DE3938726A1 - Phasendrehglied - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Phasendrehglied für Hohllei­ teranwendung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung der genannten Art wird beispielsweise in Hohlleiteranordnungen eingesetzt und kommt daher u. a. in Oszillatoren, Filtern, Phasenschiebern usw. zur Anwendung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, eine Varaktorschaltung zu implementieren, die durch eine große Abstimmlinearität, geringe Verluste, eine modulare Bauweise und einen großen Abstimmbereich gekennzeichnet ist. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sowie ihre entsprechenden Weiterbildungen sollen dabei leicht her­ stellbar, preiswert und materialsparend ausfallen.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist in dem Pa­ tentanspruch 1 beschrieben. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sowie bevorzugte An­ wendungen der Erfindung aufgeführt.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, daß vorzugsweise zwei Varaktoren auf einem Substrat angeordnet sind und dieses Substrat in der Querschnittsebene eines Hohlleiters fixiert ist. Dabei ist jeweils einer der Va­ raktoren an einem Schlitzresonator befestigt. Beide Schlitzleitungsresonatoren sind vorzugsweise in der Nähe der breiteren Seite der Hohlleiteröffnung ausgebildet.

Mithin ist eine modular aufbaubare, einfach realisierbare Anordnung implementierbar, die aus elektrischer und kon­ struktiver Sicht die in der Aufgabenstellung genannten Punkte bestens erfüllt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Fig. 1 bis 7 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Ausbildung der Erfindung in einer Hohl­ leiterquerschnittsfläche;

Fig. 2 und 3 die erfindungsgemäße Anordnung in einem Hohlraumoszillator;

Fig. 4 und 5 ein Schnittbild der Anordnung nach Fig. 1 mit im Hohlleiter und von der Schaltung ge­ nerierten magnetischen Feldlinien;

Fig. 6 einen Phasenschieber, in dem die Erfindung ausgebildet ist;

Fig. 7 ein Filter, in dem die Erfindung ausgebildet ist.

Fig. 1 zeigt die Ausbildung der erfindungsgemäßen Anord­ nung in einer Hohlleiterquerschnittsfläche (in einem Hohl­ raumoszillator).

Innerhalb eines Hohlraumes 1 besitzt eine Oszillatorschal­ tung 2 die Größe des Hohlleiterquerschnitts und ist zu­ sätzlich mit einem Lötrand zum Einbau in eine schmale, um den Hohlleiterquerschnitt verlaufende Einlötkante verse­ hen. Über die Freiflächen 33, 34 und 35 wird Leistung aus dem Hohlraumresonator in die Schlitze 31 und 32 gekoppelt. Mit den über die Schlitze 31 und 32 montierten Varaktoren 41 und 42 wird die Phase der Welle beeinflußt und somit die Schwingfrequenz des Oszillators verändert. Die Abmes­ sungen der Schlitze 31 und 32 bestimmen weitgehend die Mittenfrequenz, während die Abmessungen der Freiflächen 33, 34 und 35 die Abstimmbandbreite festlegen. Als Schal­ tungsträger eignen sich Substrate mit niederer Dielektri­ zitätskonstante (z. B. glasfaserverstärktes PTFE).

Als Dioden sind Beam-Lead- und Chip-Dioden beispielsweise verwendbar.

Die Varaktoren 41 und 42 überbrücken je einen der auf je­ der Seite parallel zur Breitseite angeordneten Slotline- Resonatoren 31 und 32. Jeder Slotline-Resonator 31 und 32 mit Varaktor 41 bzw. 42 ist für sich eine variable Reak­ tanz, welche über die Freiflächen 33, 34 und 35 mit dem Hohlleiter verkoppelt ist. Die Breite und Länge der jewei­ ligen Freiflächen 33, 34 und 35 dienen zur Einstellung des Koppelfaktors und damit zur Festlegung der Abstimmband­ breite. Die an den Enden des Schlitzes 33 senkrecht und symmetrisch zur Mittellinie angeordneten Schlitze haben Einfluß auf den Koppelfaktor und dienen zusätzlich zur Unterdrückung von unerwünschten Schaltungsresonanzen. Mit den Längen und Breiten der Freiflächen 31 bzw. 32 wird die Mittenfrequenz des Oszillators bei konstantem Abstimmsi­ gnal festgelegt.

Das Abstimmsignal für die Varaktoren 41 und 42 wird über eine Leitung, welche sich vorzugsweise in der Längsachse der Schaltung befindet, den Varaktoren 41 und 42 zuge­ führt. Es befindet sich außerhalb der im Hohlleiterquer­ schnitt montierten Schaltung noch ein Tiefpaßfilter 77 zur Unterdrückung der nach ansonsten außen gelangenden Lei­ stungsanteile.

Fig. 2 und 3 veranschaulichen die Systematik, die sich bei der Anwendung der Erfindung in einem Oszillator ergibt. Das Koppelnetzwerk 71 ist hier eine Planarschaltung, wel­ che die Querschnittsfläche des Hohlleiterprofils ausfüllt und zwischen Gunn-Diode 72 und Blende 73 angeordnet ist.

Da die Kopplung über einen großen Teil der Breitseite (a) des Hohlleiters stattfindet, zum anderen die Feldkonfigu­ ration in der Planarschaltung symmetrisch zu der Hohllei­ terwelle ist, werden kaum Störmoden erzeugt. Die Varaktor­ schaltung 71 befindet sich auf einem Substrat, welches eine geringe Schaltungskapazität besitzt, wodurch die va­ riable Abstimmkapazität und damit die Abstimmbandbreite nicht in unzulässigem Maße reduziert werden. Das Substrat wiederum ist im Hohlleiterfenster eingebracht und die Ge­ samtanordnung in Form einer Scheibe zwischen Blende 73 und Gunn-Diode 72 im Resonator positionierbar. Die Varaktoren 41 und 42 sind bezüglich der Abstimmsignalklemme gleichpo­ lig angeordnet. Wegen ihrer geringen parasitären Reaktan­ zen und der einfachen Einbringung in die Schaltung besit­ zen Beam-Lead- und Chip-Varaktoren, aus dieser Perspektive gesehen, erhebliche Vorteile gegenüber Varaktoren im ko­ axialen Gehäuse. Da die Choke-Reaktanz sehr klein ist, sind hochfrequente Abstimmsignale möglich.

Fig. 6 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung bei Phasenschiebern.

Die Erfindung wird im Hohlleiter wie bei der Anwendung in obigen Oszillatoren angeordnet. Zusätzlich ist für eine Kompensation der konstanten Reaktanzen eine Kompen­ sationsscheibe erforderlich.

Fig. 7 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Frequenzabstimmung in Filtern.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Filter-Hohlraumresona­ toren wird analog der Anwendung im Hohlraumresonator beim Gunn-Oszillator angeordnet.

Durch Ausbildung der Erfindung gemäß obiger Beschreibung stellen sich die bereits oben genannten Vorteile ein.

Claims (6)

1. Phasendrehglied für Hohlleiteranwendungen im GHz-Be­ reich, dadurch gekennzeichnet, daß

• - vorzugsweise zwei Varaktoren auf einem Substrat angeord­ net sind und dieses Substrat in der Querschnittsebene des Hohlleiters fixiert ist;
• - je einer der Varaktoren über einem Schlitzleitungsreso­ nator angebracht ist und die beiden Schlitzleitungsreso­ natoren in der Nähe der Breitseiten der Hohlleiteröff­ nung liegen.

2. Phasendrehglied nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Schaltung nur ein Varaktor vorhanden ist.

3. Phasendrehglied nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Längsachse der Querschnittsebene ein weiterer Schlitz ausgebildet ist.

4. Phasendrehglied nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des weiteren Schlitzes je eine Schlitzleitung parallel zu den Schmalseiten angeschlossen ist, die beidseitig vorzugsweise im gleichen Abstand zur Längsachse kurzgeschlossen sind.

5. Phasendrehgied nach den Ansprüchen 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Hohlleiters in der Ver­ längerung der Längsachse der Querschnittsebene ein Tief­ paßfilter angeordnet ist, welches durch ein Leitungsstück, das in der Längsachse verläuft, mit der HF-Schaltung im Hohlleiterquerschnitt verbunden ist.

6. Phasendrehglied nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Aufbau der Schaltung symmetrisch zur Achse des Hohl­ leiters ist;
• - die Varaktorschaltung zur Frequenzverstimmung von Hohl­ raumoszillatoren zwischen dem Ort des Schwingelements und dem Ankoppelelement einsetzbar ist;
• - die erfindungsgemäße Schaltung vorzugsweise als Modul in die Querschnittsebene von Resonatoren in Hohlleiterfil­ tern zur Frequenzabstimmung einsetzbar ist;
• - die erfindungsgemäße Schaltung vorzugsweise als Modul zur Anwendung als Phasenschieber in die Querschnittse­ bene eines Hohlleiters einsetzbar ist.