DE3241687C2

DE3241687C2 -

Info

Publication number: DE3241687C2
Application number: DE19823241687
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr.-Ing. 7913 Senden De Solbach
Original assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1982-11-11
Filing date: 1982-11-11
Publication date: 1991-06-20
Also published as: DE3241687A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Temperaturkompensation der Schwingfrequenz von Oszillatoren in Hohlleitertechnik, insbesondere von Mikrowellen- und Millimeterwellen-Oszillatoren, gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Anordnung ist beispiels weise aus der DE 25 38 779 A1 bekannt.

In der DE 25 38 779 A1 ist ein Mikrowellen-Hohlraumresonator be schrieben, mit einer Temperaturstabilisation durch einen keramischen Körper mit negativen Temperaturkoeffizienten zur Kompensation des positiven Temperaturkoeffizienten des Hohlraumresonators, wobei der keramische Körper an einer Innenfläche des Hohlraumresonators und getrennt von der Diode des Resonators angeordnet ist.

Aus der Hochfrequenztechnik, beispielsweise aus der US-PS 21 56 056, ist es bekannt, die Schwingfrequenz von Oszillatoren durch die Ver wendung von Kondensatoren mit einstellbaren Temperatur-Koeffizienten bezüglich Temperaturschwankungen zu kompensieren. Steigt z. B. die Frequenz des Oszillators mit steigender Temperatur der Schaltung, wird in dem frequenzbestimmenden Schwingkreis des Oszillators eine Kapazität mit positivem Temperatur-Koeffizienten (im folgenden abge kürzt mit TK) benötigt. Umgekehrt wird eine Kapazität mit negativem Temperatur-Koeffizienten benötigt, wenn die Frequenz des Oszillators mit steigender Temperatur abfällt.

Zur Einstellung des richtigen Temperatur-Koeffizienten werden vorzugsweise Trimmer verwendet, deren Aufbau und Funktion aus Fig. 1A) ersichtlich ist. Ein Differential- Drehkondensator mit den beiden Statorplatten 1 und 2 und dem Rotor 3 ist in Reihe geschaltet mit zwei Fest-Konden satoren 4 und 5. Je nach Winkelstellung ϕ des Rotors 3 wird entweder der Kondensator 4 mit einem positiven TK stärker angekoppelt oder der Kondensator 5 mit einem negativen TK. Der Verlauf der resultierenden Kapazität C_res und des resultierenden Temperatur-Koeffizienten TK_res der Schaltung ist in Fig. 1B) über dem Drehwinkel ϕ des Rotors 3 aufgetragen. Es ist interessant, daß hier die resultierende Kapazität (bei einer bestimmten Temperatur) praktisch konstant über den ganzen Einstellbereich bleibt, während der resultierende TK variiert werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, eine Temperaturkompensation an einem Oszillator vorzunehmen ohne die Arbeitsfrequenz des Oszillators wesentlich zu verstimmen.

Für Oszillatoren in Hohlleiter-Technik existiert eine solche Möglichkeit bisher nicht. Alle bekannten Methoden der Temperaturkompensation von Hohlleiter-Oszillatoren sind entweder nicht durchstimmbar, d. h. beruhen auf dem Austauschen von Schaltungselementen, oder verursachen eine erhebliche Verstimmung des Oszillators.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung vorzuschla gen, die die kontinuierliche Temperaturkompensation von Hohlleiter-Oszillatoren erlaubt ohne eine wesentliche Verstimmung der Schwingfrequenz der Oszillatoren zu be wirken.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Die weiteren Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen bzw. Ausführungen der Erfindung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Fig. 2A) zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In einem Hohlleiter 6 ist ein aus zwei Teilen 7 und 8 zusammengesetzter Stab 9 aus dielektrischem Material eingelassen. Die beiden Teile des Stabes besitzen möglichst gleiche Dielektrizitätszahlen ε, während Teil 7 einen positiven und Teil 8 einen negativen Temperatur- Koeffizienten aufweist. Durch Verschieben des Stabes 9 wird daher nur auf den resultierenden Temperatur-Koeffi zienten TK_res Einfluß genommen, nicht jedoch auf die im Hohlleiter 6 wirksame Dielektrizitätszahl ε_res des Stabes (bei einer bestimmten Temperatur betrachtet). Dazu ist natürlich nötig, daß keine Wellenausbreitung in den Stab teilen außerhalb des Hohlleiters 6 stattfindet, d. h., daß der Durchmesser des Stabes so gewählt werden muß, daß die Grenzfrequenz für die H₁₁-Welle in den Stabteilen außer halb des Hohlleiters 6 höher liegt als die Arbeitsfrequenz der Oszillator-Schaltung.

Die resultierende Dielektrizitätszahl ε_res und der im Hohlleiter 6 wirksam werdende Temperatur-Koeffizient TK_res ist in Fig. 2B) als Funktion der Eintauchtiefe d/h der Trennstelle der Stabhälften gezeichnet, wobei h die Höhe des Hohlleiters ist.

In einer anderen Ausführungsform besteht der dielektrische Stab aus mehr als zwei Teilen mit jeweils unterschied lichen Temperatur-Koeffizienten.

In einer weiteren Ausführungsform besteht der Stab aus einem Teil, wobei das Material jedoch örtlich unter schiedliche TK aufweist.

Weiter ist es vorteilhaft, den Stab als Rohr (bzw. Stab mit Bohrung) auszuführen.

In einer Oszillator-Schaltung wird der dielektrische Stab vorzugsweise an einem Ort hoher elektrischer Feldstärke in einem frequenzbestimmenden Leitungsstück angebracht, wo er wie eine Kapazität in einem Resonanzschwingkreis wirkt und durch seine Kapazitätsänderung aufgrund von Temperatur schwankungen die Frequenzänderung des Oszillators kompen sieren kann. In Fig. 3 ist eine solche Schaltung gezeich net. Der dielektrische Stab 9 ist zwischen einer Blende 10 und dem aktiven Element 11 (z. B. Gunn-Element) mit seiner Gleichstrom-Zuführung 12 angebracht. Der Leitungsbereich zwischen der Blende 10 und dem aktiven Element 11 ist ein frequenzbestimmender Teil der Schaltung und wird durch den dielektrischen Stab 9 kapazitiv belastet. Durch Ver schieben des Stabes im Hohlleiter ist kontinuierlich die für den entsprechenden Oszillator notwendige Temperatur kompensation einstellbar.

Claims

1. Anordnung zur Temperaturkompensation der Schwingfrequenz von Os zillatoren in Hohlleitertechnik, insbesondere von Mikrowellen-und Millimeterwellen-Oszillatoren, mit einem dielektrischen Körper an einer frequenzbestimmenden Stelle, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Körper ein zylinderförmiger dielektrischer Stab (9) ist, der an der frequenzbestimmenden Stelle den Hohlleiter (6) kreuzt, daß der Stab (9) aus Teilen (7, 8) mit etwa gleicher Dielek trizitätszahl ε, jedoch mit unterschiedlichen Temperatur-Koeffizien ten besteht, und daß der Stab (9) in seiner Achsenrichtung ver schiebbar ist (Fig. 2A, Fig. 3).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (8) des Stabes einen negativen und ein anderer Teil (7) einen positiven Temperatur-Koeffizienten auf weist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Stab (9) aus mehr als zwei Teilen mit jeweils unterschiedlichen Temperatur-Koeffizienten be steht.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Stab (9) aus einem Teil besteht und das Material örtlich unterschiedliche Temperatur-Koeffizienten aufweist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (9) als Rohr ausge führt ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (9) den Hohlleiter (6) an einem Ort hoher Feldstärke kreuzt.