die Reaktanz 25 wird von einer mit dem Festkörper-Oszillator gekoppelten veränder- Steuerwechselspannungsquelle 27 und einer Gleichbaren Festkörperreaktanz. Spannungsquelle 26 als Vorspannungsquelle gespeist. The invention relates to a microwave generator see the line 30 and the metal rod 33 a with a high-frequency filter 32 of known type, arranged in a resonance cavity, between the solid-state oscillator and one is also in a 30 inserts. Denoted at 28 is a port resonant cavity arranged, called electromagnetic flange. The reactance 25 is of a variable control AC voltage source 27 coupled to the solid-state oscillator and an equivalent solid-state reactance. Voltage source 26 fed as a bias source.

Es ist ein Mikrowellengenerator dieser Art be- Wie bekannt, erzeugt dabei ein gekoppelter Hohlkannt (Radio und Fernsehen, Heft 24/1966, S. 742), 35 raumresonator mit einer Oszillatoreinrichtung eine bei welchem der Festkörper-Oszillator und die Fest- Mikrowellenschwingur.g in einem bestimmten Frekörperreaktanz in dem gleichen Resonanzhohlraum quenzbereich bei einer bestimmten Schwingungsbeangeordnet sind. Hierbei beeinflussen sich die Ab- dingung, d. h. bei einer bestimmten an die Oszillatorstimmungen der beiden Dioden gegenseitig und sie einrichtung angelegten Sperrvorspannung, die notsind auch relativ stark miteinander gekoppelt, so daß 40 wendig ist, um in dieser Einrichtung den Lawinensie nicht völlig unabhängig voneinander gesteuert durchbruchsstrom zu erzeugen. Bei der oben bewerden können. Auch die Güte des Oszillators kann schriebenen Schwingung erreicht die Ausgangsleibei dieser bekannten Anordnung nicht optimal ge- stung ein Maximum, wenn diese Schwingung die bewählt werden. sondere Resonanzbedingung trifft, welche durch Ab-It is a microwave generator of this type. As is known, it generates a coupled hollow edge (Radio und Fernsehen, Issue 24/1966, p. 742), 35 room resonator with an oscillator device at which the solid-state oscillator and the solid-microwave oscillation .g in a certain free-body reactance placed in the same resonance cavity frequency range at a given vibration are. Here the waiver influence each other, i. H. at a certain to the oscillator tunings of the two diodes mutually and they set up applied reverse bias, which are necessary also relatively strongly coupled with each other, so that 40 is manoeuvrable to avoid the avalanche in this facility not completely independently controlled to generate breakdown current. Apply to the above can. The quality of the oscillator can also reach the initial body this known arrangement does not optimally produce a maximum if this oscillation selects the will. special resonance condition is met, which is caused by

Entsprechendes gilt auch für einen anderen be- 45 messung und Form des Resonanzraumes vorgegeben kannten Mikrowellengenerator (USA.-Patentschrift ist. Es wurde festgestellt, daß bei dem in F i g. 1 ge-3 141 141), bei welchem die Festkörperreaktanz in zeigten Mikrowellenoszillator, bei dem sich die vereinem Hohlleiter angeordnet ist, der sich in die änderbare Reaktanz 25 in dem zweiten Resonanzeigentliche Mikrowellenleitung fortsetzt. raum 22 befindet, sich die Resonanzfrequenz des The same also applies to a different dimensioning and shape of the resonance space known microwave generator (United States patent. It has been found that the in Fig. 1 ge-3 141 141), in which the solid-state reactance showed in the microwave oscillator in which the unite Waveguide is arranged, which continues in the changeable reactance 25 in the second resonance actual microwave line. space 22 is located, the resonance frequency of the

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Mikrowellen- 50 Hohlraumoszillators ändert und auf Grund dessenIt is an object of the invention to modify a microwave cavity oscillator and due to this

generator dieser Art zu schaffen, bei dem der Fest- die Mikrowellenausgangsleistung entsprechend derTo create a generator of this type, in which the fixed- the microwave output power according to the

körper-Oszillator und die in Festkörperreaktanz im Steuerung des Blindwiderstandes der veränderbarenbody oscillator and the in solid state reactance in the control of the reactance of the changeable

wesentlichen unabhängig voneinander steuerbar sind Reaktanz 25 geändert wird, wenn die von der Span-are essentially independently controllable reactance 25 is changed when the voltage

und bei dem auch eine hohe Güte erreicht werden nungsquelle dieser Reaktanz abgegebene Spannungand with which a high quality voltage source of this reactance output voltage can also be achieved

kann. 55 in der Größe beeinflußt wird. Eine solche span-can. 55 is affected in size. Such a span-

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Mikro- nungsempfindliche Kapazitätsdiode erbringt einige wellengenerator der eingangs erwähnten Art, erfm- Picofarad Kapazitätsänderung, wenn die an dem dungsgemäß gelöst durch die Schaltung nach dem Halbleiterübergang dieser Kapazitätsdiode anliekennzeichnenden Teil des Hauptanspruches. Weitere gende Spannung geändert wird. Dementsprechend vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen 60 kann die Resonanzabstimmung der Mikrowellen-Mikrowellengenerators ergeben sich aus den Unter- schwingung in dem Hohlraum-Oszillator, der eine ansprüchen. derartige spannungsabhängige Kapazitätsdiode inStarting with a micronsensitive varactor diode, this task is performed by a few wave generator of the type mentioned, erfm- picofarad capacitance change, if the at the duly solved by the circuit after the semiconductor junction of this capacitance diode applied Part of the main claim. Further low voltage is changed. Correspondingly advantageous configurations of the 60 according to the invention can be the resonance tuning of the microwave-microwave generator result from the undershoot in the cavity oscillator, which is one of the claims. such voltage-dependent capacitance diode in

Bei dem erfindungsgemäßen Mikrowellengenera- einem seiner Resonanzräume aufweist, elektrisch getor können die beiden Dioden unabhängig voneinan- steuert werden. Demgemäß kann die Einstellung der der gesteuert und abgestimmt werden. Damit kann 65 Resonanzfrequenz des Mikrowellen-Oszillators, die die maximale mögliche Kopplung auf einfache Weise bisher auf mechanischem Wege bewirkt wurde, nuneingestellt werden. Auch die Abstimmung der von- mehr elektrisch durchgeführt werden,
einander getrennten Hohlräume kann unabhängig Darüber hinaus kann bei einem Mikrowellen-Os-In the case of the microwave generator according to the invention having one of its resonance chambers, the two diodes can be electrically controlled independently of one another. Accordingly, the setting of the can be controlled and adjusted. This means that the resonance frequency of the microwave oscillator, which has so far achieved the maximum possible coupling mechanically in a simple manner, can now be set. Also the coordination of the more electrically carried out,
separate cavities can be used independently.

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zillator, der in einem zweiten Resonanzraum 23 bestimmten Frequenz festgestellt wird, daß anschlieeinen beweglichen Kurzschlußkreis 24, wie beispiels- ßend diese Frequenzabweichung mittels eines beweise einen bewegbaren Kurzschlußkolben aufweist, stimmten Diskriminators umgewandelt wird, um. ein die unmodulierte Frequenz, d.h. die Mitten- oder Steuersignal zu erzeugen, und daß dann die verTrägerfrequenz in einem weiten Bereich ausgewählt 5 änderbare Reaktanz von diesem Steuersignal gesteuwerden, in dem die Stellung des Kurzschlußkolbens ertwird.zillator, which is determined in a second resonance chamber 23 certain frequency that then movable short circuit 24, such as this frequency deviation by means of a proof has a movable short-circuit piston, voted discriminator is converted to. a to generate the unmodulated frequency, i.e. the center or control signal, and then the carrier frequency within a wide range selected 5 changeable reactance can be controlled by this control signal, in which the position of the short-circuit piston is ertwird.

verändert wird. Falls ein Oszillator nur für einen Als Festkörper-Oszillator kann bei einer Anord-Schwingungsbetrieb in einem besonderen engen Fre- nung gemäß der Erfindung eine Gunn-Diode, eine quenzband verwendet werden soll, kann der beweg- LSA-Diode, eine Tunnel-Diode oder ein auf Mikrobare Kurzschlußkolben weggelassen werden, so daß io Wellenfrequenz schwingender Transistor verwendet die Ausführung des zweiten Resonanzraumes 23 ver- werden,
einfacht werden kann. Als veränderbare Festkörperreaktanz kann beiis changed. If an oscillator is only to be used for a frequency band, the moving LSA diode, a tunnel diode, or a short-circuit piston on microbars can be omitted, so that transistor oscillating at a wave frequency can be used to implement the second resonance chamber 23,
can be simplified. As a changeable solid-state reactance,

Bei der in Fig.2 gezeigten abgeänderten zweiten einer Anordnung gemäß der Erfindung ein Halblei-Ausführungsform sind die mit dem Bezugszeichen 21 ter-Bauteil mit den Charakteristiken einer spanbis 31 bezeichneten Teile wie diejenigen Teile ausge- 15 nungsabhängigen Kapazitäs-Diode mit ähnlichen bildet, die in F i g. 1 die entsprechenden Bezugszei- oder gleichen Kenndaten wie eine handelsübliche chen tragen. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist Diode mit einem p-n-Übergang, eine Diode mit jedoch zwischen dem Oszillator 22 und der veränder- Schottky-Sperrschicht oder MOS-Dioden verwendet baren Reaktanz 25 in die Wandung des Resonanz- werden!In the modified second of an arrangement according to the invention shown in FIG. 2, a semi-conductor embodiment are those with the reference number 21 ter component with the characteristics of a spanbis 31 designated parts as those parts 15 output-dependent capacitance diode with similar forms, which in F i g. 1 the corresponding reference number or the same characteristic data as a commercially available one to wear. In this second embodiment, a diode with a p-n junction is a diode with however, used between the oscillator 22 and the variable Schottky barrier or MOS diodes be able to reactance 25 in the wall of the resonance!

raumes 23 ein Einstellbolzen 43 aus Metall einge- 20 Bei dem Mikrowellen-Oszillator gemäß der Erfmschraubt, der eine Feineinstellung der Schwingkreis- dung kann der zweite Resonanzraum in Ubereinstimkonstanten des Resonanzraumes 23 ermöglicht. Es mung mit der Größe bzw. Form der veränderbaren wurde experimentell festgestellt, daß bei der in Reaktanz als rechteckiger quadertörmiger oder ko-F i g. 2 gezeigten Anordnung auf bequeme Weise eine axialer Hohlraum oder als durch Stempel belasteter Einstellung der Schwingkreiskonstanten auf die Os- 25 Resonator ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die zillatorfrequenz möglich ist, wenn der Einstellbolzen elektromagnetische Verkopplung zwischen dem er-43 zwischen dem Oszillator 22 und der variablen sten und dem zweiten Resonanzraum an Stelle der in Reaktanz 25 angeordnet wird und an der dem Ein- F i g. 1 und 2 gezeigten Loch- oder Blendenkopplung stellbolzen 43 gegenüberliegenden Seite der ver- auch als Schleifen-Ankopplung ausgebildet sein,
änderbaren Reaktanz 25 ein beweglicher Kurzschluß 30 Ferner kann gemäß der Erfindung der zweite Re-24 vorgesehen wird. Auf diese Weise ist die in F i g. 2 sonanzraum entfernbar angeordnet sein, und auch gezeigte Anordnung für eine bequeme Einstellung die veränderbare Reaktanz kann auswechselbar ander Mittenfrequenz sowie der Modulationssteilheit geordnet werden, um den Frequenzbereich zu erwei- und des Modulationsklirrfaktors geeignet, wenn das tern und einen größeren Anwendungsbereich des er-Mikrowellenausgangssignal durch Anlegen eines Mo- 35 findungsgemäßen Gerätes zu erhalten,
dulationssignals an die veränderbare Reaktanzfre- Der in F i g. 1 gezeigte Mikrowellen-Oszillator hat quenz moduliert ist. einen bedeutenden Vorteil, der dann besteht, daßIn the case of the microwave oscillator according to the invention, which allows fine adjustment of the oscillating circuit, the second resonance chamber can be screwed in with the same constants of the resonance chamber 23. It mung with the size or shape of the changeable has been found experimentally that in the reactance as a rectangular, cuboid or ko-F i g. The arrangement shown in FIG. 2 can conveniently be designed as an axial cavity or as a setting of the resonant circuit constants on the Os 25 resonator, which is loaded by punches. In addition, the oscillator frequency is possible if the adjusting bolt electromagnetic coupling between the er-43 between the oscillator 22 and the variable most and the second resonance chamber is arranged in place of the in reactance 25 and at the one F i g. 1 and 2, the hole or diaphragm coupling shown on the opposite side of the adjusting bolt 43 can also be designed as a loop coupling,
changeable reactance 25 a movable short circuit 30 Furthermore, the second Re-24 can be provided according to the invention. In this way, the one shown in FIG. 2 sonanzraum can be arranged removably, and also shown arrangement for a comfortable setting the changeable reactance can be arranged interchangeably on the center frequency as well as the modulation slope in order to expand the frequency range and the modulation distortion factor suitable if the tern and a larger application range of the microwave output signal through Application of a Mo- 35 inventive device,
dulation signal to the changeable reactance frequency in FIG. 1 shown microwave oscillator has frequency is modulated. a significant advantage that exists then that

Eine Frequenzmodulation der in F i g. 1 oder 2 ge- dessen Ov/illator-Frequenz durch mechanische Einzeigten Anordnung wird durchgeführt, indem eine stellung in weiten Grenzen geändert werden kann, Gleichspannung von einem Wechselspannungsmodu- 40 und daß gleichzeitig eine Feinänderung der Oszillalationssignal überlagert und diese überlagerte Span- tor-Frequenz durch eine elektrische Einstellung der nung (.'er Reaktanz 25 zugeführt wird. Bei der oben Kapazität der veränderbaren Festkörper-Reaktanz beschriebenen Anordnung wird die als Vorspannung möglich ist.A frequency modulation of the type shown in FIG. 1 or 2 its Ov / illator frequency by mechanical indicators Arrangement is carried out in that a position can be changed within wide limits, DC voltage from an AC voltage module 40 and that at the same time a fine change of the oscillation signal superimposed and this superimposed Span- tor frequency by an electrical setting of the voltage (.'er reactance 25 is supplied. With the above capacity of the changeable solid-state reactance described arrangement is possible as a preload.

dienende Gleichspannung durch die Gleichspan- Der in Fig. 2 gezeigte Mikrowellen-OszillatorServing DC voltage through the DC voltage The microwave oscillator shown in Fig. 2

nungsquelle 26 erzeugt, während das Modulations- 45 zeichnet sich durch das Merkmal aus, daß der Modu-voltage source 26 generated, while the modulation 45 is characterized by the fact that the modulation

Wechselspannungssignal durch die Wechselspan- lationsklirrfaktor bei der Frequenz-Modulation teil-AC voltage signal due to the AC harmonic distortion in frequency modulation

nungs-Modulationsquelle 27 erzeugt wird, so daß die weise durch Einstellen der Lage des beweglichenvoltage modulation source 27 is generated so that the wise by adjusting the location of the movable

Mikrowellen-Ausgangsleistung frequenzmoduliert ist. Kurzschlusses und teilweise durch Einstellen desMicrowave output power is frequency modulated. Short circuit and partly by setting the

Beispielsweise erzeugt dabei, wenn die an der Bolzens 43 verringert werden kann,
spannungsabhängigen Kapazitätsdiode (Varactor) 50 Aus den vorangegangenen Darlegungen geht heranliegende Spannung um ein Volt geändert wird, vor, daß der Erfindungsgegenstand den Vorteil erdiese Spannungsänderung bei einem Oszillator, der bringt, daß derselbe ein bequemes Einsetzen der verbei 9,4 Giga-Hertz schwingt, eine Änderung in der änderbaren Reaktanz ermöglicht und frei von uner-Oszillatorfrequenz von etwa 20 Mega-Hertz. wünschten Verzerrungen bezüglich des elektroma-For example, if the amount on the bolt 43 can be reduced,
voltage-dependent capacitance diode (varactor) 50 From the preceding explanations, the applied voltage is changed by one volt, before that the subject of the invention has the advantage of this voltage change in an oscillator, which brings about a comfortable onset of the 9.4 gigahertz oscillations, allows a change in the changeable reactance and is free of an un-oscillator frequency of about 20 megahertz. desired distortions with regard to the electrical

Bei einem erfindungsgemäßen Oszillator kann eine 55 gnetischen Schwingungsmodus in den Resonanzräu-In an oscillator according to the invention, a magnetic oscillation mode can be used in the resonance spaces.

automatische Frequenzsteuerung dadurch erreicht men ist, die sich — üblicherweise — beim EinsetzenAutomatic frequency control thereby achieved men, which - usually - when inserting

werden, daß die Frequenzabweichung von einer vor- der veränderbaren Reaktanz ergeben.will result in the frequency deviation from a pre-changeable reactance.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

l 2 be carried out from each other. This also makes patent claims: a relatively high quality is achieved, and the oscillator

1. One in one microwave generator can deliver optimal output power.
The invention is explained in more detail below with reference to hand schezülator and one also arranged in a resonance cavity in two exemplary embodiments, electromagnetically with len.

the solid-state oscillator coupled variable F i g. 1 and 2 show, in cross section, two implementations Solid-state reactance, characterized by the formation of a microwave according to the invention, that the solid-state oscillator generator.

(22) and the solid-state reactance (25) in each case in io. According to FIG. arranged to one another, electromagnetically with one another, which is located in a first resonance chamber 21. In one resonance cavities coupled to each other (21, second resonance chamber 23 is an electronic 23) are arranged. trically controllable and changeable solid-state react

2. Microwave generator according to claim 1, da- 15 dance 25, such as a voltage-sensitive variable through characterized in that one Resobare capacitance diode. The cavity or resonance cavity (23) between the fixed body oscilloscope rooms 21 and 23 are for microwave operation lator (22) and the variable solid-state reaction electromagnetically coupled to one another. With the dance (25) a tuning bolt (43) is provided. Reference / calibration 34 is also a metal rod

3. Microwave generator according to claim 1 20, while the reference numeral 29 is an off or 2, characterized in that the one of the output wire of the oscillator 22 designates. A two-resonance / cavities (23) see the wires or lines 34 and 29 in a manner known per se by means of a movable short-circuit closed high-frequency filter bears the reference number (24) is tunable. Chen 31. With the reference numeral 33 is another

25 denotes metal rod, while the reference number

30 the output wire or lead for

denotes the changeable reactance 25, with between