DE2828874A1 - Einrichtung zur kombination von hochfrequenzenergie - Google Patents

Description

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München, den 29. Juni 1978 /J Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. 211

[Raytheon Company, l4l Spring Street, Lexington, Mass. O2173i

' Vereinigte Staaten von Amerika

Einrichtung zur Kombination von nociifrequejuzeiier■■■ i e

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Hochfrequenzoszillatoren und insbesondere auf Oszillatoren einer Bauart, bei welcher

ι
kombiniert wird.

die Ausgangsleistung einer Mehrzahl von Festkörper-Baueinheiten

Es ist seit vielen Jahren bekannt, daß die Hochfrequenzausgangssignale jedes einer Mehrzahl von Oszillatorkreisen praktisch in sogenannten Kombinationsschaltungen addiert werden können, um ein einziges Hochfrequenzssignal hoher Amplitude zu erzeugen. Mit der Entwicklung von Festkörpereinheiten, beispielsweise den IMPATT-Dioden als aktiven Elementen in den Oszillatorkreisen hat das Interesse an geeigneten Kombinationskreisen oder Kombina-

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tionsschaltungen zugenommen. Die mittlere Leistung und die Schei-| telleistung solcher Geräte sind groß genug, so daß brauchbare , Senderleistungspegel erreicht werden können, indem die Leistung j einer bestimmten Anzahl von Einheiten in einer geeigneten Kombi-Jnationsschaltung oder einem geeigneten Kombinationskreis ver-

einigt wird. Beispiele für Kombinationskreise oder Kombinations- j ; Schaltungen mit Festkörperbaueinheiten lassen sich den US-Patent-Schriften 3 628 17I und 3 931 587 entnehmen.

■ Beide Schriften zeigen Kombinationsschaltungen oder Kombinations-

jkreise mit einer Anzahl von IMPATT-Dioden, welche als kontinuier-

■ liehe Schwingungen abgebende Oszillatoren betrieben werden, wobei jede der Dioden sich in einem Oszillatorkreis befindet, welcher an einen gemeinsamen Raum angekoppelt ist. Die erforderlichen Frequenz- und Phasenbeziehungen zwischen den hochfrequenten Schwingungen der einzelnen CW-Oszillatoren oder kontinuierlich

• schwingenden Oszillatoren bestimmen sich im Betrieb aus dem Eigenschaften des gemeinsamen Raumes.

Die Einrichtungen nach den US-Patentschriften 3 628 17I und 3 93I 587 arbeiten zwar jeweils im Dauerstrichbetrieb, also bei der Erzeugung kontinuierlicher Schwingungen, zufriedenstellend, ,doch ergeben sich andere Verhältnisse, wenn diese Einrichtungen dazu verwendet werden sollen, hochfrequente Impulse zu erzeugen. Bei der Impulserzeugung kommt es darauf an, optimale Verhältnisse hinsichtlich der gleichzeitigen Erfüllung der Forderung nach Stabilität im Betrieb, Wirkungsgrad des Kombinationseffektes und spektraler Reinheit zu schaffen.

Ein weiteres Problem bei IMPATT-Dioden-Oszillatoren im Impulsbetrieb, welches in den genannten Veröffentlichungen nicht angesprochen ist, besteht darin, daß die Einrichtungen für eine zufriedenstellende Wirkungsweise eine elektrische Leistungsquelle benötigen, welche eine Stromregelung besonderer Art aufweist. Im ,einzelnen muß die elektrische Leistungszufuhr, wenn eine spektrale Reinheit jedes Impulses aufrecht erhalten werden soll, so

angepaßt werden, daß eine Erhöhung der Temperatur am Übergang der betreffenden IMPATT-Diode während der Erzeugung jedes Impulses kompensiert wird. Fernerhin ist es beim Impulsbetrieb wünschenswert, die Anstiegszeit und die Abfallzeit jedes Impulses steuern zu können, um das Spektrum jedes hochfrequenten Impulses in gewünschter Weise ausbilden zu können.

In der US-Patentschrift 3 628 I71 ist vorgeschlagen worden, eine Kombinationsschaltung oder einen Kombinationskreis in der Weise auszubilden, daß ein gemeinsamer rechteckiger Resonanzhohlraum vorgesehen wird, der in einem von dem TE „-Schwingungsmodus verschiedenen Modus betrieben wird (N ist hierin eine ganze Zahl entsprechend der halben Zahl miteinander zu kombinierender

j Baueinheiten). In der soeben genannten Schrift wird als Beispiel j ί

j ein gemeinsamer, rechteckiger Resonanzhohlraum angegeben, welcher im TE_Q „-Schwingungsmodus betrieben wird. Die vorgenannte Schrift j schlägt auch die Verwendung üblicher Einrichtung zur Unterdrük- j ' kung bestimmter Schwingungsmoden vor, welche eingesetzt werden, '■

i

wenn der gemeinsame Resonanzhohlraum so bemessen ist, daß in ihm I die TE_{Q N}~Welle oder eine Welle höherer Ordnung angeregt wird.

Der zylindrisch ausgebildete Resonanzhohlraum gemäß der US-Patentschrift 3 931 587 wird im TM_Q -Schwingungsmodus betrieben, j doch könnten hier vermutlich auch Einrichtungen zur Unterdrückung bestimmter Schwingungsmoden eingesetzt werden, so daß Schwingungsmoden höherer Ordnung, beispielsweise der TM -Schwingungsmodus angeregt wird. Jedenfalls ist, nachdem die Längsachsen der Festkörperdiodenoszillatoren und des Resonanzhohlraumes nach der US-Patentschrift 3 931 587 zueinander parallel sind, die Maximalzahl von Festkörperdiodenoszillatoren, welche an einen gemeinsamen zylindrischen Resonanzhohlraum ankoppelbar sind, bei einem bestimmten Umfang des letzteren von dem Verhältnis dieser Abmessung zu dem Außendurchmesser der Festkörperdiodenoszillatoren abhängig. Diese Beschränkung bezüglich der Maximalzahl von Festkörperdiodenoszillatoren bewirkt, daß eine unerwünschte obere Grenze bezüglich der Hochfrequenzleistungen besteht, welche durch

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Kombination erhalten werden können.

Die vorliegende Erfindung bezweckt allgemein eine Verbesserung von Anordnungen mit Festkörperdiodenoszillatoren, - bei denen IMPATT-Dioden oder ähnliche Bauelemente impulsweise betrieben werden und die Leistungen in einem Kombinationskreis oder einer Kombinationsschaltung miteinander kombiniert werden.

Die Erfindung soll auch eine verbesserte Kombination der Leistungen der IMPATT-Dioden in einem Kombinationskreis oder einer Kombinationsschaltung ermöglichen, wobei die Frequenz, mit welcher die betreffenden Dioden arbeiten, durch eine sogenannte Steckschloßtechnik bestimmt wird und diese Frequenz durch einen Kristalloszillator gesteuert wird.

Eine verbesserte Kombinationsschaltung für IMPATT-Dioden ist er-

findungsgemäß so ausgebildet, daß die Anzahl dieser Dioden min- ! destens doppelt so groß sein kann wie die Anzahl bisher bekann-, ter IMPATT-Diodenanordnungen.

Kombinationsschaltungen für IMPATT-Dioden-Oszillatorkreise der hier vorgeschlagenen Art können so ausgebildet sein, daß die Dioden während des Impulsbetriebes in geeigneter Weise vorgespannt werden, derart, daß die Betriebsfrequenz im wesentlichen unbeeinflußt von Änderungen der Temperatur des Überganges der Dioden bleibt.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß allgemein, einen Gegenstand mit den Merkmalen des Oberbegriffes des anliegenden Anspruches so auszubilden, daß er für den Impulsbetrieb besonders geeignet ist und die Eigenschaften bezüglich der Schwingungsfrequenz in vorbestimmter Weise eingestellt werden können.

Eine Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des anliegenden Anspruches 1 genannten Merkmale erreicht. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen

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dieser Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche, deren Inhalt
! hierdurch zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, während
zur Vereinfachung und Verkürzung der Beschreibung der Wortlaut
an dieser Stelle nicht nochmals wiederholt werden soll.

Eine Sendeeinrichtung mit einer Festkörper-Oszillatoranordnung
der hier angegebenen Art enthält einen Kombinationskreis mit ei- ! ner Anzahl impulsbetriebener Diodenoszillatoren, die an einen
zylindrischen Resonanzhohlraum angekoppelt sind, wobei die Hochfrequenzenergie innerhalb des Resonanzhohlraumes nach der Steckschloßtechnik während jedes Impulses auf die hochfrequente Aus- j gangsenergie eines kristallgesteuerten Oszillators festgelegt ! ist, der kontinuierlich betrieben werden kann. Die Impulse der ί Hochfrequenzenergie der impulsbetriebenen Diodenoszillatoren j werden periodisch durch Anlegen von Gleichspannungssignalen an
!die IMPATT-Diode jedes gepulsten Diodenoszillators erzeugt, wo- ; }bei diese Signale von Modulatoren abgeleitet werden, welche so
.ausgebildet sind, daß sie den IMPATT-Dioden eine geeignete Vor-
!spannung liefern. Es sind hier auch verschiedene Ausführungsfor-'men von Kombinationskreisen angegeben, wobei die Anzahl gepulster 'Diodenoszillatoren größtmöglich ist. j

ι !

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung von Aus- ; führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, ί

Es stellen dar: j

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Sendeeinrichtung j

mit Festkörperoszillatoren in einer gewissen ' Vereinfachung, '.

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel | eines Diodenoszillators zur Verwendung in J

der Sendeeinrichtung nach Figur 1, j

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform der Modulatoren, welche in der | Sendeeinrichtung nach Figur 1 Verwendung
finden,

Fig. k eine etwas vereinfachte schaubildliche Darstellung der Koaxial-Oszillatorkreise und des Kombinationskreises in ihrer gegenseitigen Zuordnung für die Einrichtung nach Figur 1 und

Fig. 5A1Abbildungen verschiedener Ausführungsformen,
"!_ welche zeigen, wie die Diodenoszillatoren nach
den Figuren 2 und k abgewandelt werden können,
um die Anzahl der IMPATT-Dioden zu erhöhen, die
I in Verbindung mit einem Ausgangs-Resonanzhohl-

I raum gemäß Figur 1 betrieben werden können.

i Aus Figur 1 ist zu sehen, daß ein Sender 11 mit Festkörper-Bau-

ί einheiten der hier vorgeschlagenen Art zwei Stufen aufweist, | welche nicht näher bezeichnet sind und jeweils allgemein mit je
einem eines Paares von Zirkulatoren 13 und 15 an sich bekannter
■ Bauart gekoppelt sind. Die erste Stufe oder die Stufe niedrige- j : rer Leistung, welche dem Zirkulator 13 zugeordnet ist, enthält , einen Resonanzhohlraum 17> mit dem ein koaxialer Oszillatorkreis
19 magnetisch gekoppelt ist, was durch gestrichelte Linien ange- j deutet ist. Die zweite Stufe oder die Hochleistungs-Ausgangs- | stufe, die dem Zirkulator 15 zugeordnet ist, enthält einenReso- ; nanzhohlraum 21, mit welchem jeweils eine Anzahl (im vorliegenden Falle Neun) von koaxialen Oszillatorkreisen 23 magnetisch
\ gekoppelt sind, was ebenfalls wieder durch gestrichelte Linien
;deutlich gemacht ist. Der koaxiale Oszillator 19 und die koaxiailen Oszillatorkreise 23» welche im einzelnen in Figur 2 darge- j 1 stellt sind, werden von Ausgangssignalen von Modulatoren 25 be- ■ !aufschlagt, welche wiederum in der Weise wirksam sind, daß sie

Vorspannungen von einer Gleichspannungsquelle 27 an den koaxia- , \ len Oszillatorkreis 19 und die koaxialen Oszillatorkreise 23 I !immer dann weitergeben, wenn entsprechende Steuersignale von ei- | ;nem Synchronisationskreis 29 zugeführt werden.

\ Die Resonanzhohlräume 17· und 21 haben die Gestalt zylindrischer
■Hohlräume, welche nachfolgend genauer beschrieben werden. Es

genügt hier festzustellen, daß diese Resonanzhohlräume vorzugs-
! weise so bemessen sind, daß bei der anzuregenden Hochfrequenz
I sich der TM ^-Schwingungsmodus ausbildet. Weiter sind die Resonanzhohlräume so ausgelegt, daß sich ein optimaler Q-Wert einstellt und die Innenwände sind mit Werkstoff hoher Leitfähigkeit
beschichtet und/oder poliert, um die Ohm'sehen Verluste klein
zu halten.

Die dargestellte Sendeeinrichtung wird durch einen kristallge—
steuerten Oszillator 31 vervollständigt, der in der dargestellten Weise mit dem Zirkulator 13 verbunden ist. Schließlich steht
mit dem Zirkulator 15, wie aus Figur 1 zu ersehen, eine Antennenianordnung 33 in Verbindung. Der kristallgesteuerte Oszillator 31

I '

kann an sich bekannter Bauart sein und kontinuierlich Schwingun- ,

ι gen mit einer Frequenz erzeugen, welche innerhalb der eigenen ■

I ^!

Bandbreite der Resonanzhohlräume 17 und 21 liegt. Die Antennenianordnung 33 kann ebenfalls an sich bekannter Bauart sein. Vorzugsweise ist die Antennenanordnung 33 eine Monopuls-Antennenelementreihe, wobei der Ausgang des Zirkulators 15 über nicht
ι dargestellte Isolationseinrichtungen mit dem Summeneingang einer
.der Antennenelementreihe zugeordneten, ebenfalls nicht abgebilde- ^!ten Recheneinheit verbunden ist. Die Differenzeingänge der Re- j :cheneinheit sind dann mit den Differenzkanälen eines nicht dar- I ;gestellten Monopuls-Empfängers zu verbinden und der entsprechen- | j de Anschluß der Isolationseinrichtungen ist an den Summenkanal j J des genannten Empfängers zu legen. ι

Man erkennt nun, daß im Betrieb der Ausgang des kristaligesteuer-! ten Oszillators 31 ständig über den Zirkulator 13 den Resonanz- i hohlraum 17 beaufschlagt. In dem Resonanzhohlraum 17 werden folglich ständig Schwingungen mit der Frequenz des kristallgesteuerten Oszillators 31 angeregt. Dies hat zur Folge, daß immer dann,
wenn der Koaxialoszillatorkreis 19 gepulst wird, die resultierenden, impulsweise angeregten Schwingungen auf diejenige Frequenz
j einrasten, welche durch den kristallgesteuerten Oszillator 31

vorgegeben ist. Das bedeutet, daß die Mittellinie des impulsweise

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angeregten Frequenzspektrums des koaxialen Oszillatorkreises 19 auf derjenigen Frequenz festgehalten wird, welche durch den kristallgesteuerten Oszillator 31 bestimmt ist. Der Ausgang des Resonanzhohlraumes 17 gelangt über die Zirkulatoren 13 und 15 zu dem Resonanzhohlraum 21. Die koaxialen Oszillatorkreise 23 wiederum werden dazu veranlaßt, in Phase miteinander bei der Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraumes 21 Resonanzschwingungen auszuführen. Die Leistungen der koaxialen Oszillatorkreise 23 werden daher in dem Resonanzhohlraum 21 miteinander kombiniert.

j Sind die impulsweise angeregten Schwingungen des Resonanzhohlraumes 17 vorhanden, so richtet sich das Hochfrequenzspektrum

j hoher Leistung des Resonanzhohlraumes 21 auf das Spektrum der

erstgenannten Schwingungen aus. Die impulsweise erzeugten Schwingungen am Ausgang des Resonanzhohlraumes 21 sind dann annähernd , eine verstärkte Wiaderholung der impulsweise angeregten Schwin- : gungen am Ausgang des Resonanzhohlraumes 17.

[Der Fachmann erkennt, daß die Resonanzfrequenzen der Resonanz-

■ hohlräume 17 und 21 der Festkörperbauelemente enthaltenden Sendeeinrichtung 11 für einen optimalen Betrieb mit der Frequenz am

!Ausgang des kristallgesteuerten Oszillators 31 übereinstimmen ι sollten. Weiter versteht es sich, daß jede praktisch auftreten-

■ de Fehlabstimmung geringer sein muß als die Einrastbandbreiten I

' der Kombination aus dem Resonanzhohlraum 17 und dem Koaxialoszillator 19 und der Kombination aus dem Resonanzhohlraum 21 und den Koaxialoszillatorkreisen 23· Die Einrastbandbreite oder Mitnahmebandbreite ist zu dem Mitnahmegewinn umgekehrt proportional. Für charakteristische Werte des Gewinns (1OdB bis 15dB je Stufe), wie sie für den Festkörperbauelemente enthaltenden Sender 11 anzusetzen sind, beträgt die Bandbreite für die Kombination aus dem Resonanzhohlraum 17 und dem Koaxialoszillatorkreis 19 mehrere Zehntel Prozent und für die Kombination aus dem Resonanzhohlraum 21 und den Koaxialoszillatorkreisen 23 unter 3%·

Es leuchtet ohne weiteres ein, daß Temperaturänderungen in weiten Grenzen und das Auftreten von bestimmten Höchstwerten der

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Temperatur zwei Faktoren sind, welchen wesentlichen Einfluß auf
die Auslegung der Sendeeinrichtung haben. Beim Einschalten steigt , die Temperatur des Überganges der IMPATT-Dioden in jedem der ί ! Koaxialoszillatorkreise 19 und 23 in Sekundenbruchteilen über j einen Wert von etwa 200 C über der Umgebungstemperatur. Bei , Temperaturen oberhalb 220 C vermindert sich die Zuverlässigkeit j einer IMPATT-Diode um etwa die Hälfte für je 10° C Zunahme der
Temperatur. Während weiter oben vorgeschlagen wird, daß eine
Temperaturregeleinrichtung geeigneter Art vorgesehen werden kann, sei hier die verhältnismäßig einfache Lösung angegeben, die Re-ί sonanzhohlräume 17 und 21 gegenüberliegend anzuordnen und Kühli schlangen'.an sich bekannter Art (in Figur 1 nicht gezeigt) vor-' zusehen, um ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser durchzuleiten
¹ und die Wärme abzuführen, welche in den Übergängen der IMPATT-
'■. Dioden der Koaxialoszillatorkreise 19 und 23 erzeugt wird. , i

ίAus Figur 2 erkennt man, daß jeder der Koaxialoszillatorkreise 19 j und 23 nach Figur 1 eine IMPATT-Diode 4θ enthält, die in einem
I Abschnitt einer Koaxialleitung (nicht näher bezeichnet) untergej bracht ist. Jede dieser Koaxialleitungen ist im vorliegenden Ausj führungsbeispiel in der Weise hergestellt, daß eine im wesentli-' chen zylindrische Bohrung in einem ebenfalls nicht näher bezeichi neten Block aus Aluminium gebildet wird, wodurch ein Außenlei- j

j I

ter 42 entsteht, in welchem in einer nachfolgend näher beschrie- j Ibenen Weise ein Innenleiter 44 gehaltert ist. Die IMPATT-Diode
I 40 befindet sich zwischen einer Wärmesenke 46, welche sich in

I j

der dargestellten Weise an der Bohrungswand oder dem Außenlei- | ter 42 abstützt, einerseits und einer metallischen Hülse oder |

!Kappe 48 andererseits, welche verschieblich auf dem Mittellei- ' j ter oder Innenleiter 44 angeordnet ist. Die IMPATT-Diode 40 wird j j vorzugsweise dadurch in ihrer Lage gehalten, daß sie mit einem

leitfähigen Epoxyharz in einer nicht dargestellten Ausnehmung

der metallischen Hülse oder Kappe 48 festgeklebt ist und in ei- ί ner nicht bezeichneten Öffnung der Wärmesenke 46 eingelötet ist.

Eine Isolierhülse 50 ist in der dargestellten Weise solchermaßen j angeordnet, daß sie die metallische Kappe 48 gegenüber der Boh- |

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rungswand oder dem Außenleiter 42 und gegenüber der Wärmesenke 46 isoliert. Letztere wird durch einen Schraubeinsatz 52 in ihrer

■ Lage gehalten. Eine Feder 54 befindet sich zwischen der metalli- : sehen Kappe 48 und dem Innenleiter oder tMittelleiter 44. An die ι IMPATT-Diode 40 schließt sich in der dargestellten Weise ein erster Impedanztransformator an, welcher nicht näher bezeichnet ist und im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch die metalli- ! sehe Kappe 48, die Isolationshülse 50 und eine aus Berylliumkupfer gefertigte Hülse 55 gebildet ist. Ein zweiter, nicht nä- '-. her bezeichneter Impedanztransformator enthält in der hier beschriebenen Ausführungsform eine aus geeignetem Dielektrikumswerkstoff bestehende Hülse 56, welche an dem Innenleiter 44 fest-· geklebt oder festgekittet ist, während sie verschieblich in der den Außenleiter bestimmenden Bohrung angeordnet ist. Der Zweck der beiden Impedanztransformatoren wird weiter unten im einzelnen erläutert. Eine Abschlußbelastung 581 welche, wie aus Fi- ! gur 2 zu sehen, konisch ausgebildet ist, stützt sich gegen eine j entsprechende Schulter oder einen Absatz der den Außenleiter 42 I bildenden Bohrung ab und ist gegenüber dem Innenleiter 44 ver- I schieblich. Die Abschlußbelastung 58 wird mittels eines becher- _] förmigen Isolationselementes 60 gegen den genannten Bohrungsab- j satz gedrückt, wobei die Isolationshülse durch ein Mutterstück 62 ί gegenüber der Abschlußbelastung 58 angespannt werden kann. Der Werkstoff, aus welchem die Abschlußbelastung 58 hergestellt ist, kann von der Firma Emerson & Cuming, Incorporated, Microwave ' Products Division, Canton, Massachusetts, Vereinigte Staaten von Amerika, bezogen werden und ist unter dem Warenzeichen

■ "ECCOSORß" bekannt. Das Gewinde des erwähnten Mutterstückes 62

j entspricht einem nicht näher bezeichneten Gewindeansatz des In- : nenleiters 44. Ein isolierendes Einstellelement 64 befindet sich : auf einem entsprechend abgesetzten und geformten, nicht näher bezeichneten Endansatz des Innenleiters 44. Schließlich reicht ■■ ein Vorspannungsdraht 66 über eine aus geeignetem Isolierwerkstoff gefertigte Durchführung 68 in der dargestellten Weise durch den Außenleiter 42 hindurch. Das innere Ende des Vorspannungsdrahtes 66 ist beispielsweise durch Lötung mit dem metalli-

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sehen Schraubmutterstück 62 verbunden. Schließlich ist noch aus Figur 2 zu ersehen, daß sich in dem den Außenleiter 42 des Oszillatorkreises bildenden Block eine Öffnung zu einer Kammer befindet.

Aus Vorstehendem erkennt man, daß dann, wenn der Vorspannungsdraht 66 an eine elektrische Energiequelle, etvra an einen der Modulatoren 25 nach Figur 1 gelegt wird, über das Mutterstück 62, den Innenleiter 44, die Feder 54 und die metallische Hülse oder Kappe 48 eine Spannung an eine Elektrode der IMPATT-Diode 4θ ge-

lführt wird. Der Abstand zwischen der Hülse 56 und der Hülse 55 kann verändert werden, indem das aus Isolierstoff gefertigte 1 Einstellelement 64 verdreht wird.

j
I
i Die Spannung, welche im vorliegenden Falle über den Vorspann— ¹ draht 66 letztlich der IMPATT-Diode 4θ zugeleitet wird, ist von !einem der Modulatoren 25 nach Figur 1 in der nachfolgend be- ;schriebenen Weise abgeleitet. Es sei hier zunächst gesagt, daß ι das genannte Schaltungsteil derart ausgebildet ist, daß es zum ι 'einen eine Sockelspannung (nämlich eine konstante Gleichspannung) I zur Vorspannung der IMPATT-Diode 4θ auf einen etwas unter dem j ! für den Lawinendurchbruch erforderlichen Wert liegenden Pegel ι " i

liefert und zum anderen bestimmte Impulse in bestimmter Wie- ' derholungsfrequenz erzeugt, deren Spannung sich zu der Sockel- I ispannung addiert, so daß die an der IMPATT-Diode 40 anliegende j Spannung periodisch auf einen Wert angehoben wird, der größer als derjenige Wert ist, bei welchem der Lawinendurchbruch auftritt. Handelt es sich bei der IMPATT-Diode um ein Bauelement, wie es von der Firma Hewlett Packard Company, PaIo Alto, Kalifornien, Vereinigte Staaten von Amerika, unter der Bezeichnung "Part No. 5O82-O7IO" in den Handel gebracht wird (X-Band-Doppeldrift-IMPATT-Diode), so liegt die Sockelspannung in der Größenordnung von 125 Volt Gleichstrom und die Amplitude der j Impulse liegt in der Größenordnung von 25 Volt bei einer Dauer j von 100 bis 1000 Nanosekunden und einem Betriebszyklus von 30%. Der von dem Modulator 25 (Figur l) bezogene Strom wird so ge-

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' steuert, daß Frequenzänderungen am Ausgang einer IMPATT-Diode aufgrund einer Erwärmung ihres Überganges während jedes Impul-

\ ses kompensiert werden. Im vorliegenden Falle, in welchem der Pegel der hochfrequenten . Ausgangsleistung einer Kombinationsschaltung mit neun Koaxialoszillatorkreisen in der Größenordnung von 100 Watt bei minimalem Frequenzchirp liegt, wird der Strom in jedem Impuls, der zu jedem der Koaxialoszillatorkreise geführt wird, erhöht (wie im Zusammenhang mit Figur 3 beschrieben wird), während jeder Spannungsimpuls zu der erwähnten Sockelspannung kombiniert wird. Schließlich sind, da die spektrale

; Reinheit des Hochfrequenzsignales am Ausgang der impulsweise betriebenen Oszillatorkreise von der Form der Impulsstirn und des

' Impulsrückens der Modulationssignale in einem derartigen Kreis : abhängt, die Modulatoren 25 (Figur l) derart ausgebildet , daß,

■ wie in Verbindung mit Figur 3 beschrieben wird, die Impulsstirn und der Impulsrücken der Impulse bezüglich Anstiegszeit und Ab- \

i fallszeit einstellbar sind. !

j Der Zweck des erstgenannten und des zweiten Impedanztransforma- I tors ist es, bei der gewünschten Betriebsfrequenez die relativ j ! niedrige Impedanz der IMPATT-Diode kO während jedes Impulses an ] Γ die verhältnismäßig hohe Impedanz des Resonanzhohlraumes 70 an- * ι zupassen. Die Gesichtspunkte, welche bei einer derartigen Impe-¹ danzanpassung zu beachten sind, kann man ohne weiteres aus der ' Veröffentlichung "The Single Cavity Multiple Device Oscillator" ! von Kaneyuki Kurokawa, IEEE Transactions on Microwave Theory

i and Techniques, Band MTT-19, Nr. 10, Oktober 1971, entnehmen.

Die wesentliche Erkenntnis aus dieser Veröffentlichung besteht darin, daß unter Annahme einer wohl definierten Admittanz für jede IMPATT-Diode die Parameter eines einstufigen Impedanztransformators bestimmt werden können, um die notwendigen Bedingungen für die gewünschten Schwingungen zu erfüllen. Dies sind folgende:

! i

j j

j l) Darbietung einer Belastung gleich dem Negativen der Diodenimpedanz bei der gewünschten Betriebsfrequenz;

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2) Einhaltung des richtigen Phasenwinkels zwischen den
Charakteristiken der Belastung und der Diodenimpedanz
und

3) Verhindern von Schwingungen bei unerwünschten Frequenzen.

Die Vorschläge der erwähnten Veröffentlichung ermöglichen zwar
theoretisch die Konstruktion einer brauchbaren Kombinations- ^: schaltung unter Verwendung eines Resonanzhohlraumes zum Kombi- '■ nieren der Ausgangsschwingungen einer Mehrzahl von koaxialen ^; Oszillatoren, doch ist die praktische Verwirklichung einer solchen Konstruktion verhältnismäßig schwierig. j

j Die Verwendung eines nur einstufigen Impedanztransformators,
!welcher notwendig ein Gerät geringer Bandbreite ist, verursacht
j Schwierigkeiten bei der gleichzeitigen Erfüllung sämtlicher Be-J dingungen, welche für einen zufriedenstellenden Betrieb zu erfüllen sind, nachdem diese Konstruktion zu wenig flexibel ist.
' Die Schwierigkeiten erhöhen sich, wenn eine Mehrzahl von IMPATT- ! Dioden innerhalb einer entsprechenden Zahl koaxialer Oszillator-[ kreise impulsweise betrieben werden soll. Dies bedeutet, daß
j dann, wenn wie im vorliegenden Falle die Ausgangsleistung von
jeder aus einer Anzahl von IMPATT-Dioden periodisch kombiniert ,

werden soll, wobei jede dieser Dioden eine jeweils unterschied- 1 j liehe Admittanz aufweist, welche sich nicht linear mit der Hochj frequenzleistung und der Gleichstromvorspannung ändert, es fast
j unmöglich ist, Betriebszustände zu vermeiden, welche ungünstig j

oder nicht zufriedenstellend sind. j

Um zusätzliche Abstimmittel zur Verfügung zu haben, welche so i betätigt werden können, daß sich die in der Veröffentlichung 1 von Kurokawa aufgeführten Schwingungskriterien herstellen lassen und um ferner eine Abstimmung bezüglich der einzelnen Dioden vornehmen zu können, ist bei dem vorliegend angegebenen System eine Kaskadenanordnung koaxialer Transformatoren vorgesehen, welche in jeder Diodenzuleitung vorgesehen ist und einen beweg- !

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baren Impedanztransformator enthält.
j Es sei daran erinnert, daß die IMPATT-Diode 40 und der erste

!impedanztransformator eine Baueinheit bilden, welche in den j Koaxialoszillator als eine solche Baueinheit eingesetzt wird. Es ist ferner festzustellen, daß die Lage des zweiten Impedanztransformators relativ zu dem ersten Impedanztransformator ein-

Mit einer solchen Anordnung
stellbar ist./läßt sich selbst dann, wenn eine Abweichung des

tatsächlichen Impedanzwertes der IMPATT-Diode vom Nennwert auch j eine entsprechende Änderung der Impedanz am Ausgang des ersten Impedanztransformators nach sich zieht, eine Kompensation vorneh- ; men, indem die Lage des zweiten Impedanztransformators relativ ! zum ersten Impedanztransformator justiert wird. Diese Einstellung' !bewirkt selbstverständlich eine Änderung der Eingangsimpedanz ', zum zweiten Impedanztransformator, so daß letztlich die richtige

Anpassung zwischen d.er Ausgangsimpedanz dieses Impedanztransfor- I :mators und der Eingangsimpedanz zu dem Resonanzhohlraum 70 ver- ^;wirklicht wird. Man erkennt, daß die Einstellung der Lage des zweiten Impedanztransformators relativ zum ersten Impedanztransformator in einfacher Weise durch Verdrehen des Einstellelementes 64 geschieht. Das bedeutet, daß in dem den Außenleiter 42 bildenden Block keine Zugangsöffnung vorgesehen zu werden braucht, um etwa die Hülse 56 manipulieren zu können. Eine solche Öffnung wäre selbstverständlich eine Ungleichförmigkeit in der Wand des Außenleiters, so daß das elektrische Feld innerhalb des Koaxialoszillatorkreises gestört würde.

Betrachtet man nun Figur 3> so erkennt man, daß bei einem Ausführungsbeispiel eines der Modulatoren 25 nach Figur 1 ein Spannungsverstärker VA vorgesehen ist, welcher in Abhängigkeit von Steuerimpulsen der in Figur 1 mit 29 bezeichneten Synchronisiereinrichtung eine Stromquelle A und eine Stromquelle B betreibt. Der Spannungsverstärker VA ist ein temperaturkompensierter Kaskadenverstärker mit zwei Transistoren Ql und Q2 als aktiven Elementen. Es kann sich hier beispielsweise um Transistoren der Typen 2N3866 und 2N2222A handeln. Die Steuerimpulse, welche

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' vorliegend beispielsweise eine Dauer in der Größenordnung von ] 800 Nanosekunden und eine Pulswiederholungsfrequenz zwischen : 3°2 kHz und 435 kHz aufweisen, werden über einen Koppelwiderstand RIA der Basis des Transistors Ql zugeführt. Der Emitter des Transistors Ql ist über einen Vorspannungswiderstand RlB und die Parallelschaltung eines Kondensators C5 und einer Diode D5 geerdet. Die Diode D5 kann eine IN36ll-Diode sein und ermöglicht den gewünschten Temperaturkompensationseffekt. Der Kollektor des Transistors Ql ist über einen Koppelwiderstand R2B an den Emitter des Transistors Q2 angeschlossen. Die Basis

j des Transistors Q2 ist mit einer Diode D3 (vorliegend eine j IN4l48-Diode) und einen Spannungserniedrigungswiderstand R3 an j

! eine nicht im einzelnen dargestellte kO Volt-Anzapfung der I I Gleichstromquelle 27 nach Figur 1 gelegt. Die Verbindung zwi- ] ! sehen der Diode D3 und dem Widerstand R3 hat über Zenerdioden j

Dl und D2 Verbindung zur Erde. Die Zenerdioden Dl und D2 sind ! im vorliegenden Ausführungsbeispiel IN751A-Zenerdioden. Zu der [ '■ Zenerdiode D2 liegt ein Kondensator Cl parallel. Der Verbindungs-

punkt zwischen den Zenerdioden Dl und D2 hat außerdem über eine !Schaltdiode Ok mit der Verbindung zwischen dem Kollektor des ! Transistors Ql und dem Koppelwiderstand R2B Verbindung. Weiter i

I I

. ist eine Parallelschaltung aus einem Widerstand R2A und einem ,Kondensator C3 zwischen die Verbindung von der Diode D3 zu der I Basis des Transistors Q2 einerseits und Erde andererseits ge-I legt. Der Kollektor des Transistors Q2 ist an die Parallelschal-¹tung der Potentiometer R5A, R5B und des Widerstandes R6 angeschlossen und hat über diese Parallelschaltung Verbindung zu der kO Volt-Anzapfung der Gleichstromquelle 27 (Figur l). Außerdem ist der Kollektor des Transistors Q2 in der dargestellten Weise mit der erwähnten ^O VoIt-Anzapfung über einen Kondensa- ! tor C6 und eine Serienschaltung aus einem Kondensator C7 und einem Potentiometer R7 verbunden. Die verschieblichen Kontakte der Potentiometer R5A und R5B sind, wie aus Figur 3 zu ersehen, über Widerstände R8A bzw. Res an die Stromquelle A bzw. die Stromquelle B angeschlossen. Nachdem diese beiden Stromquellen identisch ausgebildet sind, reicht zum Verständnis die Be-

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Ι Schreibung einer dieser Stromquellen aus. Der zweite Anschluß i • des Widerstandes R8A ist also mit der Basis eines Transistors Q3A verbunden, welcher vorliegend ein 2N3^68 Transistor ist. Der Emitter dieses Transistors Q3A hat über einen Spannungserniedrigungswiderstand R(3EA) Verbindung zur kO Volt-Anzapfung der Gleichstromquelle 27 und außerdem unmittelbare Verbindung zur Basis eines Transistors Q4A. Bei Letzterem handelt es sich um einen 2N5l6l-Transistor. Der Emitter des Transistors Q^A ist über einen Spannungserniedrigungswiderstand R(4EA) an die kO Volt-Anzapfung der Gleichstromquelle 27 gelegt und hat außerdem unmittelbar zu der Basis eines Transistors Q5A Verbindung, welcher ein 2N5l62-Transistor ist. Der Emitter dieses letztge-

j nannten Transistors ist über einen Spannungserniedrigungswiderstand R(5EA) mit der 4θ Volt-Anzapfung der Gleichstromqulle 27 verbunden und an eine in der dargestellten Weise gepolte Zenerdiode D(A) gelegt. Diese Zenerdiode ist eine 1N4757-Diode. Die

'Kollektoren der Transistoren Q3A, Q^tA und Q5A sowie die zweite J Elektrode der Zenerdiode D(A) sind zusammengeschaltet und an feinen Eingangsanschluß eines Impulstransformators T(A) gelegt,

welcher ein Windungsverhältnis von 1 : 1 hat. Der zweite Ein- ! gangsanschluß des Impulstransformators T(A) ist geerdet. Eine j Serienschaltung aus einem Widerstand R(FA) und einer Diode ID(FA) ist an die Sekündärklemmen des Impulstransformators T(A) (gelegt und liegt zu entgegengesetzt zueinander gepolten Dioden

D(PA) und D(LA) parallel. Die zuletzt genannten Dioden sind von der Bauart 1N^45^· Die Verbindung zwischen dem Widerstand R(FA) und der Diode D(LA) ist mit einer Anzapfung (nicht dargestellt) der Gleichstromquelle 27 (Figur l) zusammengeschaltet, wobei diese Anzapfung nachfolgend als die 120 Volt-Anzapfung bezeichnet wird. Schließlich stellt die Verbindung zwischen den Dioden JD(PA) und D(LA) den Ausgang der Stromquelle A dar. Dieser Ausgang ist daher ebenfalls mit A bezeichnet. Vor einer Erläuterung der Wirkungsweise der soeben beschriebenen Schaltung sei darauf hingewiesen, daß einige VereinfachungBn vorgenommen worden sind. Insbesondere sind Schmelzsicherungen zum Schutz der Stromquelle A und der Stromquelle B, ferner Prüfeinrichtungen und parallel-

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liegende Schaltungselemente zur Vereinfachung der Darstellung j weggelassen.

Das Eingabesignal zum Transistor Ql bewirkt eine Veränderung \ des Stromflusses durch den Transistor Q2 in Entsprechung mit ; der Einstellung des Potentiometers R7, wodurch-wiederum die Zeitkonstante der Reihenschaltung aus dem Kondensator C7 und dem Potentiometer R7 beeinflußt wird. Diese Änderung des Strom- ' flusses durch den Transistor Q2 überträgt sich dann als Änderung \ der Beaufschlagung der Basis des Transistors Q3A aufgrund der Einstellung des Potentiometers R5A. Die Schaltungskombination , aus den Transistoren Q3A, Q4A und Q5A ist in der Wirkungsweise J praktisch einer üblichen Darlingtonschaltung ähnlich. Die Be- _; j aufschlagung der Basis des Transistors Q3A bestimmt den letzt-• lieh von der Schaltung erreichten Stromwert. Die Dioden D(PA) ; und D(LA) stellen eine Zweiwege-Einspannung dar, wodurch die Spannung am Ausgang A zu allen Zeiten außer beim Auftreten eines Steuerimpulses von der Synchronisierschaltung 29 (Figur l) auf dem Niveau der 120 Volt-Anzapfung der Gleichstromquelle 27 (Figur l) gehalten wird. Die Serienschaltung aus dem Widerstand R(FA) und der Diode D(FA) bewirkt eine Unterdrückung irgendwelcher Einschwingvorgänge, welche am Ende jedes Steuerimpulses der Synchronisierschaltung 29 (Figur l) auftreten könnten.

Aus Figur 4 erkennt man, daß in dieser Ausführungsform der Koaxialoszillatorkreis 19 (Figur l) genauso ausgebildet ist, wie der Koaxialoszillator nach Figur 2. Eine detaillierte Beschreibung derjenigen Bauteile, welche in dem Koaxialoszillator 19 enthalten sind, ist daher hier nicht mehr notwendig. Weiter ist darauf hinzuweisen, daß der in Figur 1 mit 17 bezeichnete Resonanzhohlraum dem hier gezeigten Resonanzhohlraum 70 entspricht.

Man sieht, daß der Resonanzhohlraum 70 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch gebildet ist, daß ein oberer blockförmiger Körper 71 und ein unterer blockförmiger Körper 73 durch

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Schrauben verbunden werden, wobei die beiden blockförmigen Kör- j per vorzugsweise, wie dargestellt, zusammengeflanscht sind und

■ aus Aluminium hergestellt sind. Der Boden des Resonanzhohlraumes 70 ist derjenige Teil des unteren blockförmigen Körpers 73» welcher durch eine zentrische Senkbohrung oder Gegenbohrung des oberen blockförmigen Körpers 71 umgrenzt wird. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Senkbohrung oder Gegen-

j bohrung des oberen blockförmigen Körpers 71 so bemessen, daß bei

der interessierenden Betriebsfrequenz der TM .-Schwingungsmodus

ι angeregt wird. Eine nicht näher bezeichnete zylindrische Bohrung verläuft parallel zu den Längsachsen des oberen blockförmigen Körpers 71 und des unteren blockförmigen Körpers 73 und erstreckt sich derart durch die beiden genannten Körper, daß die Achse dieser zylindrischen Bohrung einen Kreis C trifft. Der Radius dieses Kreises stimmt mit dem Radius der Gegenbohrung oder Senkbohrung des oberen blockförmigen Körpers 71 überein. Es sei erwähnt, daß diejenigen Flächenteile des oberen blockförmigen Körpers 71 und des unteren blockförmigen Körpers 731 welche die zylindrische Bohrung durch die beiden genannten Körper begrenzen und auch die Oberflächen, welche den Resonanzhohlraum 70 be-

. grenzen, hochglanzpoliert oder in geeigneter Weise mit einem Werkstoff, beispielsweise mit Kupfer oder mit Silber, plattiert

,sind, welcher in hohem Maße leitfähig ist, um die Ohm¹sehen Verluste zu verringern.

Der untere blockförmige Körper 73 ist verlängert, um in der dar- !gestellten Weise Raum für eine Ringkammer 75 zu schaffen. Ein

■ ringförmiges Gehäuse 75A wird dann auf den für die Ringkammer 75 ! vorgesehenen Bereich geschoben und entsprechend befestigt. Eine ;Einlaßröhre 77 und eine Auslaßröhre 79 sind derart mit der Ring-

■ kammer verbunden, daß ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser,

von der Druckseite einer Pumpe (nicht dargestellt) durch die .Ringkammer 75 zur Smugseite der Pumpe gefördert werden kann.

Der Fachmann erkennt, daß die dargestellte Kühleinrichtung dazu idient, die innerhalb der IMPATT-Diode kO erzeugte Wärme abzuführen. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß der Innenleiter

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oder Zentralleiter kk und die Wärmesenke 46 in unmittelbarer Nähe zur IMPATT-Diode kO angeordnet sind. Aus diesem Grunde sind beide Teile aus sauerstoffreiem, in hohem Maße leitfähigem Kupfer gefertigt. Es ist bekannt, daß sauerstoffreies, hochleitfähiges Kupfer gegen thermische Risse besonders widerstandsfähig ist.

Entlang der Längsachse des oberen blockförmigen Körpers 71 erstreckt sich eine Sonden- und Abstimmanordnung 80. Diese Anordnung enthält vorliegend einen Sondenabschnitt 82 innerhalb eines Abstimmabschnittes 84, wobei die beiden genannten Abschnitte so gehaltert sind, daß sie in der nachfolgend beschriebenen Weise entweder zusammen oder unabhängig voneinander einstellbar sind.

Der Sondenabschnitt 82 umfaßt einen Koaxialleitungsteil, hat ! also die Gestalt einer Koaxialleitung mit einem Innenleiter 83, einem dielektrischen Abstandshalter 85 und einer Außenhülse 87, wobei diese Koaxialleitung drehbar und längsverschieblich im J Bereich der Längsachse des Resonanzhohlraumes 70 gehaltert ist. Zur Halterung des Sondenabschnittes 82 und zur entsprechenden Abstützung des Abstimmabschnittes Sk ist ein Sondeneinstellelement 89 vorgesehen, welches ein metallisches Drehteil der dargestellten Form ist und in ein passendes Gewinde eines Abstimmeinstellelementes 91 eingeschraubt ist. Auch Letzteres ist ein metallisches Drehteil der in der Zeichnung wiedergegebenen Gestalt, welches in ein passendes Gewinde des oberen blockförmigen Körpers 71 eingeschraubt ist und in einem nicht näher bezeichneten Lager des oberen blockförmigen Körpers 71 geführt ist. Es sei bemerkt, daß ein Drosseldichtungsteil 93 vorzugsweise in dem Abstimmeinstellelement 91 vorgesehen ist. Eine Feststellschraube 95 befindet sich in einer Gewinde-Querbohrung des Abstimm-Einstellelementes 91 und ist so angeordnet, daß entweder das Sondeneinstellelement 89 und das Abstimm-Einstellelement 91 zwangsweise gekuppelt werden oder eine jeweils unabhängige Bewegung dieser Teile möglich ist.

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Man erkennt, daß das untere Ende des Mittelleiters oder Innenleiters 83 gegenüber dem Abstimmabschnitt 84 elektrisch isoliert werden muß. Diese Isolation ist, wie aus Figur k zu ersehen, in j Gestalt des unteren Teiles des dielektrischen Abstandshalters 85 vorgesehen, der nicht entfernt wird, wenn der untere Teil der Hülse 87 zurückgezogen wird. Es sei ferner bemerkt, daß die nicht näher bezeichnete Koaxialleitung in dem Sondeneinstellelement 89 mit einer Übertragungsleitung (nicht dargestellt) verbunden sein muß, um beispielsweise ein Mitnahmesignal in den Resonanzhohlraum 70 injizieren zu können und hochfrequente Energie von dem Resonanzhohlraum 70 auskoppeln zu können. Zu diesem Zwecke ist das obere Ende des Innenleiters oder Mittelleiters 83 freigelegt und ein koaxialer Verbinder 97 üblicher Bauart ist an dem Sondeneinstellelement angeordnet. Zur Herstellung der j notwendigen Verbindung zu einer Übertragungsleitung kann ein nicht dargestellter Doppelbuchsenadapter verwendet werden, wo- j bei die Übertragungsleitung mit einem koaxialen Verbinder ahn- j lieh dem koaxialen Verbinder 97 abgeschlossen ist. I

Aus Obigem ergibt sich, daß bei der beschriebenen Anordnung des j Resonanzhohlraumes und der damit zwangläufig gekoppelten Oszillatorkreise drei Einstellmöglichkeiten gegeben sind, wobei die

j Einstellpunkte sämtlich von der Oberseite her zugänglich sind. In Anwendungsfällen, in welchen Schwierigkeiten bezüglich des

j Raumbedarfes bestehen, sind daher Befestigungsprobleme leichter zu lösen.

Man erkennt, daß eine Anzahl koaxialer Oszillatorkreise, welche gleich oder entsprechend ausgebildet sind, wie der in Figur 4 gezeigte einzige Oszillatorkreis, am Umfang längs des Kreises C vorgesehen sein kann. Die Gesamtzahl solcher Oszillatoren ist selbstverständlich durch das Verhältnis des Maximaldurchmessers d der Koaxialoszillatoren zu dem Umfang des Kreises C begrenzt. Arbeiten die Koaxialoszillatoren im X-Band und wird in dem Resonanzhohlraum der TM -Schwingungsmodus angeregt, so zeigt es ! sich, daß in einem System bis zu fünfzehn oder sechzehn Koaxialoszillatorkreise zusammengefaßt werden können.

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ti

Anhand von Figur ^A ist zu erkennen, daß eine erwünschte Erhöhung der Anzahl von Dioden oder Koaxialoszillatoren, die am Umfang eines zylindrischen Hohlraumresonators angeordnet und mit diesem gekoppelt werden können, dadurch erreichbar ist, daß die Gestalt der einzelnen Diodenoszillatoren und die Art und Weise verändert werden, in welcher der zylindrische Resonanzhohlraum ausgebildet ist. So entnimmt man aus Figur 5A, daß der Innenleiter je eines von einem Paar von Diodenoszillatoren U, L aus zwei aufeinander senkrecht stehenden Schenkeln besteht, nämlich dem Innenleiterschenkel 44AU und dem Innenleiterschenkel 44BU des Diodenoszillators U und dem Innenleiterschenkel 44AL und dem Innenleiterschenkel 44BL des Diodenoszillators L. Die beiden Innenleiterschenkel sind in geeigneter Weise miteinander verbunden und in aufeinander senkrecht stehenden Bohrungen des oberen blockförmigen Körpers 7IL bzw. des unteren blockförmigen Körpers 71L abgestützt. Die Bohrungen, in welchen die Innenleiterschenkel 44AU und 44AL untergebracht sind, verlaufen parallel zur Längsachse des Resonanzhohlraumes 7OA. Vorzugsweise.} sind sie auf einen gemeinsamen Punkt am Umfang des Resonanzhohlraumes 70 ausgerichtet. Die Bohrungen, in welchen sich die Innenleiterschenkel 44BU und 44BL befinden, sind radial zu dem Reso- ■ nanzhohlraum 70A orientiert und, wie aus der Zeichnung ersichtlich, so zentriert, daß sie sich mit den Bohrungen für die Innen-!

ι 1

!leiterschenkel 44 AU bzw. 44AL verschneiden. Bei dem hier be- I schriebenen Ausführungsbeispiel ist der Resonanzhohlraum 70A in J der Weise gebildet, daß einander gegenüberliegende Senkbohrungen | im oberen blockförmigen Körper 71U bzw. im unteren blockförmigen ' Körper 71L vorgesehen sind. Man erkennt nun, daß bei einem Ra- j dius des Resonanzhohlraumes 70A, welcher mit dem Radius des Re- ; sonanzhohlraumes 70 (Figur 4) übereinstimmt und bei gleichem ; Durchmesser der Diodenoszillatoren U₁L einerseits und des Koaxialoszillators der Ausführungsform nach Figur 4 andererseits gegenüber den Verhältnissen bei dem Resonanzhohlraum 70 die doppelte Anzahl von Oszillatoren um den Resonanzhohlraum 70A herum ange- ; ordnet und mit diesem gekoppelt werden kann. .

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Nachdem die Innenleiter der vorstehend beschriebenen Diodenoszillatoren abgebogen sind, ist selbstverständlich die Konstruktion, durch welche die Bauteile der Oszillatoren gehaltert

j sind, notwendigerweise verschieden von der Konstruktion zu wähj len, die zur Halterung der entsprechenden Teile des Koaxialoszillators nach Figur k vorgesehen war.

j Aus Figur 5A ist zu erkennen, daß in dem Diodenoszillator U der Innenleiter kkBXJ in einfacher Weise durch eine entsprechend be-

■ messene Bohrung (nicht näher bezeichnet) einer Abschlußbelastung 60' geführt ist. Diese Abschlußbelastung ist in der aus der Zeichnungsfigur erkennbaren Art geformt und in einer Radialbohrung des oberen blockförmigen Körpers 71U eingekittet. Das freie Ende des Innenleiters 44BU dient dann zu dem selben Zweck wie

. der Vorspanndraht 66 der Ausführungsform nach Figur k.

Der Innenleiter kkAÜ ist durch eine Hülse 56¹ geführt, welche j bezüglich Aufbau und Wirkungsweise mit der Hülse 56 nach Fi- I gur k übereinstimmt. Im vorliegenden Falle jedoch ist eine Schiebepassung zwischen dem Innenleiter 44AU und der Hülse 56' ■vorgesehen. Weiter ist in der Wand des oberen blockförmigen Kör- ^; pers 7IU nahe der Hülse 56 ' ein nicht näher bezeichneter Durch-'bruch oder Schlitz vorgesehen. Man sieht daher, daß die Lage der !Hülse 56¹ auf dem Innenleiter 44AU in Längsrichtung durch Manipulation der Hülse 56' über die genannte Öffnung verändert werden kann, ohne daß die relative Lage des genannten Innenleiters j gegenüber dem Resonanzhohlraum 7OA verändert wird.

j An dem freien Ende des Innenleiters 44AU ist, was aus der Zeich-' nung nicht im einzelnen zu sehen ist, ein Bauteil mit einer Ausinehmung zur Aufnahme eines Anschlusses der IMPATT-Diode kO gebildet. Mittels eines leitfähigen Epoxyharzes ist eine Verbindung niedrigen elektrischen Widerstandes zwischen dem Innenleiter kkAÜ und der IMPATT-Diode kO hergestellt. Die zweite Elek- j trode der IMPATT-Diode kO ist in derselben Weise mit einer Wärmej senke kS verbunden, wie dies im Zusammenhang mit Figur 2 be-

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■zs-

schrieben wurde und ist in einer Bohrung der Wärmesenke 46 festgelötet, welche durch einen Schraubeinsatz 52 in ihrer Lage gehalten wird. Eine Isolierhülse 50', welche an der Wärmesenke 46 festgekittet oder festgeklebt ist und den Innenleiter 44AU bzw. seinen Endabschluß umgibt, vervollständigt den dargestellten Diodenoszillator U.

Man erkennt, daß die Isolierhülse 50', die Hülse 56' und die Abschlußbelastung 60' zur Abstützung der Innenleiter 44AU und 44BU dienen, so daß eine Vorspannung an die IMPATT-Diode 4θ gelegt werden kann. Zusätzlich haben die Isolierhülse 50' und die Hülse 56' dieselben Funktionen wie die im Zusammenhang mit Figur 2 diskutierten beiden Impedanztransformatoren. Im vorliegenden Falle wird jedoch die Lage der Hülse 56' durch Einwirken j über die Öffnung des oberen blockförmigen Körpers 71U justiert j . und nicht durch eine Verdrehung des in Figur 2 gezeigten Einstellelementes 64 verändert. Der Diodenoszillator L ist in der- 1

! selben Weise ausgeführt wie der Diodenoszillator U. !

Zwar fluchten die Bohrungen, in welchen die Innenleiter 44AU und 44AL untergebracht sind, bei dem dargestellten Ausführungs- : beispiel, doch versteht es sich, daß diese Anordnung auch abge- i wandelt werden kann. Das bedeutet, daß im vorliegenden Fall nur ! die Forderung erfüllt werden muß, daß die Bohrungen parallel zur J Längsachse des Resonanzhohlraumes 7OA verlaufen und ihre Mittellinien oder Achsen einen gemeinsamen Kreis treffen, so daß der Innenleiter 44AU auch gegenüber dem Innenleiter 44AL versetzt sein kann.

Vor einer Bezugnahme auf die Figuren 5Ö und ^C sei noch erwähnt, daß in den Darstellungen nach den Figuren 5A bis 5C Kühleinrichtungen weggelassen sind, und daß zur Bezeichnung der Einzel- j teile der Koaxialoszillatoren jeweils gleiche Bezugszeichen ver- j

wendet werden wie bei den entsprechenden Anordnungen und Teilen j

1 gemäß Figur 2 und Figur 4.

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j In den Figuren 5B und ^C ist eine andere Möglichkeit zur Erhöhung der Anzahl der Diodenoszillatoren aufgezeigt, welche mit einem zylindrischen Resonanzhohlraum gegebener Abmessung gekoppelt werden können. In diesem Falle ist die Anzahl der Diodenoszillatoren durch das Verhältnis eines ganz bestimmten Durchmessers d jedes dieser Oszillatoren zu dem Umfang £ΤΓΚ. eines Kreises begrenzt, welcher größer als der Umfang J.7TK des Resonanzhohlraumes ist. Dies bedeutet, daß bei einem gegebenen Umfang des Resonanzhohlraumes und einem kleinen hier anzusetzenden Durchmesser der einzelnen Koaxialoszillatoren eine große Anzahl solcher Koaxialoszillatoren um den Resonanzhohlraum herum angeordnet werden kann.

Um die genannte Vergrößerung der Anzahl der mit einem Resonanzhohlraum zu koppelnden Koaxialoszillatoren im angegebenen Sinne j herbeizuführen, macht man sich die Tatsache zu nutze, daß die j ! Abmessungen einer Koaxialleitung, nämlich die Radien der Innen-ϊ leiter und der Außenleiter, geändert werden können, ohne den i Wellenwiderstand einer solchen Leitung zu verändern. Das bedeutet, daß der Wellenwiderstand einer Koaxialleitung konstant bleibt, solange das Verhältnis zwischen dem Innenradius des Außenleiters und dem Radius des Innenleiters konstant bleibt. Es ist somit möglich, die Radien des Innenleiters und des Aussenleiters einer Koaxialleitung so zu bemessen, daß ein Teil der Leitung, im vorliegenden Falle der Abschnitt der Leitung von der Abschlußbelastung an den Resonanzhohlraum vorbei, verhältnismäßig kleinen Durchmesser besitzt, während ein zweiter Abschnitt, im vorliegenden Falle derjenige Abschnitt, welcher die IMPATT-Diode enthält, so bemessen ist, daß die Diode in dem Oszillator- j kreis bequem untergebracht werden kann.

Unter Berücksichtigung des Vorstehenden erkennt man aus den Figuren 5ß und 5C₁ daß ein oberer blockförmiger Körper 71U¹ in solcher Weise als Drehteil ausgebildet ist, daß er eine Sonden- und Abstimmanordnung 80 haltert, welche genauso ausgebildet seir kann, wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel. Außer-

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'it-

j dem ist eine Anzahl nicht näher bezeichneter Bohrungen vorgesehen, die auf einem konzentrischen Kreis des Radius R liegen und parallel zur Längsachse des oberen blockförmigen Körpers 71U" verlaufen. Diese Bohrungen erstrecken sich bis in einen unteren blockförmigen Körper 71L¹ hinein. Der Radius jeder dieser Bohrungen ist kleiner als die Hälfte des Durchmessers d, welcher sich durch den Durchmesser der IMPATT-Dioden 40 bestimmt.

Die Wände und der Boden des hier mit 7OB bezeichneten Resonanzhohlraumes werden durch die Wände einer den Radius R aufweisen-J den Senkbohrung im unteren blockförmigen Körper 71L¹ gebildet. Dieser blockförmige Körper weitet sich kegelartig unter einem

! ο ι

j Winkel von beispielsweise ft5 in Richtung seiner Längsachse auf. i ! Eine Anzahl entsprechend geformter, in der Zeichnung nicht be- ! zeichneter Bohrungen ist in der aus Figur ^C ersichtlichen Weise ι ; in dem sich aufweitenden Teil des unteren blockförmigen Körpers ! 71L¹ vorgesehen, wobei jede dieser abgesetzten Bohrungen auf eine

i

j entsprechende der genannten Anzahl von Bohrungen durch den obe-

' ren blockförmigen Körper 71U¹ und einen Teil des unteren blockförmigen Körpers 71L¹ trifft. Man sieht ohne weiteres, daß die ! Wandungsflächen der abgesetzten Bohrungen und der zugehörigen j j Vertikalbohrungen den Außenleiter einer Koaxialleitung bilden. ·

Der radial äußere Teil jeder der abgesetzten Bohrungen ist so ausgedreht, daß er eine der IMPATT-Dioden 40 sowie einen ersten und einen zweiten Impedanztransformator aufzunehmen vermag, wie dies im Zusammenhang mit Figur 5A beschrieben worden ist.

Der innere Teil jeder der abgesetzten Bohrungen hat denselben Durchmesser wie die zugehörige, auf die abgesetzte Bohrung treffende Vertikalbohrung. Zwischen dem inneren und dem äußeren Teil jeder abgesetzten Bohrung befindet sich ein Ubergangsabschnitt kegeistumpfförmiger Gestalt.

Ein Innenleiter kkB, welcher die aus Figur 5C erkennbare Querschnittsgestalt besitzt, ist mit dem Resonanzhohlraum 70B ge-

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: koppelt und in den zusammengehörigen Bohrungsteilen des oberen : blockförmigen Körpers und des unteren blockförmigen Körpers ge-. haltert. Das obere Ende des Innenleiters kkB ist durch eine Ab-Schlußbelastung 60' abgestützt und das untere Ende des Innenleiters ^4B ist durch die Hülse 48' und die Isolationshülse 56' abgestützt. Der Innenleiter kkB ist so geformt, daß an jedem Punkt entlang seiner Längserstreckung das Verhältnis seines Aussenradius zu dem Radius der abgesetzten Bohrung konstant bleibt.

! Man erkennt nun, daß bei einem gegebenen Durchmesser d des Osj zillatorkreises entsprechend dem durch die IMPATT-Diode kO ge-• forderten Durchmesser und einem gegebenen Umfang des Resonanzhohlraumes 7OB eine größere Anzahl von Diodenoszxllatoren mit dem Resonanzhohlraum 7OB gekoppelt werden kann, als dies der Fall !wäre, wenn die Diodenoszxllatoren in der im Zusammenhang mit den Figuren 2 und k beschriebenen Weise ausgebildet wären.

^: j

Im Rahmen der Erfindung bietet sich dem Fachmann eine Anzahl von | Woiterbildungs- und Abwandlungsmöglichkeiten. Beispielsweise sind bei der Beschreibung der oben betrachteten Ausführungsbei- j ; spiele als aktive Elemente nur IMPATT-Dioden erwähnt worden, doch können die beschriebenen Oszillatorkreise auch so ausgebildet sein, daß in ihnen andere Arten von Festkörper-Dioden- ! oszillatoren eingesetzt werden können. Während fernerhin der ^: kristallgesteuerte Oszillator zum Mitziehen der Frequenz gemäß Figur 1 ein eine kontinuierliche Welle erzeugendes Gerät ist, kann ein derartiger Oszillator auch durch einen impulsweise betriebenen Oszillator ersetzt werden.

, Während weiterhin die Sendeeinrichtung nach Figur 1 mit Festkörper-Oszillatoren die Leistung von zwei Oszillatorstufen kombiniert, können in ganz entsprechender Weise auch drei oder mehr

' Stufen vorgesehen sein. Schließlich können in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5A die Lagen der Abschlußbelastung und der IMPATT-Dioden auch vertauscht werden.

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Claims (2)

DORNER a H'jrr SAGEL PATEN TANvVALTE LANDWEHFlOTf!. ι: OOOC MÜNCHEN 2 TcL- O-JiI I ?-■·.. Λ .· -'. ΐ München, den 29· Juni 197^ /J Anmelder: Raytheon Company, Lexinjston Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. 211 Patentansprüche

1. Einrichtung zur Kombination von Hochfrequenzenergie mit einem zylindrischen Resonanzhohlraum und einer Anzahl von Koaxialoszillatorkreisen, welche mit dem Resonanzhohlraum gekoppelt und am Umfang des Resonanzhohlraumes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Resonanzhohlraum (7OA) so bemessen ist, daß er bei einer bestimmten Frequenz im TM -Schwingungsmodus angeregt wird, worin N eine ganze Zahl ist und daß die Koaxialoszillatorkreise in Paaren (U,L) vorgesehen sind, wobei jeder der Koaxialoszillatorkreise ein Längenstück einer Koaxialleitung mit einem Innenleiter (kkAU, 44AL) und einem Außenleiter enthält, welche mit dem zylindrischen Resonanzhohlraum über dessen Umfang gekoppelt ist und wobei ein erster Abschnitt des Lungenstückes der Koaxialleitung jedes Paares von Koaxialoszillatorkreisen parallel zur Längsachse des zylindrischen Hesonanzhohlraumes verläuft, während eLn zweiter Abschnitt des Längenstückes der Koaxialleitung senkrecht zur Längsachse des Resonanzhohlraumes verläuft. (Figur 5A).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der genannten ersten Abschnitte der Längenstücke der Koaxialleitungen jedes Paares koaxialer Oszillatorkreise zusammenfallen.

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