DE962812C - Vorrichtung mit asymmetrischer Leitfaehigkeit mit eingebauter Kristalldiode fuer dm-und cm-Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung· betrifft die Vervollkommnung von Kristallgeräten mit asymmetrischer Leitfähigkeit für dm- und cm-Wellen.

Bei den im allgemeinen für oberhalb 3000 MHz gelegenen, Frequenzen verwendeten Hochfrequenzkristallempfänger ergeben sich verschiedene Schwierigkeiten, die teils mechanisch-baulichen und teils radioelektrischen. Ursprungs sind.

Die mechanisch-baulichen Schwierigkeiten, ergeben sich einerseits durch die äußerst geringen Abmessungen, der Geräteteile, deren Handhabung und Montage sehr schwierig ist und große Herstellungskosten verursachen, andererseits durch die Unmöglichkeit, die Bauelemente zu ersetzen bzw. zu entfernen·, was bei für oberhalb 10 cm gelegenen Wellenlängen bestimmten Geräten noch möglich ist, wo· neben anderen auswechselbaren Bestandteilen auch das Empfangselement auswechselbar zu sein pflegt. Zu. den mechanisch-baulichen Schwierigkeiten gehört auch die feste Ano-rdnung der einzelnen Bauelemente, die keine Einstellungsmöglichkeit bietet.

Die hochfrequenzelektrischen Schwierigkeiten haben ihre Ursache teils in den dielektrischen Verlusten der zur Isolierung dienenden., parallel zur Sperrschicht liegenden, Organen und dem Anwachsen der dielektrischen Verluste, was durch den den Berührungselektroden parallel liegenden! Iso<körper bewirkt wird, teils in dfern verwendeten konzentrischen Aufbau, da der kritische Durchmesser

konzentrischer Leitungen mit normalen Wellenwiderständen ungefähr 0,5 cm beträgt, was zur Folge hat, daß eine solche Anordnung für Wellenlängen von ungefähr 1 cm nicht zu entsprechen vermag. Hochfrequenzelektrische Schwierigkeiten verursachen auch die Ausgangskapaziäten, die einen bestimmten festen Wert haben und demzufolge den. wechselnden Arbeitsbedingungen, des Gerätes nicht anzupassen, sind.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Hochfrequenzstromkreises, bei dem die erwähnten Nachteile vermieden sind.

Das wesentliche Merkmal der vorliegenden Anordnung liegt darin, daß bei der für Hyperfrequenzen bestimmten, eine in einem Wellenleiter quer zu seiner Längsachse eingebaute Kristalldiode tragenden Vorrichtung mit asymmetrischer Leitfähigkeit die Diode im Innern des Wellenleiters so eingebaut ist, daß die den Wellenleiter durchlaufenden Wellen frei ohne irgendeinen dazwischenliegenden Isolierstoff oder ein mit dielektrischem Verlust behaftetes Organ auf die Diodenelemente auftreffen.

Bei den: bisher bekannten Einrichtungen war die Kristalldiode im Inneren des Wellenleiters stets in einer Hülse angeordnet, die nicht nur die Elemente der Diode, nämlich den Halbleiterkristall und die Kontaktspitze, umfaßt, sondern ferner die isolierende Muffe, in die die beiden Elemente der Diode eingelassen sind. Ungeachtet der sonstigen Ausführungsmerkmale handelte es sich stets um eine isolierende Einbau- und Schutzmuffe, die das Aggregat aus Halbleiter und Kontaktspitze umgibt. Die Isoliermuffe schwächt nicht nur den den Wellenleiter durchlaufenden Wellenzug, sondern behindert ferner die Regelung des Gerätes selbst, und ohne Demontage der Isoliermuffe ist eine Regelung des Kontakts und Druckes der Kontaktspitze auf die Oberfläche des Halbleiterkristalls nicht möglich.

Demgegenüber umfaßt die vorliegende Vorrichtung einen Wellenleiter, der den verwandten Frequenzen entspricht, und in Verbindung damit eine Kristalldiode, die quer zur Längsachse des Wellenleiters frei tragend angeordnet ist und. deren elektrische Kenneigenschaften den den verwendeten, Frequenzen entsprechenden Grenzen angepaßt werden können.

Die Vorrichtung der vorliegenden Art mit asymmetrischer Leitfähigkeit für Hyperfrequenzen,, die eine in einen Wellenleiter quer zu seiner Längsachse eingebaute Kristalldiode trägt, ist somit dadurch gekennzeichnet; daß die die Diode bildenden Elemente den den Wellenleiter durchlaufenden Wellen, frei ohne irgendeinen, dazwischenliegenden Isolierstoff oder ein mit dielektrischem Verlust behaftetes Organ, ausgesetzt sind, wobei die zur Isolierung der Diodenelemente gegen die Wellenleiterwandung dienenden Organe an der Außenseite des -Wellenleiters in Form von isolierenden. Rundscheiben angeordnet sind, von denen, jede einerseits an der entsprechenden Wandung des Wellenleiters anliegt und andererseits das Trägerorgan des entsprechenden Diodenelements hält.

Das hauptsächliche Merkmal der vorliegenden Vorrichtung, nämlich das Fehlen eines Isolierstoffs zur Halterung des Kristalls ist von äußerster Wichtigkeit, denn die Gegenwart eines Isolierstoffes oder eines Organs mit dielektrischem Verlust im Innern des Wellenleiters ist mit großen Nachteilen verbunden, da das Vorhandensein von Organen mit dielektrischen, Verlusten für Hyperfrequenzen. der Größenordnung von 3000 MHz ein kritischer Faktor und für Frequenzen von 25 000 MHz sogar ein wesentlicher Faktor ist.

Durch die Verlegung der zwischen der Wandung des Wellenleiters und den Elementen, der Diode zur gegenseitigen Isolation, erforderlichen Organe auf die Außenseite des Wellenleiters wird eine Schwächung des Wellenzuges vermieden, und es ist dadurch möglich, die Isolierteile beliebig dick und mit den gewünschten Dimensionen, zu gestalten, was nicht möglich wäre, wenn sie sich im Innern des Wellenleiters befänden.

Durch die Anordnung der isolierenden Rundscheiben an der Außenseite des Wellenleiters können auf der Außenseite regelbare oder austauschbare Kapazitäten angeordnet werden, mit denen die Eintritts- und Austrittskapazitäten, den jeweiligen Anwendungsbedingungen angepaßt werden können.

Sonstige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.

Fig. ι ist eine perspekth'ische Darstellung eines Hochfrequenzkristallempfängers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt den Hochfrequenzkristallempfänger der Fig. 1 im Längsschnitt in vergrößertem Maßstab.

Der Zeichnung entsprechend weist die Einrichtung einen Wellenleiter 1 auf, der den verwendeten Frequenzen. entspricht. Derselbe ist an seinen Enden mit Anschlußplatten üblicher Form 2 versehen; quer zur Längsachse des Körpers, ungefähr in der Mitte desselben, ist ein Kristallempfänger 3 als Gesamtheit angeordnet.

Der Kristallempfänger im eigentlichen Sinne des Wortes besteht (Fig. 2) aus einem Halbleiter 4 mit Sperrschicht, der von einer Schraube S getragen wird, sowie aus einer Spitze 6, die das Ende einer anderen Schraube 7 bildet, wobei die Sperrschicht, auf der das Ende der Spitze 6 auf ruht, sich ungefähr in der Mitte der Leitröhre 1 befindet.

Jede der beiden. Schrauben 5 und 7 besteht aus einem Gewindebolzen, der in das Innengewinde einer Schraube von etwas größerem Durchmesser eingeschraubt ist, die sich ihrerseits als glatte Hülse 8 in beiden Richtungen fortsetzt. Das eine Ende dieser Hülse ist in, einer Unterlegscheibe aus Isolierstoff 9 eingesetzt. Es können, zu diesem Zweck beispielsweise Kunstharze, wie Polystyrole, Polyäthylene od. dgl., verwendet werden. Selbstverständlich könnten die als Beispiele gegebenen, Isolierstoffe durch jeden anderen. Werkstoff mit

gleichwertigen Eigenschaften, gegebenenfalls bei Höchstfrequenzen, auch durch einen keramischen Werkstoff ersetzt werden.

Die. besagte Unterlegscheibe 9 ist innerhalb- eines Verbindungsrohres 10 angebracht, das in jeder geeigneten Weise auf dem Rohr 1 befestigt sein kann. Die isolierende Unterlegscheibe g, die gleichzeitig zur Zentrierung der Hülse 8 und demzufolge auch der Bolzen, 5 und 7 dient, findet im Rohr 10 einen ίο festen Halt.

Eine weitere, jedoch metallische Unterlegscheibe

11 ist von oben auf das auf dem Mittelteil der Hülse 8 vorgesehene Gewinde aufgeschraubt und dient zur Einstellung" der Ausgangskapazität des Organs. Durch Veränderungen des Durchmessers dieser Unterlegscheibe 11 kann diese Ausgangskapazität den Arbeitsbedingungen des Gerätes angepaßt werden.

Die Unterlegscheibe 11 wird an Ort und Stelle durch eine weitere Unterlegscheibe aus Isolierstoff

12 gehalten, die aus dem gleichen Werkstoff wie die Scheibe 9 hergestellt sein kann. Diese zweite Unterlegscheibe 12 wird von einer Muffe 13 angedrückt, die von außen auf das Verbindungsrohr 10 aufgeschraubt ist. Die Unterlegscheibe 12 dient gleichzeitig zur Zentrierung der Hülse 8.

Um die Hülse 8 innerhalb des Gerätes präzis an Ort und Stelle zuhalten, ist dieselbe zweckmäßigerweise von, außen mit einem Schraubengewinde, innen mit einer Mittelhöhlung versehen, innerhalb welcher ein Muttergewinde ausgeschnitten ist. Die Scheibe 11 weist ebenfalls eine Mittelhöhlung auf, deren Muttergewinde von außen auf der Mantelfläche der Hülse 8 aufgeschraubt ist. Es könnten natürlich auch andere Verbindungsmittel Verwendung finden. Übrigens könnte die Hülse 8 auf jede geeignete Art, z. B. durch Verschraubung oder anders, fest mit der Unterlegscheibe 9 verbunden werden, statt in der Scheiben eingeschraubt zu sein,

Diese Anordnung ist insbesondere in dem Fall von Vorteil, wenn bei der Beeinflussung des Wertes der Ausgangskapazität es erforderlich wäre, die Metallscheibe 11 vollständig wegzulassen, wobei denn die Hülse 8 an sich schon eine genügende Kapazität in Hinsicht des äußeren "Rohres 10 liefern würde.

Es ist noch zu bemerken, daß der Halbleiter 4 am Ende der Schraube 5 exzentrisch angebracht werden könnte, so daß durch Verdrehung der genannten Schraube es möglich wäre, die ganze Oberfläche des Halbleiters von der gegenüberliegenden Spitze zu dem Zweck abtasten zu lassen, um den Punkt der optimale«' Übertragung zu finden,.

Die· Schrauben. 5 und 7 gestatten, durch Verdrehung und die damit verbundene Längsverschiebung eine sehr genaue Einstellung vorzunehmen, bei der die günstigste Leistung des Berührungspunktes zwischen Spitze 6 und Körper 4 zu finden ist. Sobald diese Einstellung einmal vorgenommen wurde, ist es zweckmäßig, die Hülsen 8 auf jede geeignete Art zu verstopfen bzw. unbeweglich zu machen, um die einmal erreichte Einstellung nicht zu verändern. Zum Anfüllen der Hülsen kann z. B. Wachs verwendet werden.

Die Hülsen 8 dienen gleichzeitig als Ableitungsorgane, an die die Kabel 14 angeschlossen werden, die zu den Arbeitsgeräten führen (s. Figuren). Die besagten Hülsen können leicht zu verschiedensten, Zwecken verwendet werden..

Es wäre beispielsweise möglich, die. besagte Gesamtheit als Mischorgan zu verwenden. Zu diesem Zweck wird hinter einer der Endplatten 2 eine Kurzschlußanordnung angeschlossen, wobei eine der Hülsen 8 mit einem Lokaloszillator verbunden ist, während die andere als Ausgangspunkt für die Zwischenfrequenz dient.

Wenn die Kapazität auf der Oszillatorseite zu groß wäre, könnte eine Kurzschlußanordnung vorgesehen werden, durch die die Anpaßbarkeit des Empfängers an den Oszillator geregelt werden könnte und wobei der Oszillator auf eine angeschlossene konzentrische Leistung arbeiten könnte.

Gegebenenfalls könnte auch beispielsweise die beschriebene Gesamtanordnung als Empfangsgleichrichter verwendet werden. Zu diesem Zweck könnte die Ausgangskapazität durch Ersatz der Metallscheibe 11 durch eine andere entsprechendere vergrößert werden, derart, daß die Niederfrequenz von der einen Hülse 8 abgenommen werden könnte, während die andere Hülse 8, die der ersteren gegenüberliegt, kurzzuschließen wäre. In diesem Falle müßte ein Kurzschluß am Ende des Hochleiters vorgesehen werden.

Die Vorteile des soeben beschriebenen Gerätes mit asymmetrischer Leitfähigkeit sind bedeutend.

Vor allem besteht dasselbe aus überaus einfachen Teilen von solchen Abmessungen, daß deren Handhabung und Montage leicht vonstatten, geht.

Dazu kommt, daß die dielektrischen Verluste dabei auf einen Wert herabgedrückt werden, bei dem sie vom Standpunkt der Arbeitsfrequenz nicht mehr gefährlich sind, denn die Verluste durch Ströme, die parallel zur Sperrschicht verlaufen;, sind nun vollständig behoben.

Überdies ist das Gerät aus lauter abnehmbaren und auswechselbaren Teilen zusammengesetzt, was durchaus nicht immer der Fall ist bei für Wellenlängen von ungefähr 1 cm bestimmten Geräten,

Das Gerät besteht auch aus lauter einstellbaren. Teilen, die es gestatten, die optimale Leistung aus dem System herauszubekommen und die Ausgangskapazitäten, den, veränderlichen Arbeitsbedingungen des Gesamtgerätes immer anzupassen.

Schließlich erfolgt der Übergang auf die konzenirische Anordnung erst, nachdem der Strom durch den Körper mit asymmetrischer Leitfähigkeit durchgegangen ist, derart, daß die Nachteile der konzentrischen Anordnungen vermieden, werden.

Claims (5)

1. P AT E N TA N S P R C C H E:

   I.Vorrichtung mit asymmetrischer Leitfähigkeit für dm- und cm-Wellen, die eine in einem Wellenleiter quer zu seiner Längsachse eingebaute Kristalldiode trägt, dadurch gekennzeich-

   net, daß die die Diode bildenden Elemente den, den Wellenleiter durchlaufenden Wellen frei ohne irgendeinen dazwischenliegenden Isolierstoff oder ein mit dielektrischem Verlust behaftetes Organ ausgesetzt sind, bei dem die zur Isolierung der Diodenelemente gegen die Wellenleiterwandung dienenden Organe an der Außenseite des Wellenleiters in Form von isolierenden Rundscheiben angeordnet sind, von denen jede einerseits an- der entsprechenden Wandung des Wellenleiters anliegt und andererseits das TrägeroTgan des entsprechenden Diodenelementes hält.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristall (4) und/oder die zugehörige Berührungsspitze (6) an Enden, von einstellbaren, entlang ihrer Längsachse verschiebbaren Anschlußkörpern (5, 7) angeordnet sind, und daß die Längsverschiebung der Anschlußkörper (5, 7) innerhalb von Traghülsen (8) erfolgt, die die äußeren Elektroden bilden; und zur Verbindung mit Arbeitsstromkreisen dienen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Hülsen (8) anpaßbare Metallstücke (11) vorgesehen sind, durch die die Ausgangskapazität des Gerätes beeinflußt werden kann.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Traghülsen (8) von den Isolierscheiben (9, 12) zentrisch gehalten sind.
5. 5. Abänderung der Vorrichtung nach den Ansprüchen ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristall (4) am Ende seines verstellbaren Trägers (5) exzentrisch angeordnet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 463 238;
   Elektrische Nachrichten-Technik, 1943, S. 92;
   Montgomery, »Technique of microwave measurements«, 1947, S. 439.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   1 609 864 4.57