FI64483C - Mikrovaogoscillator - Google Patents

Description

Fu5rT1 ΓβΙ ^kuulutusjulkaisu 8 3 *®Α IBJ VV UTLÄGONINGSSKRIFT DH0° ra® C (45) Γ:Λ^Λ1 ny:,nc-y ID 11 1933 ^ v ^ (51) Kv.ik.^int.a.3 H 03 B 5/18 SUOM I —FI N LAN D (21) P»t*nulh»k*mui — P»t*nt»n*eknlng 761507 (22) H»k*ml*ptlyt — An*eknlng*dtg OU. 06.76 (23) AlkupUvl —Glltl|h*ad»| Olt.O6.76 (41) Tullut JulklMkil — Bllvit offuntllg 07.12.76

Patentti, ja rakiitarlhallitui tw*Mv*** |. kuui.juiiai.un pm. -

Patent· och rafistarstyrelaan ' ' AmBkan utl.gd och utl.skrlfton publlcertd 29 · 07 · 83 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus —Begird prlorltet 06.06.75

Japani-Japan(JP) Sho 50-68312 (71) Meisei Electric Co., Ltd., No. 5~7, 2-chome, Koishikava, Bunkyo-ku,

Tokyo, Japani-Japan(JP) (72) Toshiji Shibata, Toride-shi, Ibaragi-ken, Shinji Fujiwara, Kitasoma-gun, Ibaragi-ken, Japani-Japan(JP) (7*0 Oy Kolster Ab (5M Mikroaalto-oskillaattori - Mikrovagoscillator

Yhtenä rutiinityönä säähavainnoissa mitataan erilaisia sääelement-tejä, kuten tuulen suunta, tuulen nopeus, lämpötila, kosteus, ilman paine jne. eri korkeuksilla maanpinnasta aina ylempiin ilmakerroksiin saakka käyttäen havainto instruraenttejä, jotka on sijoitettu riippumaan pallosta, joka on päästetty ilmaan, jolloin signaalit (sähköiset koodit), jotka edustavat mittaustuloksia, lähetetään maan pinnalla olevalle vastaanottoasemalle mikroaaltojen avulla. On tunnettua, että sellaista lähetintä, joka riippuu pallon alapuolella, nimitetään radiosondiksi .

On olennaista, että radiosondin on toimittava siitä lähtien kun pallo radiosondeineen päästetään irti maanpinnasta (meren pinnasta) ja kunnes se saavuttaa noin 30 km korkeuden, missä ympäristöolosuhteet ovat huomattavan ankarat, esimerkiksi lämpötila-alue +Uo...-80°C, ilman paine 1QU0...1 mb ja kosteus 1...100 %·, radiosondin itsensä joutuessa värähtelyiden ja iskujen vaikutuksen alaiseksi lennon aikana.

64483

Edelleen on vaikeaa saada radiosondia talteen lennon jälkeen, niin että se on kulutustavaraa (kertakäyttötavaraa).

Edellä mainituista syistä vaaditaan, että instrumenttien radiosondia varten tulee olla kompakteja, keveitä, huokeita ja ominaisuuksiltaan stabiileja edellä mianituissakin ankarissa fysikaalisissa ja kemiallisissa ympäristöolosuhteissa laajalla alueella.

Toiselta puolen se aikaväli, jonka kuluessa minaisuuksien tulee olla stabiileja, on enintään muutamia tunteja, lennonaikaiSten havaintojen päättymiseen saakka.

Tästä johtuen on tarpeen valmistaa radiosondia varten mikroaalto-oskillaattori ottaen huomioon aivan erilaiset vaatimukset kuin niillä mikroaalto-oskillaattoreilla, joita käytetään maan pinnalla olevilla lähetysasemilla.

Radiosondeissa on tähän asti kansianvälisesti käytetty taajuuksia 1.6.. .2 GHz, jolloin aktiivisena oskillaatioelementtinä edellä mainitulla taajuuskaistalla on käytetty erityisen muotoista tyhjöputkea, ns.

lyijykynäputkea, kun taas aivan viime aikoina on yritetty korvata edellä mainittu aktiivinen oskillaatioelementti sellaisella, jossa käytetään transistoria (yleensä puolijohde-elementtiä), edellä mainittuja erilaisia vaatimuksia vastaavasti: Tähän mennessä jo on ehdotettu useita yksinkertaisia mikroaalto-oskillaattoreita, jotka ovat sopivia radiosondille taajuusalueella 1.6.. .2 GHz.

Kuvio 1 esittää virtapiirikaaviota edustavalle, jo ehdotetulle mikroaalto-oskillaattorille. Kuvion 1 esittämän virtapiirin mikroaalto-oskillaattorissa osa, jota on merkitty kirjaimella L, on koostunut kaksi ulotteisista mikro-liuskajohdosta, joka on muodostettu siten, että johtava kalvo on eritysaineisella rungolla (dielekrinen runkokappale). Vaikka sellaisen oskillaattorin konstruktio, joka käsittää mikro-liuska-johdon dielektristä ainetta olevalla pöhjalevyllä, on yksinkertainen, on olennaista, että häviö mikroaaltoalueella pohjalevyn aineelle on pieni samalla kun sen lämpötilaominaisuudet ovat erinomaiset, niin että tällainen dielektristä ainetta oleva pohjalevy, joka täyttää edellä mainitut ominaisuudet, on niin kallis, että ei ole suotavaa käyttää niin kallista ainetta mikroaalto-oskillaattorissa radiosondille, joka on kulutusesine, 3 64483

Edellä mainitun ohella oskillaattorina, jolla on stabiili oskil-laatiotaajuus, on olemassa oskillaatiopiiri, joka käsittää koaksiaali-resonaattorin ja puolijohde-elementin. Kuitenkin kysymyksen ollessa koak-siaaliresonaattorista on olennaista parantaa koaksiaaliresonaattorin ominaisuuksia, minkä johdosta konstruktio komplisoituu niin että se ei ole sopiva radiosondia varten johtuen suuremmista mitoista, korkeammasta hinnasta ja suuremmasta painosta.

Esilläoleva keksintö on tehty ottaen huomioon edellä mainitut erilaiset pulmat.

Esilläolevan keksinnön yhtenä tarkoituksena on tarjota kompakti ja kevyt radiosondiin sopiva mikroaalto-oskillaattori, joka käsittää mikroaalto-oskillaattori, joka käsittää resonanssipiirin, aktiivisen elementin (5), muita piirielementtejä ja pohjalevyn (6).

Esillolevan keksinnön toisena tarkoituksena on tarjota mikroaalto-oskillaattori , joka on muodostettu huokeasta ja tavanomaisesta pohja-levyaineesta ja on sopiva radiosondia varten.

Tämän keksinnön vielä yhtenä tarkoituksena on tarjota mikroaalto-oskillaattori, joka on muodostettu huokeista ja tavanomaisista aineista pohjalevyn lisäksi ja on sopiva radiosondia varten.

Tämän keksinnön vielä yhtenä tarkoituksena on tarjota mikroaalto-oskillaattori, joka pystyy säilyttämään tarpeelliset ominaisuudet sää-elementtien havainnoimiseksi ankarissa ympäristöolosuhteissa radioson-din lennon aikana.

Vielä yhtenä esilläolevan keksinnön tarkoituksena on tarjota mikroaalto-oskillaattori, joka voidaan valmistaa niin helposti, että tämä huomattavasti auttaa alentamaan radiosondin hintaa.

Vielä yhtenä esilläolevan keksinnön tarkoituksena on tarjota kertakäyttöinen (kulutettava) mikroaalto-oskillaattori, joka on sopiva radiosondia varten.

Esilläolevalle keksinnölle on ominaista, että resonanssipiiri on kolmiulotteinen kotelomainen kappale (1, 2), joka on asennettu pohja-levylle (6) ja jossa on useita pintoja, että kolmiulotteisen kappaleen sisällä sen pinnasta (2B) ulkonee elin (2C) yhdensuuntaisena pohjalevyn kanssa, jossa elimessä (2C) on vapaa pää vastapäätä toista kolmiulotti-sen kappaleen pintaa (IB; 2E), että ainakin pinta kolmiulotteisessa kappaleessa ja ulkonevassa elimessä (2C) ovat johtavia ja kolmiulotteisen ^ 64483 kappaleen yksi pinta on sähköisesti liitetty johtimeen (7)» joka on muodostettu pohjalevyn (6) pinnalle, ja värähtelevä aktiivinen elementti (5) on asennettu kolmiulotteisen kappaleen ulkopuolelle ja sen sig-naaliulostuloelektrodi (C) on kytketty suurtaajuusimpedanssin (2G; 51) kautta siihen kolmiulotteisen kappaleen pintaan, joka on liitetty pohja-levyllä (6) olevaan johtimeen (7) ja antennielementtiin (9), joka tunkeutuu johtimen (7) pohjalevyn (6) ja johtimen (8) läpi, joka muodostaa antennin osan pohjalevyn toisella sivulla.

Esilläolevalle keksinnölle on edelleen ominaista, että resonanssi-piiriin kuuluu ensimmäinen (l) ja toinen (2) osa, jolloin ensimmäisessä osassa (l) on kolme suorakulmiota (lA, 1C, 10), joiden kunkin yksi sivu on yhdistetty yhden suorakulmion (lB) kolmeen sivuun samalla kun toisessa osassa (2) on kaksi suorakulmiota (2B, 2E), joiden yksi sivu on yhdistetty yhden suorakulmion (2A) kahteen toisiaan vastapäätä olevaan sivuun, että ensimmäisen osan yksi pinta (lA) on yhdistetty läheiseen kosketukseen toisen osan yhden pinnan (2A) kanssa muodostamaan avoin kotelon muotoinen, viisipintainen kappale, jolloin toisen johteen yhtä pintaa (2C) käytetään elimenä, jonka vapaa pää ulkonee kotelonmuotoisen kappaleen sisäpuolelle.

Esilläolevalle keksinnölle on edelleen ominaista, että resonanssi-piiriin kuuluu ensimmäinen ja toinen osa (l), jolloin ensimmäisessä johteessa on neljä suorakulmiota (IA, 1C, ID, 1J), joiden kunkin yksi sivu on yhdistetty yhden suorakulmion (IB) neljään sivuun, kun taas toisessa osassa (2) on kaksi suorakulmiota (2B, 2E), joiden yksi sivu on yhdistetty yhden suorakulmion (2A) kahteen, toisiaan vastapäätä olevaan sivuun, että ensimmäisen osan yksi pinta (IA) on yhdistetty lähiseen kosketukseen osan yhden pinnan (2A) kanssa mudostamaan suljettu tai puolittain suljettu kotelonmuotoinen kappale, jolla on kuusi pintaa, jolloin toisen osan yksi pinta (2C) on tehty elimeksi, jonka vapaa pää ulkonee kotelonmuotoisen kappaleen sisäpuolelle.

Esilläolevalle keksinnölle on edelleen ominaista, että elin (2C), joka ulkonee resonanssipiirin muodostamiseen käytetyn kolmiulotteisen kappaleen sisäpuolelle on järjestetty keskeiseen asemaan kolmiulotteisen kappaleen ylemmän osan (l) ja kolmiulotteisen kappaleen läheisessä kosketuksessa pohjalevyn (6) kanssa olevan osan (2) väliin.

5 64483

Esilläolevalle keksinnölle on edelleen ominaista, että resonans-sipiirin muodostamiseen käytetyn kolmiulotteisen kappaleen sisälle ulkonevan elimen (2 C ) pään naapuruuteen on sijoitettu pinta (2E), joka on sähköisesti yhdistetty pohjalevyn (6) kanssa läheisessä kosketuksessa olevaan kolmiulotteisen kappaleen pintaan (2E) sillä tavoin, että väliä pinnan (2E) ja elimen (2C) pään välillä voidaan muuttaa.

Esilläolevalle keksinnölle on edelleen ominaista, että kolmiulotteinen piiri on siten suunniteltu, että väli kolmiulotteisen piirin sisään ulkonevan elimen (2C) vapaan pään ja kolmiulotteisen piirin ulko-kotelon osan (l) välillä on muuteltavissa ja aseteltavissa.

Esilläolevalle keksinnölle on edelleen ominaista, että rescnans-sipiirin muodostavan kolmiulotteisen kappaleen sisälle ulkonevan elimen päähän on asennettu pieni johdekappale {k) puolikiinteällä tavalla (15) dielektrisen aineen (3) välityksellä.

Esilläolevalle keksinnölle on edelleen ominaista, että resonanssi-piirin muodostavan kolmiulotteisen kappaleen ulkopuolelle ja osaan, joka muodostaa osan pohjalevyä (6) tai kolmiulotteista kappaletta ja joka on samassa sähköpotentiaalissa kuin pohjalevy (6), suurtaajuusimpedans-sin omaavan johde-elimen (2G) välityksellä on asennettu sen tyyppinen aktiivinen värähtelyelementti (5)» jossa ulostulosignaalin tuottava elektrodi (c) on kytketty ulkokoteloon.

Esilläolevalle keksinnölle on edelleen ominaista, että resonanssi-piirin muodostavan kolmiulotteisen kappaleen ulkopuolella olevaan osaan ja osaan (2K), joka muodostaa osan pohjalevyn tai kolmiulotteisen kappaleen johteesta ja on samassa sähköpotentiaalissa kuin pohjalevyn (6) johde (7) ja on rakenteellisesti kytketty johteeseen yhtenä kappaleena, on asennettu aktiivinen värähtelyelementti (5)» jonka signaalin ulos-tuloelektrodia ei ole yhdistetty ulkokoteloon, että aktiivisen väräh-telyelementin signaalin ulostuloelektrodiin yhdistetty impedanssijohto (51) on kytketty osaan (2Kl), joka konstruktiivisesti on yhtenä kappaleena yhdistetty kolmiulotteiseen kappaleeseen.

Esilläolevalle keksinnölle on edelleen ominaista, että pohjalevyl-le (6) osaksi tehollista antennia levitetty johdin (Θ) on kaksiulotteisesti jatkuva.

Esilläolevalle keksinnölle on edelleen omi nai s la, että kaksiulotteisesti jatkuvalle johtimelle (ö), joka on muodostettu osaksi tehollista antennia, on harvaan sijoitettu piirielimiä.

6 64483

Esilläolevalle keksinnölle on edelleen ominaista, että keskiosassa pohjalevyä, jolle johdin (8) on levitetty osana tehollista antennia, on osa (9l)» joka ei ole johteella peitetty.

Esilläolevalle keksinnölle on edelleen ominaista, että piirielimiä on asennettu siten, että ne ovat harvasti sillä levitetyllä johteella (8), joka muodostaa osan tehollista antennia.

Oheisissa piirustuksissa esittää kuvio 1 virtapiirikaaviota tavanomaisesta mikroaalto-oskillaattorista.

Kuviot 2...15 kuvaavat esilläolevan keksinnön suoritusmuotoa siten, että

Kuvio 2 esittää perspektiivikuvana kolmiulotteista resonenssipii-riä ja pohjalevyä, jolle kolmiulotteinen resonenssipiiri on asennettu.

Kuvio 3 esittää perspektiivikuvana vain kappaleita, jotka muodostavat kolmiulotteisen resonenssipiirin.

Kuvio k esittää sivusta katsottuna ja leikattuna kolmiulotteista re sonans sipiiriä ja pohjalevyä, jolle kolmiulotteinen resonanssipiiri on asennettu.

Kuvio 5 esittää oikealta sivusta katsottuna ja leikattuna kolmiulotteista resonenssipiiriä ja pohjalevyä, jolle resonenssipiiri on asennettu.

Kuvio 6 esittää kuvioiden 2, U ja 5 esittämän kolmiulotteisen resonanssipi irin ekvivalenttipiiriä.

Kuvio 7 esittää virtapiirikaaviota mikroaaltovärähtelypiirin yhdestä suoritusmuodosta.

Kuvio 8 esittää ekvivalenttipiiriä kuviossa 7 esitetylle mikroaalto värähtelypiirin suoritusmuodolle.

Kuvio 9 esittää edestä katsottuna mikroaaltovärähtelypiirin suoritusmuotoa, joka on suunniteltu radiosondia varten.

Kuvio 10 esittää kuvion 9 kuvaamaa värähtelypiiriä pohjan puolelta nähtynä.

Kuvio 11 on diagramma, joka kuvaa radiosondin mikroaaltovärähtely- 7 64483 piirin värähtelytaajuus- ja antoteho-ominaiskäyriä.

Kuvio 12 esittää perspektiivikuvana toista suoritusmuotoa kolmiulotteisesta piiristä ja pohjalevystä, jolle kolmiulotteinen piiri on asennettu.

Kuvio 13 esittää etusivulta katsottuna j» leikattuna kolmiulotteista resonanssipiiriä ja pohjalevyä, jolle kolmiulotteinen piiri on asennettu.

Kuvio 14 esittää oikealta sivulta katsottuna ja leikattuna kolmiulotteista resonanssipiiriä ja pohjalevyä, jolle kolmiulotteinen piiri on asennettu.

Kuvio 15 esittää värähtelypiiriä pohjan puolelta katsottuna.

Rseonanssipiiri, joka muodostaa tärkeimmän osan esilläolevan keksinnön mukaisesta oskillaattorista, on kolmiulotteinen piiri, kuten on esitetty kuviossa 2, samalla kun kuvio 3 esittää tämän resonanssipiirin muodostavia elementtejä, nimittäin metallilevyjä 1 ja 2. Kuviot 2 ja 3 ovat molemmat perspektiivikuvia samasta suunnasta nähtynä.

Kuten kuviossa 3 on esitetty, on metallilevyn 1 yleismuotona litteä kotelo, jonka kuudesta sivutasosta puuttuu kaksi viereistä tasoa ja alempi osa yhdestä pystytasosta on taivutettu ulospäin lähes suorassa kulmassa.

Toiselta puole n metallilevyn 2 yleismuotona on avoin C-muotoinen kotelo yhdeltä sivulta katsottuna, siinä on vain kolme tasoa etusivulta katsottuna ja tämän puolen ylempi taso on vajaa samalla kun jäijelläolevan osan pää on taivutettu ylöspäin. Alempi taso on jaettu kahteen osaan, nimittäin tämänpuoliseen osaan (osa, joka on suunnattu vasemmalle ja alas kuviossa 3) ja tuonpuoleiseen osaan (osa, joka on suunnattu oikealle ja ylös kuviossa 3), jolloin tuonpuoleinen osa on vastapäätä ylempää tasoa ja ulottuu pitemmälle kuin ylempi taso ja tämänpuoleinen osa on juuresta taivutettu ylöspäin pitkin tuonpuoleisen osan lähireunaa.

Kuten kuviossa 2 on esitetty, on metallilevy 1 työnnetty metallilevyn 2 sisään samansuuntaisena kuin on esitetty kuviossa 3, Vaikka kuviossa 3 metallilevy 2 on kuvattu paksuutta omaavana ja metallilevy 1 ilman paksuutta, on ilman muuta selvää, että myös metallilevyllä 1 on paksuutta.

Seuraavassa kuvataan yksityiskohtaisemmin metallilevyjen 1 ja 2 järjestelyä sekä sähk9istä tilannetta niiden välillä. Selityksen yksinkertaistamiseksi on metallilevyjä 1 ja 2 kuviossa 3 osoitettu sellaisilla viittaus-merkeillä, että metallilevyn 1 tasoja on merkitty numeron 1 ja kirjaijgien A, B, C, D ja F yhdistelmillä ja metallilevyn 2 tasoja numeron 2 ja kirjaimien A, B, C, E ja G yhdistelmillä sillä tavoin, että kun levy 2 on työnnetty metallilevyn 1 nisään osat, joiden viitemerkissä on sama kirjain, osuvat yh- 8 ; 64483 ( teen toistensa kanssa tai ovat yhdensuuntaisina vastapäätä toinen toistaan.

Edelleen kuviossa 3 osoittavat metallilevyjen 1 ja 2 osia viitemerkit 11H, 12H, 13H ja 14H, jotka osoittavat reikiä, joiden lävitse ruuvit 11, 12, 13 ja 14 on'työnnetty, 5H on syvennys transistorin 5 asentamista varten. Edelleen 2G1 osoittaa kohtaa, josta metallilevyn 2 taso 2G on taivutettu nousemaan ylös pohjalevystä 6. Reikä 1 6H on järjestetty ruuvimeisseliä varten ruuvin 15 kiinnittämiseksi. Tämän reiän koko riippuu tarpeesta.

Metallilevyjen 1 ja 2 yhdistelmä selitetään kuvioihin 4 ja 5 liittyen. Kuvio 4 esittää kuvion 2 esittämän elementin leikkausta pitkin viivaa, joka kulkee njuvinreikien 12H, 14H, 13H ja 11H kautta, jotka on mudoostettu metalli-levyn tasoon 2E. 15 on ruuvi. Kuvio 5 esittää leikkausta metallilevyn 1 ta sosta 1B ja metallilevyn 2 tasoista 2B, 2E ja 2G pitkin metallilevyn 1 tasoa 1C tason 1C puolelta katsottuna.

Metallilevy 1 ja metallilevy 2 on kiinnitetty ruuvilla 11 sillä tavoin että metallilevyn 1 taso 1Λ tulee läheiseen kosketukseen metallilevyn 2 tason 2A kanssa samalla kun metallilevyn 1 taso 1F pannaan läheiseen kosketukseen metallilevyn 2 tason 2E kanssa, kiinnitys tapahtuu ruuvilla 12. Sitten metalli-levyn 2 taso 2E pannaan läheiseen kosketukseen pohjalevyn 6 yläpinnalle muodostetun johdinarkin 7 kanssa, kiinnitys tapahtuu ruuvilla 13. Asetteluruuvi 1 on sijoitettu sillä tavoin, että tämä ruuvi kulkee pohjalevyn 5 ja metallilevyn 2 tason 2E lävitse siten, että se on sähköisessä kosketuksessa tasoon 2E.

Edelleen on kapea kaistale eristysainetta 3 sijoitettu metallilevyn 2 tason 2B päähän ja suhteellisen kapea (ja ohut) johdinlevy 4, jolla on pieni pinta-ala, on sijoitettu dielektriselle kappaleelle 3, joka on kiinnitetty ruuvilla 15. Tason 2B pää on vapaa pää, nimenomaan tason 2C pää, joka ei ulotu ylempään tasoon 1B. Väli, joka on muodostettu tasojen 2C ja 1C väliin ja väli, joka on muodostettu tason 2B pään ja johdintangon 14 väliin on pieni.

Metallilevyn 2 taso 2B on sijoitettu metallilevyn 1 tason 1B ja metalli-levyn 2 tason 2E väliin yhdensuunläsena molempien tasojen 2B ja 2E kanssa ja väli tasojen 1B.p 2B välillä on valittu yhtä suureksi kuin väli tasojen 2E ja 2B välillä.

Kuten havaitaan kuviosta 2, 4 ja 5, taivutettu metallilevy 2, jolla on hyvä johtavuus, on peitetty taivutetulla metallilevyllä 1, jolla myös on hyvä johtavuus, jolloin metallilevyn 1 taso 1B, metallilevyn 2 tasot 2B ja 2E ovat keskenään samanlaiset, samalla kun tasot 2B ja 2E sijaitsevat metallilevyn 1 tason 10 alapuolella ja taso 2C sijaitsee metallilevyn 1 ulkopuolella.

r i f f s / 64483 l Tällaisessa konstruktiossa taso 2B on keskikohdin samalla kun tasot 2E ja IB ovat maajohtoja niin että muodostuu kolmiulotteinen piiri, joka on ekvivalenttinen liuskajohdon kanssa, ja joka piiri on oikosul-jettu tasojen IA ja 2A kautta. Keskijohtimen muodostavan tason 2B pää on taivutettu ylöspäin suorassa kulmassa vapaaksi pääksi ja taso 2C on yhdensuuntainen pystytason 1C kanssa sillä tavoin, että tasojen 2C ja 1C väliin muodostuu kapasitanssi C^· '

Metallilevyn 1 ulkosivu on taivutettu tasoksi 1F, joka on kiinni tetty metallilevyn 2 tasoon 2E ruuvilla 12 ja muodostamalla ruuvireikä 12H pitkäksi voidaan jossakin määrin asetella tasojen 1C ja 2C väliä aikana, jolloin taso 1F kiinitetään tasoon 2B. Sähköstaattisen kapasitanssin C.^ arvoa voidaan vaihdella muuttamalla tätä väliä d.

Kiertämällä asetteluruuvia 1^ sen pää tuodaan lähemmäksi tasoa 2B (tason 2B vapaata päätä), jolloin ruuvin lh ja keskijohtimena toimivan tason 2B väliin muodostuu sähköstaattinen kapasitanssi Cg. Tämä ruuvi lU on sähköisesti kytketty maajohtimeen 2E, niin että keskijohti-men 2B ja maajohtimen 2E vapaan pään väliin muodostuu sähköstaattinen kapasitanssi Cg» jolloin tämän kapasitanssin Cgarvoa voidaan vaihdella lähetämällä tai loitontamalla ruuvin lU päätä tasosta 2B. Mitä pienempi on ruuvin halkaisija, sitä hienompi sähköstaattisen kapasitanssin Cg asettelu voidaan toteuttaa samalla kierteennousulla.

Kuten kuviossa 6 on esitetty, täten muodostetun kolmiulotteisen piirin sähköisesti ekvivalenttisessa piirissä on kaksi yhdensuuntaista, pituudeltaan 1 olevaa johtoa oiXosuljettu toisesta päästään samalla kun sähköstaattinen kapasitanssi C*(C^ + Cg) on kytketty toiseen päähän, niin että muodostuu resonanssipiiri, joka käsittää 1-pituisten osien impedanssin ja päihin kytketyn sähköstaattisen kapasitanssin C. Tämän resonanssipiirin resonanssitaajuutta voidaan vaihdella muuttamalla sähköstaattista kapasitanssia C^ tai Cg siten, että haluttu asettelu voidaan toteuttaa. Kuviossa 6 esitetty pituus 1 vastaa etäisyyttä metalli-levyn tason 2C tason Cl puoleisella sivulta metallilevyn 2 tason 2A tason 1C puoleiselle sivulle. Edelleen d, joka on kuvattu kuviossa on väli, joka on muodostettu metallilevyn 1 tason 1C. ja metallilevyn 2 tason 2C väliin.

Metallilevyn 2 tason 2B, joka toimii keskijohtimena, vapaaseen päähän on asennettu dielektrinen kappale 3 lähelle tasoa 2C ja johde 1* ; dielektrisellä kappaleella 3 muodostaa sähköstaattisen kapasitanssin 10 64483 kohti johtimen tasoa 2B. Täten asennettaessa dielektristä kappaletta 3 tasolle 2B voidaan konstruktio suunnitella siten, että johtava levy h on asennettu johtimen tasolle 2B dielektrisen kappaleen ollessa välissä puolikiinteästi sillä tavoin, että dielektristä kappaletta 3 voidaan siirtää tasolla 2B ruuvin 15 ympäri tai liu'uttaa suoraan tasoa 2C myöten, kun ruuvi löyhennetään, jolloin on mahdollista muuttaa keski johtimen tasoa 2B vastapäätä olevaa johtavan levyn 1+ pinta-alaa, niin että sähköstaattista kapasitanssia voidaan asetella muuttujana. Täi-* löin johtava levy h on kiinnitetty dielektriseen kappaleeseen 3 tulematta kosketukseen ruuvin 15 kanssa. Tämä sähköstaattinen kapasitanssi voidaan asetella vielä yhden suoritusmuodon mukaisesti. Sähköstaattisen kapasitanssin C^ vaikutuksena on määrätä värähtelyn takaisinkytkennän määrä, niin että värähtelyn ulostuloa voidaan jossakin määrin säätää säätämällä tätä sähköstaattista kapasitanssia C^. Värähtely voidaan ylläpitää pienelläkin sähköstaattisen kapasitanssin arvolla.

Kun puhutaan täsmällisesti, niin sähköstaattisen kapasitanssi asettelu muuttaa ei ainoastaan värähtelytehoa vaan myös värähtelyn taajuutta, jolloin värähtelyn taajuuden muutos on huomattavan pieni verrattuna muutokseen, joka saadaan säätämällä sähköstaattisia kapasitansseja tai Cg, niin että ei ole olemassa käytännön pulmaa, sillä värähtelyn taajuuden poikkeaminen määrätystä arvosta johtuen sähköstaattisesta ka-pasitansista voidaan helposti korjata asettelemalla sähköstaattisia kapasitansseja ja Cg.

Vitaali osa mikroaaltovärähtelypiiristä voidaan koota yhdistämällä resonanssipiiri, jonka ekvivalenttipiiri on esitetty kuviossa 6, sähköstaattinen kapasitanssi C^ ja aktiivinen elementti, kuten transistori .

Kuvio 2 esittää mikroaalto-oskillaattorin olennaisen osan suoritusmuotoa, jossa mikroaaltotransistorina on ns. metallikoteloinen transistori, jossa kollektori on kytketty kuoreen. Edelleen on kuviossa 2 transistorin 5 kanta (B) yhdistetty johdinlevyyn 4, joka muodostaa sähköstaattisen kapasitanssin Cg» transistorin 5 kollektori (C) on yhdistetty metallilevyn 2 tasoon 2G, kuristinkela CH^ on yhdistetty transistorin 5 emitteriin (E) ja kuristinkela CHg on yhdistetty johtavaan levyyn k (kanta (B)), jolloin etujännitevirta on syötetty emitteriin (E) ja kantaan (B) kuristinkelan CH^ ja kuristinkelan CHg kautta.

n 64483

Metallilevy 2G kannattaa transistorin 5 ulkokoteloa, joka on pistetty loveen tai syvennykseen 5H lähellä metallilevyn 2 tason 2G päätä, samalla kun taso 2G nousee asteittain irti johdinarkista 7 sillä tavoin, että transistorin 5 tuottama lämpö tulee johdetuksi ulos läpi maajoh-don tason 2E ja johdinarkin 7 samalla kun taso 2G on muodostettu kapeaksi sillä tavoin, että sillä ei mikroaaltoaluella ole ohmista vastusta vaan impedanssi.

Aina ei ole tarpeen sijoittaa tasoa 2G rinnakkain tason 2B tämän-puoleisen sivun kanssa kunhan vaan taso 2G on sijoitettu erilleen osasta, joka toimii resonanssipiirinä korkealla taajuudella. Kuvio 2 esittää järjestelyn, jossa on käytetty rinnakkaista sijoitusta.

Värähtelyn ulostuloteho otetaan ulos kytkemällä antenni 9 transistorin kollektoriin (C). Antennin 9 toinen pää on suoraan yhdistetty kol-lektoriin (C) (kotelo), samalla kun toinen pää kulkee johdinarkkien 7 ja 8 lävitse työntyäkseen alaspäin pohjalevylle 6, joka toimii yhtenä elementtinä ulostulotehon säteilemiseksi avaruuteen.

Siinä osassa pohjalevyä 6, jonka lävitse antenni menee, on johdin-arkit 7 ja 8 (jotka on muodostettu esimerkiksi painettuina kupariarkkei-na) sähköisesti kytketty toisiinsa metalliputken 92 avulla, jolloin metalliputken 92 sisäpuoli on täytetty sylinterimäisellä eristeellä (välikappaleella) 91» jonka keskusta pitää neulanmuotoista (ohutta) antennia 9, joka kulkee eristeen 91 lävitse.

Kuviossa 7 esitettyyn mikroaaltovärähtelypiiriin kuuluu resonanssi-piiri ja aktiivinen elementti, kuten edellä selitettiin. Kuviossa 7 ovat 5, CH^, CHg, C ja C3 samoja elementtejä kuin edellä ja L on pituuden 1 omaavan rinnakkaisjohdon impedanssi kuvion 6 esittämässä ekvivalentti-piirissä Lo on metallilevyn 2 tason 2G suurtaajuusimpedanssi , R , Rg ja R^ ovat vastuksia, K on kytkin mittausinformaation tuottamiseksi ja E on tasavirtalähde, jolloin K koostuu käytännössä osasta elektronista piiriä, mutta piirustuksessa on esitetty ekvivalenttina.

Kuvio 8 esittää suurtaajuista ekvivalenttipiiriä kuvion 7 piirille. Kuviossa 8 ovat L, C, ja· 5 samat elementit kuin edellisissä piirustuksissa. CE ja CB ovat sähköstaattiset kapasiteetit transistorin b kollektorin ja emitterin ja kannan ja emitterin välillä.

Eräässä suoritusmuodossa metallilevyt 1 ja 2 ovat radiosondeissa normaalisti käytetyn l680 MHz värähtelyn tuottamiseksi siten suunnitel f 12 64483 lut, että metallilevy 1 on hopealla päällystettyä 0,3 mm paksua prons-silevyä (brass) ja metallilevy 2 on hopealla päällystettyä 1 mm paksuista pronssilevyä, metallilevyn 2 tason 2B leveydeksi on valittu 8 mm, pituus 1 on 25 mm, väli metallilevyn 1 tason IB ja metallilevyn 2 tason 2B välillä on H mm, metallilevyn 2 tasojen 2B ja 2E väli on U mm ja väli metallilevyn 1 tason 1C ja metallilveyn 2 tason 2 välillä on hyvin pieni. Metallilevyn 1 taso IB ja metallilevyn 2 taso 2E ovat mitoiltaan muodostetut lähes samoiksi kuin taso 2B. Metallilevyn taso 2G on mitoiltaan mudostettu esimerkiksi 5 mm x '25 mm x 1 mm (paksuus).

Dielektrisen kappaleen 3 likimääräiset mitat ovat 8 mm x 10 mm x 1,6 mm (paksuus) sen ollessa riittävän suuri siihen, että johdinlevyn 1» mitat ovat lähes puolet edellämainituista tai pienemmät, jolloin 2 mm 0 asetteluruuvi ib on riittävä aikaansaamaan sähköstaattisen kapasitanssin Cg·

Yleisesti sanoen mikäli sen elimen pinta, joka muodostaa kolmiulotteisen resonanssioskillaattorin, on päällystetty hyvin johtavalla aineella, ei ole välttämätöntä rajoittaa päällysteen alla olevaa ainetta pronssilevyyn, koska mikäli sen osan aineella, joka pitää värähtelylle aktiivista transistoria, on hyvä lämmönjohtokyky, ei ole tarpeen rajoittaa mainittua levyainetta pronssilevyyn.

Kuviot 9 ja 10 esittävät kuviossa 7 esitetyn piirin suoritusmuotoa, johon kuuluu resonanssipiiri, aktiivinen elementti, vastukset, kondensaattorit jne. Kuviossa 9 ja 10 on 21 vastus, 22 kondensaattori, 23 diodi, 2b IC-siru ja 25 transistori, muttei sama kuin edellä viitenumerolla 5 merkitty. Kuviot 9 ja 10 esittävät vastuksen, kondensaattorin, transistorin ja IC-sirun jne., jotka muodostavat yhdistetyn laitteen, havainnollisuuden vuoksi järjestettyinä samalle pohjalevylle 6, jolle kuvion 6 piirin muodostavat komponentit myös on sijoitettu. Kuviossa 1 esitetty piiri vastaa resonanssipiiriä ja muita osia perspektiivikuvana, jotka osat on esitetty keskiosassa kuvioissa 9 ja 10 esitettyä piiriä.

Kuvioiden 9 ja 10 esittämässä suoritusmuodossa johtimet on johdettu läpi reikien, jotka on tehty pohjalevyyn 6, levyn yhdeltä pinnalta toiselle kytkettäviksi johdinarkkiin 7 pohjalevyn toisella puolella, minne komponentit on sijoitettu. Johdinarkki 7 on etsattu sillä tavoin, että vain johdinkuvio-osat (mukaanluettuna osa, joka on yhdistettävä metallilevyn 2 maajohtimeen 2E) jäävät jäljelle. Johdinarkki 8 sillä puolella pohjalevyä, jolle komponentit on sijoitettu, on muodostettu jatku- 13 / . .64.4 8 3 vaksi kaksiulotteiseksi koko pohjalevyn pinnalle paitsi pieniä osia, joita on esitetty esim. kohdassa 26 kuviossa 10, jotka ovat 2...5 mm reikien ympärillä.

Täten painetun johdinarkin kaksiulotteinen, jatkuva järjestely tarkoittaa, että painettu johdinarkki on järjestetty täydelliseksi ja jatkuvaksi tason kaikkiin suuntiin, jolloin ei ole mitään kohtaa, jolla painettua piiriä ei olisi (paitsi pienet tilat johtimia varten reikien ympärillä), kun taas johdinmuotoisen painetun johdinpiirin suoraa tai käyrää järjestelyä ei tässä voida sanoa kaksiulotteiseksi ja jatkuvaksi. Siinä tapauksessa että ainakin keskiosassa pohjalevyä 6 on tila, jolle ei ole painettua johdinarkkia tai langanmuotoista painettua, leveydellä varustettua, suoraa tai käyrää johdinarkkia, painetun johdinarkin sanotaan seuraavassa selityksessä olevan osittaisen.

Vaikka on pyritty siihen, että osien kytkentäjohtimet eivät tulisi oikosulkuun johdinarkin kanssa, useita osia on sijoitettu harvakseltaan johdinarkille 8 niin, että ne peittävät vain osia, jotka vastaavat tason osien varjoaineita. Täten esimerkiksi vastusten eristys jne. on huonompi kytkentäjohtimia lukuunottamatta, niin että on tarpeen varustaa osien pääosa eristysvaipalla tarkoituksella estää muiden osien kuin kytkentä-johtojen sähköinen kosketus johdinarkkiin 8. Täten painettu johdinarkki 8 on sähköisesti yhdistetty kolmiulotteiseen resonanssipiiriin, joka on muodostettu toisella puolelle tasoa kuin painettu johdinarkki 8, tai johdinarkkiin 7» joka on sähköisesti yhdistetty kolmiulotteiseen resonanssipiiriin (tässä sana sähköisesti tarkoittaa "suurtaajuisesti" johtavaa).

Kuten nähdään kuvioista 9 ja 10 on tässä pohjalevy 6 tehty pyöreäksi. Tämä pyöreä muoto on valittu käytännön vaatimusten mukaisesti radiosondien perustasotyyppisissä antenneissa jolloin esilläolevassa keksinnössä tämän pyöreän levyn säteeksi on valittu noin neljännes vä-rähtelyaallonpituudesta, niin että johdinarkin 8 muoto, joka on täysin sijoitettu pohjalevyn 6 yhdelle sivulle, on myös pyöreä levy, joka säde vastaa neljännestä värähtelyaallonpituudesta, samalla kun antennin 9 pituus, joka on keskellä johdinarkkia 8 suorassa kulmassa tähän nähden, on myös valittu noin neljännekseksi värähtelyaallonpituudesta. Johtavan arkin 8 tehtävänä on toimia yhtenä säteilyelimenä, jolloin oleellisesti maatasotyyppiä oleva antenni on koostunut johtavasta arkista 8 ja antennista 9. Edelleen on osoittautunut, että ei tapahdu käytännöllisesti katsoen mitään sellaista vaikutusta, joka häiritsisi tämän maatasoanten-nin ominaisuuksia siinäkään tapauksessa, että osat on sijoitettu harvaan 1,1 64483 johdearkille 8, joka on täysin levitetty suuren pinta-alan tasoon.

Yleensä ei aina ole tarpeen, että pohjalevyn 6 mitat vastaavat johdearkin 8 sädettä, joten pohjalevy voi olla sen mittainen, että siinä painetun johdearkin 8 peittämän osan ulkopuolella on osa, joka ei ole johdearkin 8 peittämä, kun pohjalevyn säde on suurempi kuin neljännes aallonpituudesta. Edelleen voi eri osia tarpeen mukaan olla asennettu sille osalle pohjalevyä, joka ei ole painetun johdearkin peittämä.

Ei yleensä aiheudu mitään pulmia siitä, että piirin elimet on asennettu samalle sivulle pohjalevyä, jolle on sijoitettu metallilevyt 1 ja 2 käsittävä resonanssipiiri.

Kuvio 11 esittää esimerkkinä edellä mainitulla tavalla kootun värähtelypiirin ominaiskäyriä. Kuviossa 11 abskissana on lämpötila (ympä-ristölämpötila avaruudessa, jossa värähtelypiiriä käytetään), ja ordi-naattana on värähtelytaajuus (kuvion yläosassa) ja värähtelyteho (antennin ulostulo kuvion alemmassa osassa), samaa abskissa-asteikkoa on käytetty molemmille ominaiskäyrille. Kuten voidaan nähdä kuvion 11 esittämästä diagrammasta, toiminta on huomattavan stabiilia ja tyydyttävää kysymyksen ollessa värähtelytaajuudesta samoinkuin värähteiytehosta niinkin laajalla lämpötila-alueella kuin ~50°C. . .+ 50°C .

Kokeet ovat osoittaneet, että värähtelytaajuutta voidaan asettelemalla muuttaa ainakin + 80 MHz sähköstaattisten kapesitanssien ja Cg avulla. Tässä tapauksessa on myös mahdollista asetella värähtelytaajuutta laajemmalla alueella asettelemalla samalla kertaa sähköstaattista kapasitanssia C^·

Kuvio 12 esittää toista suoritusmuotoa metallilevylle 2 kuin mitä esitettiin kuvioissa 2 ja 3- Tässä suoritusmuodossa metallilevy 1 on muodostettu samalla tavoin kuin kuvioiden 2 ja 3 esittämässä suoritusmuodossa, kun taas tasoa 2G vastaava osa transistorin 5 pitämiseksi kuvion 2 esittämässä tapauksessa suuntautuu tasosta 2E metallilevyn 1 sisäpuolelta tämän levyn ulkopulelle kuvion 12 esittämässä suoritusmuodossa, niin että se on yhteydessä osaan 2K kuviossa 12. Toisin sanoen kuvion 12 suoritusmuodossa johdearkkiin 7 liimattu maajohto ei ole jaettu kuten kuvioissa 2 ja 3· Sellainen rakenne kuin metallilevy 2 on sopiva mikroaaltotransistorisovellutuksessa, jonka kollektori on eristetty kotelosta. Elementit, joita on osoitettu muilla viitemerkeillä kuin 2K ovat vastaavasti ekvivalenttisia samoilla viitemerkeillä esitettyjen, kuvion 2 elementtien kanssa.

15 64483

Kuvion 12 esittämässä suoritusmuodossa transistori 5 on kiinnitetty osaan 2K, joka suuntautuu metallilevyn 1 ulkopuolelle, samalla kun transistorin 5 kollektori (C) on sähköisesti yhdistetty tason 2K pisteeseen (osoitettu viitemerkillä 2K1 kuviossa 12) jonkin verran pituutta omaavalla johtimella 51. Tällä kollektorin yhdistämisjohdolla 51 on jonkin verran impedanssia mikroaalto-alueella samalla tavoin kuin tasolla 2G kuviossa 2, niin että se vaikutukseltaan vastaa impedanssia Lo kuviossa 7. Kuvion 12 esittämässä suoritusmuodossa transistori 5 on sijoitettu tasolle 2K, joka on erotettu metallilevyn 1 tasosta 1B ja metallilevyn 2 taso 2B toimii resonanssipiirinä suurtaajuudalla samalla tavoin kuin kuvion 2 esittämässä suoritusmuodossa. Edelleen, esilläolevassa tapauksessa antenni 9 on haaroitettu suoraan transistorin 5 kollektorista (C) ilman johtimen 51 välitystä samalla tavoin kuin on esitetty kuviossa 9. Edelleen, kuvion 12 esittämässä suoritusmuodossa osan 2K ympärillä oleva osa, jolle transistori 5 on asennettu, toimii lämmön säteilylevynä transistorin 5 tuottaman lämmön säteilyä varten.

Kuten on osoitettu kuviossa 12, on pohjalevyn 5 molemmille sivuille muodostettu johdearkit 7 ja Θ, jolloin metallilevyn 2 taso 2E on kiinnitettv läheiseen kosketukseen johdearkin 7 kanssa samalla tavoin kuin on esitetty kuviossa 2. Täten kuvion 12 mukainen suoritusmuoto voi olla asennettu samalla tavoin kuin on esitetty kuviossa 9 ja 10. Tässä tapauksessa on suhde tason 2B keskijohtimena ja tason 2E, maajohtona, välillä, suhde tason 2B, keskijohtimena ja tason 1B, maajohtona, välillä, suhde tasojen 2C ja 1C välillä, suhde tason 2B toiselta puolen ja dielektrisen kappaleen 3 ja johdelevyn 4 välillä toiselta puolen, suhde antennin 9 ja johdearkkien 7 ja B välillä jne. ekvivalenttien kuviossa esitetyn suoritusmuodon kanssa. Edelleen, kuviossa 6 esitetty resonanssipiiri, kuviossa 7 esitetty mikroaaltovärähtelypiiri ja kuviossa 8 esitetty ekvivalenttipiiri ovat ekvivalenttisesti toimivia kuvion 12 esittämässä suoritusmuodossa, jolloin toimintaominaiskäyrät myös ovat ekvivalentti-siä kuviossa 11 esitettyjen kanssa.

Ei:;ainoestaan kuvion 2 esittämässä suoritusmuodossa vaan myös kuvion 12 eisttämässä suoritusmuodossa sama affekti esillä olevalla keksinnöllä voidaan saada myös jos taso 2C metallielvyn 2 päässä on taivutettu suorassa kulmassa alaspäin tasosta 2B, niin että se on yhdensuuntainen tason 1C kanssa, kuten on esitetty kuviossa 13. Tässä tapauksessa tason 2B pää on vapaa pää ja sen vuoksi taso 2C ei ulotu tasoon 2E.

« 16 64483 /

Edelleen, kuviossa 2 sekä 12 esitetyissä suoritusmuodoissa värähtely-ulostulo on suoraan otettu transistorin 5 kollektorista, jolloin molerrmissa suoritusmuodoissa metallilevy 1 peittää neljä sivua (viisi sivua on peitetty, kun otetaan huomioon metallilevyn 2 taso 2E) sillä tavoin, että säteilyener-gia on suojattu suuntaan, jossa metallilevyjä on, niin että virransyöttö antenniin 9 on hyvin tehokasta.

Täten virransyötön tehokkuutta voidaan yhä parantaa ja säteilyenergia on yhä voimakkaampaa siinä tapauksessa, että kuvion 2 esittämää suoritusmuotoa modifioidaan sillä tavoin, että metallilevyn 1 avoin sivu (sivu, jolle transistori 5 on asennettu) on suojattu metallitasolla 10, samalla tavoin kuin kuvion 14 esittämässä suoritusmuodossa. Kuviossa 14 taso 13 ei ulotu tasoon 2E, samalla kun sanomattakin on selvää, että kun taso 13 ulottuu tasoon 2E, jolloin suurempi osa on peitetty, joten saavutetaan parempi tehokkuus.

□sa, johon värähtelylle aktiivinen transistori on kiinnitetty kuvion 14 esittämässä suoritusmuodossa, vastaa samaa osaa kuin kuvion 5 ja tästä johtuen kuvion 2 esittärrässä suoritusmuodossa, jolloin myös kuvion 12 esittärrässä suoritusmuodossa metallilevyn 1 tason 1B etusivu on peitetty metallilevyllä 13, niin että muodostuu resonanssipiiri, jolla säteilytehokkuutta on paljon parannettu.

Vaikka kuviossa 10 pohjalevy 6 on esitetty ympyränmuotoisena, ei pohja-levyn 6 muoto yleensä ole rajoitettu ympyränmuotoon. Kuvio 15 esittää suoritusmuodon, jossa pohjalevyllä 6 on neliön muoto. Elimet, joita kuviossa 15 on merkitty viitenumeroilla 6, 9, 91, 92, 21, 22, 23, 24, 25 ja 26 vastaavat elimiä joita kuvioissa 9 ja 10 on merkitty samoilla viitenumeroilla. Kuvio 15 esittää suoritusmuotoa pohjasta katsottuna, jolloin etukuva likimain vastaa kuvion 9 esittämää.

Erona kuvioiden 15 ja 10 esittämien suoritusmuotojen välillä on se, että kuviossa 15 esitetyssä suoritusmuodossa painettu johdearkki 81, joka on muodostettu pohjalevylie 6, on levytetty säteettäin osasta, johon antenni 9 on sijoitettu, pitkin neljää suuntaa suorassa kulmassa, kun taas kuvion 10 esittämässä suoritusmuodossa painettu johdeniiriarkki Θ an täysin muodostettu yli pohjalevyn 6 yhden sivun. Edelleen, kuvion 15 esittämässä suoritusmuodossa kunkin neljän säteittäisen painetun johdinarkin Θ1 pituus vastaa neljännestä aallonpituudesta, jolloin johdearkki Θ1 muodostaa tehokkaan maatasotyyppiuen antennin yhdessä antennin kanssa, jonka pituus vastaa neljännestä aallonpituudesta.

Edelleen, kuvion 15 esittämässä suoritusmuodossa elimet, kuten vastus 21, kondensaattori 22, diodi 23, IC-siru, transistori 25 (ei yllä mainittu värähtelyaktiivirien) jne. on asennettu pohjalevyn sille osalle, jolle ei ole muodostettu painettua johdearkkia 81. Tämän johdosta kuvion 15 esittämässä 17 ( ! 64483 ,! suoritusmuodossa ai alkuunkaan ole mikään sristyspulmia, kun kuvioiden 0 ja 10 esittämissä suoritusmuodoissa tarvitaan joitakin vastatoimenpiteitä, koska näissä on mahdollisuus oikosulkuun tai; huonoon eristykseen osien johtimien (itse osien kohdalla joissakin olosuhteissa) ja painetun johdaarkin 6 välillä.

Pohjalevyn 6 ulottuvuus kuvion j5 esittämässä suoritusmuodossa on pienempi kuin kuvion 9 esittämässä puoritiismuodossa. Tämän johdosta voidaan pohjalevyaineen pinta-ala saada taloudellisemmaksi, koska on paljon taloudellisempaa raaka-aineesta leikata neliönmuotoisia paloja kuin ympyränmuotoisia paloja.

Edelleen, samalla tavoin kuin kuvion 9 esittämässä suoritusmuodossa myös kuvion 15 esittämässä suoritusmuodossa on mahdollista tehdä osa pohjalevyä sellaiseksi, että se ei ole peitetty painetulla johdearkilla 51, nimittäin sen osan ulkopuolelta, joka on pohjalevyllä 6 ja joka muodostaa tahokkaan maatasotyyppisen antennin, sillä tavoin, että asennettavat osat sijoitetaan tälle peittämättömälle osalle.

Edelleen, muunnoksena kuvion 15 esittämälle suoritusmuodolle voi Iclme painettua johdearkkia 81 olla sijoitettu säteettäisesti levyn keskustasta kolmeen suuntaan, jotka pvat 120° kulman päässä toisistaan, jolloin voidaan saada maatasotyyppinen antenni, 'jolla on sama tehokkuus kuin kuviossa 15 esitetyllä. Tässä tapauksessa pohjalevy voidaan muodostaa kolmioksi sikäli kun on käytettävissä tarpeellinen osa eri osien asentamiseksi, jolloin samalla tavoin painetun johdearkin 81 ulkopuolelle jäävää peittämätöntä pohjalevyn osaa voidaan suurentaa ja tämän osan ei tarvitse olla kolmio, koska johdearkilla peritetty osa on kolmio.

Edelleen, kuviossa 15 ovat maatasotyyppisen antennin muodostavat johde-arkit 81 suoria Ja ne on muodostettu diametraalisesti suhteessa keskellä olevaan antenniin 9, kuitenkaan ei aina ole tarpeen, että johdearkit 01 ovat suoria ja ne voivat olla käyriä, samalla kun ei aina ole tarpeellista, että tarkkaa symmetriaa ylläpidetään joka kohdassa ja johdearkki 81 voi olla muodostettu karkeasti tasapainoitattuihin kohtiin, jolloin karkeasti tasaoainoitettu alue ja muoto on laajalla alueella sillä tavoin, että riittävä tehokkuus käytännön sovellutuksissa voidaan saavuttaa, pienet poikkeamat voidaan jättää huomioonottamatta.

Yleensä pohjalevyn ympyrämuoto, se, peittääkö johdearkki, joka on muodostettu yhdelle sivulle pohjalevyä ja toimii osana maatasotyyppistä antennia, täysin koko pinnan kaksiulotteisesti ja jatkuvasti, johdearkin konkreettinen 18 64483 muoto, kun pohjalevy on täysin peitetty, kun o*at peittävät johdearkkia riippumatta siitä, onko pohjalevy peitetty kokonaan tai osittain (jolloin on olennaista, että osat on sijoitettu harvakseltaan johdearkille), se, onko pohja-levyn pyöräe muoto sama tai suhteellinen johdearkin muotoon riippumatta siitä, onko pohjalevy täysin tai osittain peitetty ja se, onko johdearkin ulkopuolella osia, jotka eivät ole johdearkin peittämät, se, onko johdearkki muodostettu kaksiulotteisena ja jatkuvana täi osittaisena, ovat kaikki seikkoja,jotka voidaan toteuttaa toisistaan riippumattomasti sillä tavoin, että eri suoritusmuodot voidaan saada aikaan eri seikkojen ja olosuhteiden yhdistelmillä.

Ulkopuolisen johteen yksi sivu 2E, joka edellä selitettiin kuvioon 2 liittyen, on sähköisesti identtinen johdearkin 7 kanssa, joka on levitetty pohja-levylle 6 maajohtona, jolloin sikäli kuin keinot transistorin 5 kiinnittämiseksi on teknillisesti ratkaistu (kuviossa 2 esitetyn tason 2E konstruktio tukena ja suurtaajuusimpedanssielimenä), ei ole tarpeen, että metallilevyjen 1 ja 2 muoto olisi sellainen kuin on estietty kuviossa 3 ja edellämainitut keinot ovat verrattavissa valinnaisen muotoiseen elementtiin mikäli se näyttää (melkein] täydellisesti suljetulta kotelolta tai kotelolta, joka on avoin enintään yhdeltä sivulta. Esimerkiksi itse johdearkki 7 vei olla sijoitettu muotoon.

Tarkoituksella soveltaa havaintojen tekoon käytettyyn radiosondiin käytetään kytkentäelementtiä, joka käsittää transistoreitä ja muita suosittuja puolijohde-elimiä, tätä kytkintä on kuviossa 7 merkitty viittausmerkillä K.

Tämä kytkentäelementti on toteutettu esimerkiksi värähtelyn estopiirin transistorilla, jolloin tämän värähtelyn estopiirin värähtelyperiodi määrätään eri sääilmiöiden, kuten lämpötilan, kosteuden ja ilmanpaineen jne. mittaustuloksen avulla, jolloin piiri on siten suunniteltu, että kuviossa 7 kuvattu kytkin K toistaa kytkennän ja katkaisun sillä tavoin, että sen periodin toistoluku, jolloin tytkin'K on avoinna, edustaa kunkin sääilmiön mitta-arvoa (tällöin rnikroaaltosignaaliulostulo on nolla, kun kytkin K on avoinna ja sen voksi se mikä havaitaan, on sen periodin toistoluku, jonka aikana mikroaaltosignaalin ulostulo on nolla). Edelleen on edullista, että aikaväli, jonka aikana mikro-aaltosignaalin ulostulo on nolla, olisi jokseenkin pieni.

Transistori 5, joka on selitetty jokaisessa suoritusmuodossa, voi olla joko erillinen tai yhdistetty piirin muihin toimintoihin IC-sirun avulla.

19 6448 3

Edellä selitetty, esilläolevan keksinnön mukainen mikroaaltovärähtelijä tarjoaa seuraavia etuja, kun sitä käytetään kompaktina oskillaattorina radiosondia varten.

(a) Oskillaattori voi olla koottu tavanomaisista huokeista elimistä ja aineista. Edelleen saatavissa oleva dielektrinen aine keskijohtimen ja maajohtimen kiinnittämiseksi toisiinsa ei ole niin kallista kuin siinä tapauksessa, että sitä käytetään normaalissa mikroaalto-oskillaattorissa, niin että ei tapahdu sähkömagneettisen aallon dielektristä häviötä samalla kun dielektrisen aineen ominaisuuksiin ei vaikuta lämpötilan vaihtelut ja edelleen paino on pienempi kuin tavanomainen dielektrisen aineen painon puuttuessa.

(b) Värähtelytaajuutta voidaan asetella huomattavan helposti asettelemalla kahden metallilevyn välistä etäisyyttä tai etäisyyttä maajohdon ja metalli-levyjen välillä samalla kun ei käytetä kallista säädettävää kondensaattoria, jolla on pienet dielektriset häviöt tavallisella mikroaaltoalueella, niin että lämpötilan heilahtelujen johdosta ei tapahdu dielektrisiä häviöitä eikä taajuuden muuttumista.

(c) On mahdollista toteuttaa sähköstaattisen kapasiteetin hienosäätö, mikä on yksi olosuhteista värähtelytaajuuden määräämiseksi ja sen vuoksi on mahdollista helposti toteuttaa värähtelytaajuuden hienosäätö.

(d) On mahdollista helposti asetella värähtelyteho tietyllä alueella hieman poikkeuttamalla (siirtämällä) johdelevyä, joka on sijoitettu keskeiselle joh-delevylle dielektrisen aineen välityksellä.

(e) Keskijohdin on sijoitettu juuri keskelle ylemmän ja alemman maajohdon väliin sillä tavoin, että impedanssi keskijohtimen ja ylemmän maajohdon välillä on lähes sama kuin impedanssi keskijohtimen ja alemman maajohdon välillä, niin että jos keskijohdin siirtyy ylöspäin tai alaspäin tärinästä tai iskusta johtuen impe-danssipoikkeama keskijohtimen ja ylemmän maajohdon välillä on sama kuin impedanssi-poikkeaman itseisarvo keskijohtimen ja alemman maajohdon välillä mutta merkiltään vastakkainen ja sen vuoksi yhteisen impedanssin poikkeama on käytännössä hyvin pieni, niin että sen tärinän tai niiden iskujen vaikutus, joita havaintopallon mukana lentävään mikroaalto-oskillaattoriin ilmassa kohdistuu, on käytännössä hyvin pieni.

(f) Väli keskijohtimen vapaan taivutetun pään ja ulomman maajohdon välillä on lähes sama taivutetun pään yläreunasta alareunaan, niin että siinäkin tapauksessa että keskijohtimen vapaa pää poikkeaa ylös ja alas ulkopuolisen tärinän ja iskujen vaikutuksesta, näiden välien muutoksesta johtuva muutos sähköstaattisessa kapasiteetissa on niin pieni, että ulkopuolisen tärinän 64483 2 0 tai iskujen vaikutus värähtelytaajuuteen on varsin pieni.

(g) Maajohdot ovat profiililtaan L-muotoisia tai C-muotoisia samalla kun keskijohtimet ja maajohdot on kiinnitetty pohjalevylle, yhdistettynä yhdeksi kappaleeksi, niin että lujuus tulee pidetyksi riittävän suurena pohja-levyn pinnan suuntaista voimaa vastaan.

(h) Maajohdot ovat kannenmuotoisia tai kotelonmuotoisia, niin että ne sisältävät keksijohtimen sisällään, joten sähkömagneettisen aallon säteily keskijohtimesta ulospäin on estetty sillä tavoin, että värähtelytaajuuden ulkonaisista olosuhteista johtuva poikkeama on hyvin pieni.

(il Antenni (pääasiallinen primäärinen säteilyelementti) on suoraan kytketty värähtelyälementin värähtelypisteeseen, jolloin ei ole mitään syöttö-johtoa virransyöttöpisteeseen, joten ei tapahdu mitään epäsovituksesta johtuvaa häviötä.

(j) Antenni on suoraan kytketty transistorin kollektoriin ottamaan ulos värähtelyulostulo samalla kun värähtelytaajuuden määräämiseksi oleva resonanssipiiri on kytketty kantapiiriin hyvin hienon kapasiteetin kautta, antenni ei ole suoraan kytketty resonanssipiiriin, niin että värähtelytaajuuden suhteellinen antennin ulkoisten olosuhteiden poikkeamasta johtuva poikkeama on pienempi esilläolevan keksinnön mukaisessa järjestelmässä kuin kuviossa 1 esitetyssä järjestelmässä, jossa värähtelyulostulo osittain otetaan rBsonenssi-piiristä.

(k) Värähtelytaajuuden määräämiseksi oleva resonanssipiiri on kytketty kantaan hyvin hienolla kapasitanssilla, niin että sen hajakapasitanssin poikkeaman vaikutus resonanssipiiriin jota esiintyy kantapiirissä jänniteheilahte-lusta, lämpötilan heilahtelusta yms. johtuen, on hyvin pieni, joten jännite-poikkeamasta johtuva värähtelytaajuuden poikkeaman määrä on 1/2...1/3 siitä, mikä se on kuvion 1 esittämässä muodossa, jossa resonanssipiiri, joka käsittää liuska johdon ja kapasitanssin, on suoraan kytketty transistorin kantaan.

(l) Aktiivinen värähtelyelementti on sijoitettu asemaan, joka on suur-taajuisesti riippumaton värähtelytaajuuden määrämistä varten olevasta resonanssi-piiristä, niin että värähtelytaajuus on stabiili.

(m) Pisteet värähtelytaajuuden, värähtelyn ulostulon jne. asettelemi-seksi ovat kaikki samassa sähköpotentiaalissa (tasavirtamielessä maapotentiaalissa) vain johdelevy 4 suoritusmuodossa on riippuneton ulkoisesta konstruktiosta tasavirtamielessä), niin että jos ruuvimeisselillä tai senkaltaisella 21 64483 asettelun aikana työkalu erehdyssä tulisi kosketukseen tällaisen pisteen kanssa, ei tapahdu sähköistä vahingoittumista aktiivisessa värähtelyelemen-tissä (transistorissa).

(n) Elintä, joka siirtää antennitehon ulos käytännössä käytetään pohjalevynä piirielementtien asentamisessa, niin että verrattuna tavanomaiseen järjestelmään, jossa antennielin ja piirielimien asennuselin ovat eri elimiä, tehokkaampia ovat ei ainoastaan konstruktiivinen tilankäyttö vaan myös antennin ulostulo-ominaisuudet, jolloin antennin teholliseen ominais-käyrään ei vaikuteta silloinkaan, kun piirielimet on sijoitettu harvaan levylle.

(o) Värähtelytransistori on asennettu metallilevylle, joka on paljas ulospäin, niin että tuotettu lämpö säteilee ulos tehokkaasti.

(p) On riittävä, kun käytetään vain pientä määrää elimiä, jotka kokonaisuudessaan ovat keveitä, mitään erityisen kallista elintä ei tarvita eikä mitään erikoisprosessia tarvita kokoonpanossa eikä säädössä, niin että kompakti ja kevyt piiri saadaan aikaan taloudellisesti rutiinitoiminnalla, piiri joka on varsin sopiva kertakäyttöön ja asennettavaksi lentävään kappaleeseen.

Kuten edellä selitettiin, esilläolevan keksinnön mukainen mikroaalto-oskillaattori on erinomainen lämpötilaominaisuuksiltaan, tärinänkesto-ominaisuuksiltaan ja iskunkesto-ominaisuuksiltaan ja lisäksi se on kompakti, kevyt ja huokea ja siten sopiva käytettäväksi radiosondeissa. Paitsi radio-sondia, joka lentää korkealle ilmaan suorittamaan havaintoja, kuten alussa selitettiin, eräässä toisessa tarkoituksessa lentävä kappale pidetään suhteellisen alhaalla ilmassa maahan kiinnitetyllä langalla tarkoituksella toteuttaa havaintoja sääolosuhteista, ilman sisältämän kaasu: tilasta ja muista ilmakehän tilaa kuvaavista sekoista ja myös tähän tarkoitukseen voidaan esilläolevaa keksintöä soveltaa.

Vaikka keksinnön tarkoituksena mainittiin olevan mikroaalto-oskillaattorin luominen radiosondia varten, ei tällä ole ollut tarkoitus kieltää, etteikö esilläolevan keksinnön mukaista mikroaalto-oskillaattoria voitaisi käyttää muihinkin tarkoituksiin kuin radiosendeihin. Mitä tulee selitettyihin aineisiin, prosessiin taajuuteen jne. voidaan yleensä käyttää myös muita aineita, prosesseja, taajuuksia kuin selitettiin siinä tapauksessa että keksinnön kohdetta käytetään muihin sovellutuksiin kuin radiosondeihin.

Claims (13)

22 6 4 4 8 3

1. Mikroaalto-oskillaattori, joka käsittää resonanssipii-rin, aktiivisen elementin (5), muita piirielementtejä ja pohja-levyn (6), tunnettu siitä, että resonanssipiiri on kolmiulotteinen kotelomainen kappale (1, 2), joka on asennettu pohja-levylle (6) ja jossa on useita pintoja, että kolmiulotteisen kappaleen sisällä sen pinnasta (2B) ulkonee elin (2C) yhdensuuntaisena pohjalevyn kanssa, jossa elimessä (2C) on vapaa pää vastapäätä toista kolmiulotteisen kappaleen pintaa (IB; 2E), että ainakin pinta kolmiulotteisessa kappaleessa ja ulkonevassa elimessä (2C) ovat johtavia ja kolmiulotteisen kappaleen yksi pinta on sähköisesti liitetty johtimeen (7), joka on muodostettu pohjalevyn (6) pinnalle, ja värähtelevä aktiivinen elementti (5) on asennettu kolmiulotteisen kappaleen ulkopuolelle ja sen signaaliulostuloelektro-di (C) on kytketty suurtaajuusimpedanssin (2G; 51) kautta siihen kolmiulotteisen kappaleen pintaan, joka on liitetty pohjalevyllä (6) olevaan johtimeen (7) ja antennielementtiin (9), joka tunkeutuu johtimen (7) pohjalevyn (6) ja johtimen (8) läpi, joka muodostaa antennin osan pohjalevyn toisella sivulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mikroaalto-oskillaattori, tunnettu siitä, että resonanssipiiriin kuuluu ensimmäinen (1) ja toinen (2) osa, jolloin ensimmäisessä osassa (1) on kolme suorakulmiota (1A, 1C, 10), joiden kunkin yksi sivu on yhdistetty yhden suorakulmion (1B) kolmeen sivuun samalla kun toisessa osassa (2) on kaksi suorakulmiota (2B, 2E), joiden yksi sivu on yhdistetty yhden suorakulmion (2A) kahteen toisiaan vastapäätä olevaan sivuun, että ensimmäisen osan yksi pinta (1A) on yhdistetty läheiseen kosketukseen toisen osan yhden pinnan (2A) kanssa muodostamaan avoin kotelon muotoinen, viisipintainen kappale, jolloin toisen johteen yhtä pintaa (2C) käytetään elimenä, jonka vapaa pää ulkonee kotelonmuotoisen kappaleen sisäpuolelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mikroaalto-oskillaattori, tunnettu siitä, että resonanssipiiriin kuuluu ensimmäinen ja toinen osa (1), jolloin ensimmäisessä johteessa on neljä suorakulmiota (1A, 1C, 1D, 1J), joiden kunkin yksi sivu on yhdistetty yhden suorakulmion (1B) neljään sivuun, kun taas toisessa osassa 23 6 4 4 8 3 (2) on kaksi suorakulmiota (2B, 2E), joiden yksi sivu on yhdistetty yhden suorakulmion (2A) kahteen, toisiaan vastapäätä olevaan sivuun, että ensimmäisen osan yksi pinta (1A) on yhdistetty läheiseen kosketukseen toisen osan yhden pinnan (2A) kanssa muodostamaan suljettu tai puolittain suljettu kotelormuotoinen kappale, jolla on kuusi pintaa, jolloin toisen osan yksi pinta (2C) on tehty elimeksi, jonka vapaa pää ulkonee kotelonmuotoisen kappaleen sisäpuolelle.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mikroaalto-oskillaattori, tunnettu siitä, että elin (2C), joka ulkonee resonanssipii-rin muodostamiseen käytetyn kolmiulotteisen kappaleen sisäpuolelle on järjestetty keskeiseen asemaan kolmiulotteisen kappaleen ylemmän osan (1) ja kolmiulotteisen kappaleen läheisessä kosketuksessa pohjalevyn (6) kanssa olevan osan (2) väliin.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mikroaalto-oskillaattori, tunnettu siitä, että resonanssipiirin muodostamiseen käytetyn kolmiulotteisen kappaleen sisälle ulkonevan elimen (20 pään naapuruuteen on sijoitettu pinta (2E), joka on sähköisesti yhdistetty pohjalevyn (6) kanssa läheisessä kosketuksessa olevaan kolmiulotteisen kappaleen pintaan (2e) sillä tavoin, että väliä pinnan (2E) ja elimen (20 pään välillä voidaan muuttaa.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mikroaalto-oskillaattori, tunnettu siitä, että kolmiulotteinen piiri on siten suunniteltu, että väli kolmiulotteisen piirin sisään ulkonevan elimen (2C) vapaan pään ja kolmiulotteisen piirin ulkokotelon osan (1) välillä on muuteltavissa ja aseteltavissa.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mikroaalto-oskillaattori, tunnettu siitä, että resonanssipiirin muodostavan kolmiulotteisen kappaleen sisälle ulkonevan elimen päähän on asennettu pieni johdekappale (4) puolikiinteällä tavalla (15) dielektrisen aineen (3) välityksellä.

8. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen mikroaalto-oskillaattori, tunnettu siitä, että resonanssipiirin muodostavan kolmiulotteisen kappaleen ulkopuolelle ja osaan, joka muodostaa o-san pohjalevyä (6) tai kolmiulotteista kappaletta ja joka on samassa sähköpotentiaalissa kuin pohjalevy (6), suurtaajuusimpedanssin omaavan johde-elimen (2G) välityksellä on asennettu sen tyyppinen 24 64483 aktiivinen värähtelyelementti (5), jossa ulostulosignaalin tuottava elektrodi (C) on kytketty ulkokoteloon.

9. Patenttivaatimusten 1 ja 3 mukainen mikroaalto-oskillaattori, tunnettu siitä, että resonanssipiirin muodostavan kolmiulotteisen kappaleen ulkopuolella olevaan osaan ja osaan (2K), joka muodostaa osan pohjalevyn tai kolmiulotteisen kappaleen johteesta ja on samassa sähköpotentiaalissa kuin pohjalevyn (6) johde (7) ja on rakenteellisesti kytketty johteeseen yhtenä kappaleena, on asennettu aktiivinen värähtelyelementti (5), jonka signaalin ulostuloelektrodia ei ole yhdistetty ulkokoteloon, että aktiivisen värähtelyelementin signaalin ulostuloelektrodiin yhdistetty impe-danssijohto (51) on kytketty osaan (2K1), joka konstruktiivisesti on yhtenä kappaleena yhdistetty kolmiulotteiseen kappaleeseen.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mikroaalto-oskillaattori, tunnettu siitä, että pohjalevylle (6) osaksi tehollista antennia levitetty johdin (8) on kaksiulotteisesti jatkuva.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen mikroaalto-oskillaattori, tunnettu siitä, että kaksiulotteisesti jatkuvalle joh-timelle (8), joka on muodostettu osaksi tehollista antennia, on harvaan sijoitettu piirielimiä.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mikroaalto-oskillaattori, tunnettu siitä, että keskiosassa pohjalevyä, jolle johdin (8) on levitetty osana tehollista antennia, on osa (91), joka ei ole johteella peitetty.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen mikroaalto-oskillaattori, tunnettu siitä, että piirielimiä on asennettu siten, että ne ovat harvasti sillä levitetyllä johteella (8), joka muodostaa osan tehollista antennia. 25 6 4 4 8 3 Patenkrav