DE3428594C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Oszillator mit einer Diode, die im Arbeitsbereich einen negativen Widerstand zeigt und am kurzgeschlossenen Ende eines Koaxialleitungsabschnitts als Fort­ setzung von dessen Innenleiter angeordnet ist, der Durchmesser­ sprünge aufweist und dadurch als besonders ausgebildetes Trans­ formationsstück wirkt und über den sowohl die Zuführung des Gleichstroms für die Diode wie auch die Ableitung der erzeugten Hochfrequenzsignale erfolgt.

Ein solcher Oszillator ist durch die DE-AS 26 32 144 bekannt. Dabei ist der leitungsseitige Anschluß der Diode über ein Kon­ taktfederelement auf eine tellerförmige Elektrode geführt, die über eine dielektrische Schicht kapazitiv mit dem Innenleiter­ ende eines Transformationsstückes etwa gleichen Außendurch­ messers wie die tellerförmige Elektrode verbunden ist. Die dielektrische Schicht ist unterteilt in ein mechanisch festes Plättchen mit einem Ausschnitt und ein bewegliches Plättchen gleicher Stärke, das in radialer Richtung im Ausschnitt des festen Plättchens zur Bildung einer abstimmbaren Zusatzkapazi­ tät zu dem im wesentlichen aus der Diode und den sie umgebenden Teilen der Koaxialleitung bestehenden Resonanzkreis verschiebbar ist. Im Innenleiterende des Transformationsstückes ist eine koaxiale Bohrung angebracht, die eine λ /4-Leitung enthält, deren Innenleiter durch die dielektrische Schicht hindurchver­ laufend mit dem Teller verbunden ist und die Gleichstromzulei­ tung zur Diode bewirkt. Das Transformationsstück führt auf einen gleichstromentkoppelten Ausgang für die Oszillatorschwingung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Oszilla­ tor niedriger Güte zu schaffen, der im Verstärker-Betrieb als synchronisierter Oszillator arbeitet und über einen weiten Be­ reich kontinuierlich abstimmbar ist und dabei in seinem mecha­ nischen Aufbau sehr einfach ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Oszillator der eingangs beschrie­ benen Art gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß der Innenleiter am leitungsseitigen Anschluß der Diode ein in einer zentrischen Bohrung axial bewegliches Innenleiterteil aufweist und daß mittels einer im Innenleiter angeordneten vorgespannten Feder das Innenleiterteil gegen die Diode und der in einer Bohrung des Außenleiters beweglich geführte Innenleiter mit einer äußeren Abstufung gegen einen Anschlag gedrückt ist, der mittels eines in einer zweiten Bohrung parallel zur Koaxialleitung an­ geordneten Abstimmelements in der axialen Lage verschiebbar ist.

Der erfindungsgemäße Oszillator ist mechanisch von außen in der Frequenz über einen Bereich von f < 25% kontinuierlich ohne Um­ bauten am Oszillator selbst auch während des Betriebs einstell­ bar. Dabei bleibt die niedrige Güte des Schwingkreises über dem Abstimmbereich erhalten. Von Vorteil ist dabei ferner die hohe Einstellgenauigkeit der Frequenz. Der Aufbau ist so gestaltet, daß alle Funktionsbaugruppen, wie Diode, Bias, Innenleiterteile und der Abstimmechanismus unabhängig voneinander als Komplett- Baugruppe steckbar sind. Dies bedeutet eine Vereinfachung der Montage/Prüfung und gewährleistet eine erhöhte mechanische Sta­ bilität.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungs­ gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild eines Diodenoszillators und

Fig. 2 den mechanischen Aufbau des Diodenoszillators.

Der in Fig. 2 schematisch dargestellte Oszillator besteht zum einen aus dem aktiven Element (Impatt- oder Gunn- Diode) mit dem im Arbeitsfrequenzbereich vorhandenen nega­ tiven Widerstand R _D , der Diodenkapazität C _D und den Ge­ häuseparametern L _P und C _P und zum anderen aus dem Last­ schaltkreis mit den Resonanzelementen L, C und der Last R _L . Von den Resonanzelementen ist die Induktivität L variabel, was in der Zeichnung durch den Pfeil dargestellt ist.

Im koaxialen Schaltkreis in Fig. 2 wird die reelle Impe­ danz der Last von 50 Ohm zunächst in die reelle Impedanz von ungefähr 2 Ohm mittels eines zweistufigen Breitband­ transformators übersetzt und dann durch ein Netzschalt­ element, das als konzentrierte Induktivität wirkt, ergänzt. Damit wird die komplexe Diodenimpedanz (Z _D ≈2 Ohm - j 20 Ohm) durch einen konjugierten, komplexen Wert der Last angepaßt, um die Schwingbedingung zu erfüllen.

Fig. 1 zeigt den Aufbau des Diodenoszillators an einem Ausführungsbeispiel. In dieser koaxialen Anordnung ist die Diode, z. B. eine Impatt- oder Gunn-Diode mit 1 bezeichnet, die am kurzgeschlossenen Ende eines koaxialen Leitungs­ schaltkreises mit dem Außenleiter 5 liegt. Durch den Innen­ leiter des koaxialen Leitungsschaltkreises wird der Gleich­ strom der Diode 1 zugeführt und gleichzeitig die RF- Leistung abgeführt. Die Diode 1 ist mit ihrem masseseitigen Ende in die axiale Bohrung eines Halteelementes 15 einge­ setzt. Der Innenleiter 3 der koaxialen Anordnung wirkt als zweistufiger λ/4-Transformator (λ = mittlere Wellenlänge der Oszillatorfrequenz) und ist in seinem Längsbereich zur Last hin in seinem Außendurchmesser zwei­ fach abgestuft. Am leitungsseitigen Anschluß der Diode 1 ist in einer zentrischen Bohrung des Innenleiters 3 ein axial bewegliches Innenleiterteil 2 angeordnet, das mit der Länge seines aus dem Innenleiter 3 herausragenden Teiles die Frequenz des Oszillators bestimmt. Das Innenleiterteil 2 wird isoliert durch dielektrische Passungen im Innen­ leiter 3 spielfrei, aber beweglich geführt. Es ist in drei Leitungssegmente von je ungefähr λ/4-Länge unter­ teilt, die am Ort seines Austritts aus dem Innenleiter 3 einen RF-mäßigen Kurzschluß bewirken. Dies erfolgt in der Weise, daß die einzelnen Leitungsabschnitte abwechselnd nieder- und hochohmig sind und dadurch als Tiefpaß wirken. Das bewegliche Innenleiterteil 2 liegt auf dem gleichen elektrischen Potential wie der Innenleiter 3, erfordert aber im RF-wirksamen Bereich keine galvanischen Gleitkon­ takte. Das Innenleiterteil 2 wird mittels einer Feder 4 , die auch den Gleichstrom überträgt, an die Diode 1 gedrückt. Die Feder 4, die im dritten, hohlzylindrisch ausgebildeten Leitungssegment des Innenleiterteiles 2 unter Vorspannung angeordnet ist, drückt zugleich den Innenleiter 3 mit seiner Anschlagfläche im Bereich der zweiten Abstufung gegen einen Anschlag 11, der durch einen Keramikzapfen der Frequenzabstimmung gebildet wird. Der Keramikzapfen 11 ragt durch einen Schlitz 16 im Außenleiter 5 der Koaxial- Leitung soweit in den Zwischenraum der Koaxial-Leitung, daß die erste Stufe des Innenleiters 3 sich an ihm abstützt. Der Keramikzapfen 11 ist in einem Abstimmelement 12 einge­ setzt, das in einer zweiten Bohrung parallel zur Koaxial-Leitung über einen Gewindestift 10 geführt und zur Frequenzabstimmung in axialer Richtung bewegt wird. Hierbei gleitet das Innen­ leiterteil 2 verschieden weit aus dem Innenleiter 3 heraus. Der herausragende Teil wirkt als konzentrierte Serieninduk­ tivität und zieht die Frequenz mit zunehmender Länge zu tieferen Werten. Das Abstimmelement 12 ist hierfür mittels einer an einer Abdeckung 14 anliegenden Feder 13 abgestützt und von der anderen Seite her beispielsweise mittels eines Schraubenziehers verschiebbar.

Zur Zuführung des Gleichstroms an die Diode ist eine λ /4-Stichleitung 9 rechtwinklig zur Koaxial-Leitung federnd an dem Innenleiter 3 angesetzt, deren dem Innen­ leiter abgekehrtes Ende eine als RF-Kurzschluß wirkende, punktsymmetrische Radialleitung 7, 8 (Durchführungskonden­ sator) bildet. Die Radialleitung wird durch eine kreis­ förmige Metallscheibe 7 mit einer dielektrischen Folie 8 gegen Masse gebildet, wobei die Folie 8 auf dem Absatz einer stufenförmig abgesetzten Bohrung im Außenleiter 5 der Koaxial-Leitung aufliegt. Mit 17 ist dabei die Anschluß­ klemme zur Zuführung der Gleichspannung bezeichnet.

Zur Abblockung des Gleichstromes an die Last wirkt eine λ/4-Sackleitung 6 im 50 Ohm-Innenleiter, also dem der Diode abgekehrten Endbereich des Innenleiters 3. Die wirksame Länge von ungefähr λ/4 dieser Sackleitung 6 bleibt beim Verschieben des Innenleiters 3 innerhalb der Bohrung des Außenleiters 5 erhalten. Die Anschlußklemme zur Entnahme des Hochfrequenzsignals ist mit 18 bezeichnet.

Claims (6)

1. Oszillator mit einer Diode, die im Arbeitsbereich einen negativen Widerstand zeigt und am kurzgeschlossenen Ende eines Koaxialleitungsabschnitts als Fortsetzung von dessen Innenleiter angeordnet ist, der Durchmesservorsprünge aufweist und dadurch als Transformationsstück wirkt und über den sowohl die Zu­ führung des Gleichstroms für die Diode wie auch die Ablei­ tung der erzeugten Hochfrequenzsignale erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter (3) am leitungsseitigen Anschluß der Diode (1) ein in einer zentrischen Bohrung axial beweg­ liches Innenleiterteil (2) aufweist und daß mittels einer im Innenleiter (3) angeordneten vorgespannten Feder (4) das Innenleiterteil (2) gegen die Diode (1) und der in einer Bohrung des Außenleiters (5) beweglich geführte Innenleiter (3) mit einer äußeren Abstufung gegen einen An­ schlag (11) gedrückt ist, der mittels eines in einer zweiten Bohrung parallel zur Koaxialleitung angeordneten Abstimmelements (12) in der axialen Lage verschiebbar ist.

2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenleiterteil (2) aus einzelnen Elementen ca. λ/4-langer koaxialer Leitungen besteht, die abwechselnd nieder- und hochohmig sind, wobei λ die mittlere Wellenlänge der Oszillatorfrequenz ist.

3. Oszillator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als dielektrischer Zapfen ausgebildete Anschlag (11) im Abstimmelement (12) eingesetzt ist, das an einem Ende der zweiten Bohrung federnd abgestützt ist und von der ande­ ren Seite her mittels eines Gewindestiftes (10) verschieb­ bar ist.

4. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromzuführung zur Diode (1) über eine λ/4-lange, hochohmige Stichleitung (9) erfolgt, die federnd an den Innenleiter (3) angesetzt ist und deren dem Innenleiter abgekehrtes Ende eine als RF-Kurzschluß wirkende, punktsymmetrische Radialleitung (7, 8) bildet.

5. Oszillator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialleitung durch eine kreisförmige Metall­ scheibe (7) mit einer dielektrischen Folie (8) gegen Masse gebildet ist.

6. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromtrennung und Ableitung der RF-Leistung zum Verbraucher über eine λ/4-lange Sackleitung (6) im Innenleiter (3) in dem der Diode abgewendeten Endbereich erfolgen.