DEP0023303DA - Gegentaktempfänger mit Zweielektroden-Kristallanordnung - Google Patents

Description

Seit langem sind Schaltungen von Hochfrequenzgleichrichteranordnungen bekannt, die aus zwei in Gegentaktschaltung verbundenen Elementen bestehen. Die beiden Gleichrichter sind im allgemeinen zu einer Duodiode vereint.

Für die zum Überlagerungs-Empfang besonders kurzer Wellen bestimmten Mischstufen bietet diese Schaltung den Vorteil, dass sie eien Ausstrahlung der Oszillatorschwingungen durch die Antenne verhindert, insofern die direkt empfangene Frequenz und diejenige des Oszillators, - den Regeln der Gegentakt-Schaltung zufolge -, entsprechenderweise an die Klemmen zweier Gleichrichter angeschlossen sind.

Um ein gutes Arbeiten des Mischempfängers zu gewährleisten, gebraucht man für Wellen die über zwei Dezimeter lang sind, doppelte Zweielektrodenröhren, sogenannte Duodioden, die in einer einzigen luftleeren Hülle in bekannter Weise angeordnet sind, wobei die Kathode oft für die beiden Dioden gemeinsam sein kann.

Es ist überdies bekannt, das im Bereich der besonders kurzen Wellen, insbesondere demjenigen der sogenannten quasioptischen Wellen (1 dm und weniger) es vorteilhaft erscheint, Kristalldetektoren zu verwenden. Doch war es bisher nicht möglich, dieselben in einer einzigen Einheit derart zusammenzufassen, dass man eine Gegentakt-Empfängerschaltung von diesem Typus erhielt. Dies lag daran, dass Zweielektrodenanordnungen mit Kristallen der laufenden Herstellung es bisher nicht erlaubten, Charakteristiken genauester Gleichheit zu erzielen, was eine unumgängliche Bedingung zur Erreichung einer befriedigenden Arbeitsweise des

"push-pull" Empfängers bildet, welche nur unter Einhaltung folgender Voraussetzungen zustande zu bringen ist.

1. vollkommene Symmetrie,

2. äusserst kurze und jedenfalls auf das Minimum beschränkte Verbindungen zwischen den Elektroden,

3. verteilte Kapazitäten, so schwach wie möglich.

Die vorliegende Erfindung gestattet diese Voraussetzungen zu erfüllen und damit einen Gegentaktempfänger mit Kristalldioden für besonders kurze elektrische Wellen zu schaffen.

Dieser Empfänger stellt ein neues Industrieerzeugnis dar. Dem Wesen nach besteht derselbe aus einer metallischen Scheibe, die die gemeinsame Elektrode des Systems bildet und zu deren beiden Seiten zwei halbleitende synthetische Schichten vorgesehen sind, die vorteilhafterweise in einem einzigen Arbeitsgang für die beiden Seiten gebildet werden und mit Gegenelektroden bzw. Berührungselektroden, sowie Verbindungselektroden versehen sind, wobei die letzteren sich nur in einem einzigen Punkte oder nur auf einem sehr geringen beschränkten Teil der Oberfläche der erwähnten Berührungselektroden abstützen und die im übrigen entsprechend isoliert, zusammen mit der erwähnten, die gemeinsame Elektrode bildenden Grundplatte oder Scheibe, es ermöglichen, den derart zusammengestellten Gegentaktempfänger in den Gebrauchsstromkreis einzuschalten.

Entsprechend einem anderen Erfindungsmerkmale wird die Punktberührung mit den Berührungselektroden durch Auffüllen von kegelförmigen in einer Isoliermasse ausgesparten Höhlungen mit einem wenig oxydierbaren Metall erreicht.

Die Erfindung bezweckt ebenfalls die Verwendung des vorbesagten Gegentaktempfängers in einer Mischstufe für quasioptische Übergangswellen, in der Hohlraumschwingkreise verwendet werden.

Erfindungsgemäss ist die gemeinsame Elektrode in der Symmetrieebene eines Hohlraumes angebracht, der einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die Verbindung mit dem Oszillator in der besagten Ebene liegt, (gemeinsame Elektrode) während die beiden Verbindungselektroden zusammen mit dem äusseren Stromkreis (z.B. einer in Gegentakt geschalteten Zwischenfrequenzstufe) in Verbindung stehen. Sie stehen ferner durch Scheiben oder Platten mit dem Hohlraum in Verbindung, deren Wechselpotentiale sich in Bezug auf das Wechselpotential der Symmetrieebene in entgegengesetzter Phase befinden.

Die sonstigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Verlaufe der nachfolgenden Beschreibung und an Hand der zugehörigen Zeichnungen hervorgehoben; in dieser Zeichnung wurde schematisch und bloss beispielsweise folgendes dargestellt:

In der Abb. 1 ein erfindungsgemässer Gegentaktempfänger mit Kristalldioden;

in der Abb. 2 eine Draufsicht des gleichen Empfängers;

in der Abb. 3 ein Schaltungsschema, das das elektrische Aequivalent des Empfängers laut Abb. 1 darstellt;

in der Abb. 4 die Anwendung des Gegentakt-Kristallempfängers laut Abb. 1 in der Mischstufe für quasioptische Wellen, wo man Schwingkreise in Form von Hohlräumen gebraucht.

Gemäss Abb. 1 dienen die beiden Seitenflächen einer Scheibenunterlage oder metallischen Grundplatte 1, als Kathode. Sie ist mit einer Feder bzw. mit einem Kontaktstück 2 versehen und weist zwei kristalline Schichten 3a und 3b auf, die auf synthetischem Wege in genau gleicher Dicke hergestellt sind und die man z.B. durch an sich bereits bekannte Verfahren mit absolut identischen metallischen dünnen Berührungselektroden (nicht gezeichnet) versieht. Die dünnen Berührungselektroden werden direkt durch Bildung von kristallinen Nadeln durch Verdampfung geeigneter Körper oder durch Vergrösserung auf elektrolytischem Wege auf Schichten von Germanium, von Silizium, von Kupferoxydul oder anderen halbleitenden Körpern hergestellt (z.B. mit Hilfe von solchen Verfahren, die man zur Herstellung von solchen Halbleitern verwendet, die auf der Verwendung der Kombination Kupfer-Kupfermonoxyd beruhen). Auf die Oberfläche von 3a und 3b die in eben geschilderter Weise mit kristallinen Nadeln behaftet wurden, stützen sich die Eleltroden 4a und 4b, die die Anordne bilden. Ihre Gestalt ist konisch und sie sind mit Federn oder Kontaktstücken 5a und 5b versehen. Es ist natürlich möglich zu beiden Seiten einer Scheibe oder metallischen Grundplatten 1 im Laufe eines und des gleichen Erzeugungsverfahrens synthetische Schichten 3a und 3b von absolut bestimmten und genau gleichen Eigenschaften herzustellen. Die beiden

Schichten 3a und 3b sind erfindungsgemäss im die Grundplatte 1 bildenden Trägermetall eingeschlossen, derart, dass die Übergangswiderstände so klein als möglich werden.

Die beiden Verbindungselektroden 4a und 4b bzw. die Anoden werden durch Anfüllen konischer Höhlungen mit wenig oxydierbarem Metall wie z.B. Zinn, Kupfer, Silber, Gold usw. gebildet, die in aus Isolierstoff bestehenden Stücken 6a und 6b ausgespart sind. Die Isolierstücke haben in Anbetracht des verfolgten Zieles die in Hinsicht der verwendeten Frequenzen günstigsten Eigenschaften aufzuweisen. Man wird daher Stoffe von möglichst kleiner Dielektrizitätskonstante und mit möglichst kleinen Verlusten verwenden. Es sind hier vor allem zwei Baustoffe beispielsweise zu nennen: unter den keramischen Produkten sind es einzelne Steatite oder gesinterte Magnesium-Silikate besonderer, den Verlustfaktor vermindernden Beschaffenheit, während es sich bei den synthetischen Kunstharzen um Styrole oder Methylene handelt.

In Anbetracht der Verschiedenheit der thermischen und mechanischen Eigenschaften der genannten Körper, ist es klar, dass das Auffüllverfahren und die zu diesem Zwecke verwendeten Metalle verschieden sein müssen. Bei Steatit wird es möglich sein, ein Metall von hohem Schmelzpunkt zu verwenden, das in die Höhlung eingegossen werden kann. Man wird ebenso gut auch ein Metall in Pulverform verwenden, das druch Sintern oder Zusammenpressen agglomeriert werden kann. Ist der Isolierstoff ein Kunstharz und soll die Elektrode durch Giessen hergestellt werden, so muss ein Metall oder eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet werden. Man kann jedoch auch ein mechanisches Verfahren anwenden, das dem Nieten oder Verstemmen ähnelt. Wie dem auch sei, jedes technologisch entsprechende Verfahren kann man zur Herstellung der Elektroden 4a und 4b benutzen.

Die metallische Scheibe oder Grundplatte 1, die die gemeinsame Unterlage für die beiden kristallinen Schichten 3a und 3b bildet, stellt gleichzeitig zwischen den beiden Schichten eine elektrische Verbindung dar, die an sich der Forderung nach möglichster Kürze entspricht. Gleichzeitig bildet sie eine gegenseitige Abschirmung der beiden Anodenelektroden 4a und 4b, indem sie die zusätzliche äussere Kapazität C(sub)q herabzusetzen erlaubt, wie es aus dem Aequivalenzschema laut Abb. 3 hervorgeht. Die Abmessungen derselben können übrigens derart festgelegt werden, dass ein beliebiger Wert eingestellt werden kann.

Wie aus der Abb. 2 ersichtlich ist, ist der Empfänger als Ganzes derart entwickelt, dass um die Achse 0 ein symmetrischer Rotationskörper entsteht ----- mit Ausnehme eines Ansatzes oder Spornes 7, der auf der Scheibe oder Grundplatte 1 vorgesehen ist. Dieser Ansatz bildet ein bequemes Mittel um den Kontakt der Kathode mit dem Kontaktstück 2 herzustellen, denn dieser Kathodenkontakt hat seine besondere Bedeutung im Falle einer Schaltung, wie derjenigen der beispielsweise die Ausführungsform im Sinne der Abb. 1 entspricht.

Die Abb. 3 stellt das Ersatzschaltbild dar, welches dem erfindungsgemässen Gegentakt-Empfänger entspricht. D(sub)1, D(sub)2 sind zwei Leiter, die den Strom nur in einer Richtung durchlassen bzw. vollkommene Gleichrichter, die weder Verluste noch Kapazitäten aufweisen; R(sub)1 und R(sub)2 sind ohmsche Widerstände oder besser die Widerstandswerte, die für die Systemimpedanz in Erwägung zu ziehen sind; C(sub)1 und C(sub)2 sind parallelgeschaltete Kapazitäten, R'(sub)1 und R'(sub)2 sind zwischen die entsprechenden Grenzschichten mit Rücksicht auf den Kontakt zwischen dem Halbleiter und der Berührungselektrode in Reihe geschaltete Widerstände. Man sieht, dass sämtliche Werte R(sub)1, C(sub)1 und R'(sub)1, die mit D(sub)1 zusammengehören, durchweg den entsprechenden Werten R(sub)2, C(sub)2 und R'(sub)2 gleichen, die mit D(sub)2 in Verbindung stehen, was mit der erfindungsgemässen Anordnung zusammenhängt. Schliesslich bedeutet C(sub)q die äussere Kapazität, deren Absolutwert, dank der vorgeschlagenen Konstruktion, bedeutend herabgesetzt werden konnte.

Es ist ersichtlich, dass ein erfindungsgemässer Gegentakt-Empfänger nicht nur den Vorteil bietet, Ausstrahlungen des Oszillators durch die Antenne zu unterbinden, sondern auch das Oszillatorrauschen verringert, mit welchem Eintaktempfänger sonst belastet sind.

Die Verwendung des besagten Empfängers ist besonders vorteilhaft, wenn man Schwingungskreise aus Hohlräumen gebraucht. In einem solchen Falle wird man Hochfrequenzkontakte der beiden Anodenelektroden 4a, 4b mit den beiden nahe benachbarten Hohlraumplatten herstellen.

Die schematische Darstellung einer Mischstufe für quasioptische Wellen ist in der Abb. 4 angedeutet.

Der Hohlraum 8 von rechteckigem, flachen Querschnitt wird durch die empfangene Welle über die Antennenschleife 9 erregt. Daraus ergeben sich auf den Platten 10a und 10b, Wechselpotentiale von in Bezug auf das Wechselpotential in der Symmetrieebene entgegengesetzter Phase. Die beiden Empfängerelektroden 4a, 4b), (Anoden), die sich zu beiden Seiten der Symmetrieachse des Hohlraumes befinden, sind kapazitiv einerseits mit den Platten 10a und 10b durch die Armaturen 11a und 11b und andererseits über zwei koaxiale Verbindungen 12a und 12b mit einem Zwischenfrequenzorgan verbunden, das in Gegentakt angeordnet, jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Oszillatorfrequenz wird vom Generator 13 über die Leitung 14 zugeführt, und zwar in der Symmetrieebene, die durch die metallische Grundplatte 1 verwirklicht wird, die zu ihren beiden Seiten die beiden halbleitenden Schichten trägt.

Der Empfänger wird daher durch die Empfangsfrequenz in Gegentakt und durch die Oszillatorfrequenz in Gleichtakt beeinflusst, wobei die Zwischenfrequenz wieder in Gegentakt entnommen wird.

Claims (3)

1. Gegentaktempfänger mit Zweielektroden-Kristallanordnung (sogenannte Kristalldioden) für besonders kurze elektrische Wellen, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer metallischen, die gemeinsame Elektrode des Systems bildenden Grundplatte (1) besteht, an deren beiden Seiten synthetisch zwei halbleitende Schichten (3a und 3b) angebracht sind, die vorteilhafterweise mit im Laufe des gleichen Herstellungsvorganges für die beiden Seiten erzeugten Gegen- oder Berührungselektroden, sowie Verbindungselektroden (4a u. 4b) versehen sind, welche nur in einem einzigen Punkte oder nur in einem sehr beschränkten Bereich mit den auf die halbleitenden Schichten (3a und 3b) aufgebrachten Berührungselektroden in Berührung stehen und die überdies entsprechend isoliert sind, sodass sie zusammen mit der vorbesagten Grundplatte, die die gemeinsame Elektrode bildet, ermöglichen, den derart gestalteten Gegentaktempfänger in den Verwendungsstromkreis einzuschalten.

2. Gegentaktempfänger mit Zweielektroden-Kristallanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Punktverbindung mit den auf die halbleitenden Schichten (3a und 3b) aufgebrachten Berührungselektroden durch Auffüllen kegelförmiger, in einer Isoliermasse (6a und 6b) ausgesparter Höhlungen (4a u. 4b) mit einem wenig oxydierbaren Metall erzielt wird.

3. Mischstufe für quasioptische Wellen von etwa 10 cm abwärts mit Hohlraumresonator unter Verwendung eines Gegentaktempfängers nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Elektrode (1), die in die Symmetrieebene eines Hohlraumes (8) eingebaut ist, den Querschnitt eines abgeflachten Zylinders aufweist, wobei die Verbindung mit dem Oszillator in der besagten Symmetrieebene angeordnet ist, und dass die beiden Verbindungselektroden (4a und 4b) mit dem äusseren Stromkreis (z.B. den Organen der in den Gegentakt arbeitenden Zwischenfrequenzstufe) und ausserdem kapazitiv mit den Wandungen des Hohlraumes verbunden sind, deren Wechselpotentiale in entgegengesetzter Phase zum Wechselpotential der Elektrode in der Symmetrieebene stehen, der die Empfangsschwingungen zugeführt werden.