DE3326983A1 - Vorrichtung zur leistungskombinierung bei mikrowellen-oszillatoren oder -verstaerkern - Google Patents
Vorrichtung zur leistungskombinierung bei mikrowellen-oszillatoren oder -verstaerkernInfo
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- H03B9/00—Generation of oscillations using transit-time effects
- H03B9/12—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices
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- H03B9/143—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices and elements comprising distributed inductance and capacitance using more than one solid state device
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- Microwave Amplifiers (AREA)
Description
»4 »Q ft ·
HOEGER, STELLRECHT & PARTNER
A 4 5 7 5o m Anmelder: CENTRE NATIONAL DE LA
m - 192 RECHERCHE SCIENTIFIQUE
22. JuIi 1983 (C.N.R.S.)
13/ Quai Anatcle France 75oo7 Paris (Frankreich)
Beschreibung:
Vorrichtung zur Leistungskombinierung bei Mikrowellen-Oszillatoren oder -Verstärkern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art sind mehrere aktive Elemente an ein und dieselbe Nutzlast angekoppelt,
und zwar durch Vermittlung zylindrischer oder parallel epipedförmiger, metallischer (Resonanz-)
Hohlräume oder auch unter Zwischenschaltung eines Viertel-Wellenlängen-Transformators mit auf seiner
Länge konstanter Impedanz. Im Fall der Ankupplung durch einen Hohlraum ist es insbesondere bekannt, die
aktiven Elemente auf dem Außenumfang des Hohlraums anzuordnen, vor allem in zu diesem Zweck vorgesehenen
Aussparungen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Vorrichtung zu vereinfachen und sie weniger sperrig und
kostspielig als vorhandene Vorrichtungen auszubilden.
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Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die sektorförmige Radialleitung kann in Gestalt eines Mikrobands ("microstrip"), als Coplanar- oder Dreiplattenleitung
vorliegen.
Die verschiedenen aktiven Elemente haben vorzugsweise Kenndaten, die so nahe als möglich beieinander liegen.
Zu diesem Zwecke benutzt man beispielsweise Halbleiterelemente, die aus derselben Plakette hervorgegangen
sind und ohne Gehäuse benutzt werden, weil die letzteren eine unerwünschte zusätzliche Dispersion der
Kenndaten mit sich bringen.
In klassischer Weise können die verwendeten aktiven Elemente unter geeigneten Polarisationsbedingungen
einen negativen Widerstand haben. Bei diesen Elementen kann es sich beispielsweise um Dipole handeln, die
durch Gunn-Dioden, durch Lawinen-Dioden etc. gebildet v/erden. Die erfindungsgemäße Kombinationsvorrichtung
kann in gleicher Weise auch für die Ankopplung aktiver Elemente in Gestalt von Quadrupolen eingesetzt werden,
beispielsweise Transistoren, oder auch Kexapoler.,
beispielsweise Doppelgittertransistoren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung umfaßt die Radialleitung mehrere Sektoren, die voneinander durch Zwischenräume
in Gestalt von Sektoren getrennt sind, wobei in den
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Intervallen vorzugsweise störungsfreie Widerstände angeordnet sind, um jede Transversalresonanz zu vermeiden.
Bei einer anderen Ausführungsform umfassen die Ankopplungsmittel
sektorförmige Radialleitungen, die selbst wiederum an eine gemeinsame Nutzlast angekoppelt
sind, beispielsweise, mit Hilfe eines■Hohlraumresonator
s.
Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang ir.it beiliegender
Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer
ersten Ausführungsforir. einer erfindungsgemäßen
Kombinationsvorrichtung mit einer Kikroband-Leitung;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer
zweiten Ausf ührungsf orrr. einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung in coplanarer Bauweise;
Fig. 3 schematische Draufsichten abgewandel- und 4 ter Ausführungsformen, wobei eine
Mikroband-Leitung mit mehreren Sektoren Anwendung findet;
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Fig. 5 eine schematisehe Draufsicht einer
weiteren abgewandelten Ausführungsform, wobei eine Coplanarleitung mit mehreren Sektoren verwendet ist;
Fig. 6 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung, bei welcher eine kollektive Ausgangsan-. kupplung aktiver Elemente in Gestalt
von Transistoren realisiert ist;
Fig. 7 schematische Ansichten erfindungsge-
und 8 mäßer Vorrichtungen mit kollektiver Abstimiuankopplur.g und
Fig. 9 schematisch die Ankopplung mehrerer sektorförmiger Radialleitungen durch
ein Kombinationssystem mit dielektrischem Hohlraum.
Die Fig. 1 zeigt mehrere aktive Elemente 1c, die beispielsweise
von Gunn-Dioden oder Lawinen-Dioden gebildet sind. Diese Elemente sxnd in regelmäßigen Abständen
entlang des äußeren kreisbogenfcrmigen Randes
einer kreissektorförmigen Radialleitung 11 angeordnet.
Diese Leitung 11 ist nach Art eines Mikrobandes ausgebildet
und umfaßt eine Metallisierung 12, die auf einer Oberfläche einer Unterlage 13 ausgebildet ist,
sowie eine weitere Metallisierung 14, die auf der
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gegenüberliegenden Oberfläche der unterlage 13 aufgebracht
ist. Die Metallisierung 12 umfaßt einen Teil 12a in Gestalt eines Kreissektors, der an seinen
Scheitel durch einen Streifen oder ein Band 12b verlängert
ist. Das ganze ist mit Bezug auf eine senkrechte Zbene; welche den medianen Radius des Sektors
12a enthält, symmetrisch. · Die aktiven Elemente 1c
sind zueinander parallel zwischen den Metallisierungen 12 und 14 geschaltet, wobei die Metallisierung 14 die
Masse bildet. Die Anschlüsse der aktiver. Elemente, entlang dem bogenförmigen Rand 12c der Metallisierung
12 erfolgen mit konstanter Schrittweise p, wobei die an den Enden liegenden aktiven Elemente von den Ender.
des Randes 12c eine Strecke von p/2 entfernt sind. Die charakteristische Impedanz der sektörförrr.igen
Radialleitunc hängt insbesondere vom Scheitelwinkel Θ
ab. Dieser Kinkel wird in Abhängigkeit von der Anzahl der anzukoppelnden aktiven Elemente gewählt, je größer
dieser Kinkel und je schwächer der auf die aktiven Elemente zurückzuführende Kiderstand ist. Die Verbindung
mit der (nicht-dargestellten·) Nutzlast erfolgt
am Ende des Bandes 12b. Die Polarisationsverbindungen der aktiven Elemente Io sind nicht dargestellt.
Wie bereits angegeben, verwendet man vorteilhafterweise als aktive Elemente Halbleitereleraente,
die von ein und derselben Platte oder Plakette herrühren. Diese Elemente weisen kein Gehäuse auf, so
daß man praktisch gleichförmige Kenndaten erhält. Die Vorrichtung zur Leistungskombinierung mit sektor-
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förmiger Radialleitung bietet sich somit zur Verwirklichung
integrierter Oszillatoren oder Verstärker an.
Die Fig. 2 bis 9 zeigen weitere Ausführungsformen
von erfindungsgemäßen Vorrichtungen. Auf diesen
Figuren sind lediglich die aktiven Elemente und ihre Ankopplungsmittel an eine Nutzlast dargestellt.
Die Fig. 2 zeigt' exne Leistungskor.binationsvorrichtung,
bei welcher eine sektorförmige Radialleitung des copianaren Typs Verwendung findet." Die Leirung
umfaßt zviei Metallisierungen 22, 24, die auf derselben
Fläche einer unterlage 23 ausgebildet sind. Die Metallisierung 22 hat eine ähnliche Form wie die
Metallisierung 12 in Fig. 1 mit einem kreissektorförmiger.
Abschnitt 22a und eir.eir. bandförmigen Abschnitt 22b. Die Metallisierung 24 bildet die Masse
und umgibt die Metallisierung 22, wobei sie von dieser durch einen Zwischenraum konstanter Breite
getrennt ist. Die aktiven Elemente 2c sind gemeinsam
einerseits mit der Metallisierung 24 und andererseits in regelmäßigen Abständen entlang des bogenförmigen
Rand.es 22c des -sektorförmigen Abschnitts 22a mit der
Metallisierung 22 verbunden.
Die Radialleitung kann mehrere Sektoren umfassen, von denen 3eder an mehrere aktive Elemente angeschlossen
ist, wie dies in Fig. 3 bis 5 dargestellt ist.
J ζ ο d ö
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Die Fig. 3 zeigt eine Radialleitung 31 rr.it y.ikroband,
deren auf der einen Oberfläche eines Substrates 33 ausgebildete Metallisierung 3 2 mehrere kreissektorförmige
Abschnitte 3 2a, 32'a und 32"a aufweist. Die
Sektoren haben denselben Scheitel und denselben Durchmesser. Diese Abschnitte sind an ihrem gemeinsamen
Scheitel miteinander verbunden und durch ein und denselben bandförmigen Teil 3 2b verlängert. Die verschiedenen
Abschnitte 32a, 32'a und 32"a haben die gleichen Abmessungen und sind jeweils entlang ihres
bogenförmigen Randes mit mehreren aktiven Elementen 3c verbunden, die in regelmäßigen Abständen dorr angeordnet
sind. Die Sektoren 32a, 32'a und 32"a sind voneinander durch Zwischenräume 36 getrennt, in denen
störfreie Widerstände 37 angebracht sind. Diese V.'iderstände
37 sind mit den benachbarten metallisierten Sektoren verbunden. Die Zwischenräume 36 erstrecken
sich über eine ausreichende Länge L hinweg/ so daß die störfreien Kiderstände 3 7 in wirksamer Weise jede
Querresonanz vermeiden.
Die Fig. 4 zeigt eine Kombiniervorrichtung, die sich
von derjenigen gemäß Fig. 3 einzig dadurch unterscheidet, daß die Metallisierung 4 2 der Leitung 41
außer den sektorförmigen Teilen 4 2a, 42'a und. 42"a
und dem bandförmigen Abschnitt 4 2b noch einen zusätzlichen Bandabschnitt 42d umfaßt. Der Bandabschnitt
4 2d erstreckt sich parallel zum Band 42b in einer gewissen Entfernung entlang von diesem Band und
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verlängert sich darüber hinaus, um die Verbindung mit der Nutzlast zu ermöglichen. In diesem Fall umfaßt
die Verbindung zwischen den aktiven Elementen und der Last also die Ankupplung zwischen den Bändern
42b und 42d.
Eine Radialleitung 51 mit mehreren Sektoren, die in Coplanartechnik realisiert ist, ist in Fig. 5 dargestellt.
Zwei Metallisierungen 52, 54 sind auf ein und derselben Fläche einer Unterlage 53 ausgebildet.
Die Metallisierung 52 umfaßt zwei miteinander identische sektorförmige Abschnitte 52a, 52'a, die miteinander
verbunden und an ihrem gemeinsamen Scheitel durch einen bandförmigen Abschnitt 52b verlängert
sind. Die Metallisierung 54 umgibt die Metallisierung. 52 und ist von dieser durch einen Zwischenraum
konstanter Breite getrennt. Mehrere aktive Elemente 5c sind parallel zueinander zwischen der Metallisierung
54 und je einem Sektor 52a, 52'a angeschlossen. Die Elemente 5o sind dabei regelmäßig auf dem bogenförmigen
Rand 52c, 52'c jedes Kreissektors verteilt.
Im voranstehender, wurde die Verwendung einer sektorförmigen
Radialleitung betrachtet, um kollektiv mehrere Dipole (Dioden) anzukoppeln. Eine solche
Leitung kann in gleicher Weise auch dazu verwendet werden, um eine kollektive Ausgangsankopplung von
Transistoren 6o zu realisieren, wie dies in Fig. 6
dargestellt ist. Die Ausgangsklemmen der Transistoren
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sind in regelmäßigen Zwischenräumen entlang dem bogenförmigen Rand einer Mikroband-Leitung 61 angeschlossen.
Die Leitung 61 umfaßt eine Metallisierung 62, die auf
der einen Seite einer Unterlage 63 ausgebildet ist. Die Leitung umfaßt einen kreissektorfcrmigen Teil 62a,
der an seinem Scheitel durch einen bandförmigen Abschnitt 62b verlängert ist. Die Eingangsklemmen der
Transistoren sind jeweils an Leitungen angeschlossen, welche von Bändern 68 auf der Oberfläche eines Substrats
69 ausgebildet sind. Das Substrat 69 weist eine Seite 69a auf, die sich parallel zum bogenförmigen
Rand der Leitung 61 und in bestimmtem Abstand von diesem erstreckt. Die Polarisationsverbindungen der
Transistoren 6o und die auf den anderen Flächen der Substrate 63 und 69 ausgebildeten Metallisierungen
sind nicht dargestellt.
Im Falle der Anwendung der Leistungskcmbiniervorrichtung
bei der Ausbildung von Oszillatoren kann die sektorförmige Radialleitung dazu benutzt werden, um
eine kollektive Ankupplung der aktiver. Elemente an einen Abstimmkreis zu vermittein.
Die Fig. 7 zeigt zwei Leitungen 7.1 , 71 ' des Mikroband-Typs,
die auf den beiden einander gegenüberliegenden Flächen einer Leiterplatte 74 angeordnet sind. Die
Platte 74 dient als Masse. Die Leitung 71 umfaßt eine Unterlage 73, deren eine Seite mir einer der
Seiten der Platte 74 verbunden ist. Die andere Seite
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der Unterlage 73 trägt eine Metallisierung 72. Die Leitung 71' umfaßt eine Unterlage 73'/ deren eine
Seite mit der anderen Seite der Platte 74 verbunden ist. Die andere Seite der Leitung 71' trägt eine
Metallisierung 72'. Die Metallisierung 72 weist einen sektorfcrmigen Teil 72a auf, entlang dessen bogenförmigen
Rand die Klemmen aktiver Elemente 7o (Transistoren) angeschlossen sind. Ferner weist die
Metallisierung 72 einen bandförmigen Teil 72b auf, der unter Vermittlung einer Er.rkopplungskapazität Cd
und eines störfreien Widerstandes Rap mit Masse verbunden ist. Die Leitung 71 verwirklicht die kollektive
Ankopplung der Elemente 7o an einer. Abstimmkreis, welcher seinerseits einen dielektrischen Kohlraum 75
umfaßt. Dieser Hohlraum ist in der Xähe des metallisierten
Abschnitts 72b angeordnet. Die Metallisierung 72' hat beispielsweise eine ähnliche Form wie die
Metallisierung 12 der Leitung 11 in Fig. 1 und vermittelt
eine kollektive Ausgangsankopplung der Elemente 7o.
Im Falle der Fig. 8 vermittelt eine 'Leitung 81 des Mikroband-Typs die kollektive-Ankopplung vor. Transistoren
So in ähnlicher Weise wie in Fig. 6 dargestellt. Eine Metallisierung 82, die auf einer Unterlage
83 ausgebildet ist, hat einen Abschnitt in Form eines Kreissektors 82a, an dessen bogenförmigen Rand
die Ausgänge der Transistoren So angeschlossen sind. Ferner weist die Metallisierung 82 einen bandförmigen
* · ♦ 4 A
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Abschnitt 82b auf. Dieser Abschnitt hat die Form eines "L" mit einem Zweig 82'b, der mit dem Scheitel
des Sektors 82a verbunden und im rechten Winkel durch einen Zweig 82"b verlängert ist. Der letztgenannte
Zweig ist über eine Entkopplungskapazität Cd und einen störfreien Widerstand Rap mit Masse verbunden.
Ein dielektrischer Hohlraum 85 ist in der :;ähe des Zweiges 82"b ausgebildet, während ein metallisierter
Teil in. Form eines Bandes S2d parallel zum Zv;eic 32 'b
verläuft und so verlängert ist, daß eine Nutzlast an ihn angeschlosser, werden kann.
Im veranstehenden wurde der Fall der Ankopplung
mehrerer aktiver Elemente mittels einer einziger, sektorförmigen Leitung betrachtet, wobei diese Leitung
einen oder mehrere Teile in Gestalt vor. Kreissektoren
umfaßt. Es wird erfindungscemäS auch in
Betracht gezogen, eine große Anzahl aktiver Elemente mit Hilf e· mehrerer sektorf crmiger Radialleitunger.
anzukuppeln, die selbst wiederum kollektiv aneinander angekoppelt sind, beispielsweise mitteis eines dielektrischen
Hohlraums. Dies ist schematisch in Fig. dargestellt.'
Mehrere, vorzugsweise identische Leitungen 91 sind in regelmäßigen Abständen in Gestalt eines Kranzes
angeordnet. Die Leitungen 91 sind als Mikroband-Leiter ausgebildet und umfassen jeweils einen Teil 91a
mit einer Metallisierung 92a in Gestalt eines Kreis-
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sektors, der auf einer Unterlage 93a angeordnet ist. Weiterhin umfassen diese Leitungen 91 jeweils einen
Teil 91b mit einer Metallisierung 92b in Gestalt eines Bandes, welches auf einem Substrat 93b ausgebildet
ist. Die Metallisieruncen 92a der verschiedenen Leitungen 91 sind auf einem gemeinsamen Substrat 93a
ausgebildet, welches die Form eines Kranzes hat. Die Metallisierungen 92a weisen bogenförmige Ränder 92c
auf, die auf dem Außenumfang des Kranzes liegen. Die Metallisierungen 92b sind an der. Scheiteln der Sektoren
9 2a im Bereich des Inner.urrJ:angs des Kranzes
angeschlossen und erstrecken sich senkrecht zu den Metallisierungen 92a auf zugehörigen Substraten 93b,
die ir.it dem Substrat 93a verbunden sind. Weiterhin
erstrecken sich die Metallisierungen 92b in Axialrichtung um einen rohrförmigen dielektrischen Hohlraum
9 5 herum, welcher die kollektive Ankopplung der Leitungen 91 vermittelt. Mehrere aktive Elemente 9o
sind an jedem bogenförmigen Rand der Metallisierungen
92a angeschlossen. Es ist somit möglich, mehrere Dutzend aktiver Elemente anzukoppeln, wobei die
Energie ausgehend vom Hohlraur. 95 abgegriffen wird. Man kann auf diese Weise erhöhte Leistungsniveaus
erreichen. Störfreie Widerstände 9 7 sind in den Zwischenräumen 96 zwischen den Metallisierungen 9 2a
angeordnet, um Transversalrescnanzen auszuschließen.
Diese Widerstände können an den beiden Enden der Zwischenräume 96 angeordnet werden, d. h. im Bereich
des inneren und äußeren Umfangs des Kranzes. Bei
* -Λ % ■» β
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einer Abwandlung dieser Ausführung ist-es möglich,
die Metallisierungen 92a unter sich zu verbinden, und zwar in der Nachbarschaft des Außenumfangs des
Kranzes, wie dies gestrichelt bei 92d in Fig. 9 dargestellt ist.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Leistungskonbinierunc bei Mikrowellen-Oszillatoren
oder. -Verstärkern mit Mitteln zuir; Ankoppeln mehrerer aktiver Elemente an denselben
Stromkreis, insbesondere an eine Abstimmeinrichtung oder eine Nutzlast,
dadurch gek. ennzeichner.,
daß die Kopplungsmittel wenigstens eine Radialleitung
(11 , 21,31,41 ,51,61771,81,91) in Gestalt
eines Sektors umfassen, die entlang ihres äußeren bogenförmigen Randes mit den aktiven Elementen
bestückt und an ihrem anderen Ende mir derr. gemeinsamen
Stromkreis-verbunden oder■an diesen angekoppelt
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sektorförmige Radialleitung als
Kikroband ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sektorförmige Radialleitung als
Coplanarleitung ausgebildet ist.
••Ο —
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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sektorförmige Radialleitung als
Dreiplattenleitung ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialleitung
(31,41,51,91) mehrere einander gleiche oder ähnliche
sektorförmige Abschnitte umfaßt, die an ihrem gemeinsamen Scheitel miteinander verbunden
sind.
6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Radialleitunger. (91)
mit jeweils einem sektorförrr.igen Teil und einem
bandförmigen Teil, wobei der sektorförmige Teil entlang seines bogenförmigen Randes mit mehreren
aktiven Elementen bestückt ist, und durch ein Kombinationssystem mit Kohlraumresonator (95) , der
eine kollektive Ankopplung der verschiedenen Leitunaen
vermittelt.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3326983A1 true DE3326983A1 (de) | 1984-02-02 |
Family
ID=9276508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19833326983 Withdrawn DE3326983A1 (de) | 1982-07-30 | 1983-07-27 | Vorrichtung zur leistungskombinierung bei mikrowellen-oszillatoren oder -verstaerkern |
Country Status (3)
| Country | Link |
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| FR (1) | FR2531274A1 (de) |
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- 1982-07-30 FR FR8213383A patent/FR2531274A1/fr active Pending
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1983
- 1983-07-27 GB GB08320188A patent/GB2126816A/en not_active Withdrawn
- 1983-07-27 DE DE19833326983 patent/DE3326983A1/de not_active Withdrawn
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| GB2126816A (en) | 1984-03-28 |
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