RU11942U1 - Сверхвысокочастотный диод - Google Patents

Abstract

Сверхвысокочастотный диод, содержащий расположенные в корпусе соосно два резонатора, один из которых коаксиальный, а другой - цилиндрический, в торцевой части снабженный окном связи, и полупроводниковую структуру, одной протяженной стороной прижатой для обеспечения контакта к торцу центрального проводника коаксиала, отличающийся тем, что вторая протяженная сторона полупроводниковой структуры прижата для обеспечения контакта к внутренней стороне торца цилиндрического резонатора, причем его боковая сторона одновременно является внешним проводником коаксиального резонатора.

Description

СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ДИОД

Полезная модель относится к полупроводниковой технике и может быть использована для получения стабильных по частоте колебаний в узкой полосе коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн.

Известен сверхвысокочастотный диод/М.С. Гусятинер, А. И. Горбачев. Полупроводниковые сверхвысокочастотные диоды. М.: Радио и связь, 1983, с. 156/, корпус которого состоит из цилиндрической керамической втулки, двух металлических крышек и металлического кольца для обеспечения электрического соединения одной из крышек с щ)ужинным вводом, приплавленным к кристаллу полупроводника, закрепленного на внутренней поверхности другой крышки.

Однако для даьшого диода при работе на гармониках характерным является низкий КПД.

Известен сверхвысокочастотный диод /патент Р.Ф. N2019902, МКИ:ПОЗВ7/14/, содержащий расположенные в корпусе два коаксиальных соосных резонатора и полупроводниковые кристаллы, размещенные равномерно между краями торцов центрального проводника первого резонатора и экранного проводника второго резонатора.

Недостатком этого устройства также является низкий КПД при работе на гармониках.

Наиболее близким к заявляемому является сверхвысокочастотный диод /Полезная модель РФ N5304, МКИ:НОЗВ 7/14/, содержащий расположенные соосно в корпусе два резонатора, один из которых выполнен коаксиальным, а другой - цилиндрическим, с имеющимся в торцевой части окне связи, и кольцевую полупроводниковую структуру, размещенную между краями торцов центрального проводника коаксиального резонатора и стенкой второго резонатора.

МКИ: H03B7/14

Недостатком такого устройства также является низкий КПД при работе на гармониках.

Задачей полезной модели является увеличение коэффициента полезного действия /КПД/ сверхвысокочастотного диода при его работе на третьей гармонике основной частоты автоколебаний.

Поставленная задача достигается тем, что в сверхвысокочастотном диоде, содержащем расположенные в корпусе соосно два резонатора, один из которых коаксиальный, а другой цилиндрический, в торцевой части снабженный окном связи, и полупроводниковую структуру, одной протяженной стороной прижата для обеспечения контакта к торцу центрального проводника коаксиала, а вторая протяженная сторона проводниковой структуры прижата для обеспечения контакта к внутренней стороне торца цилиндрического резонатора, причем его боковая сторона является одновременно внешним проводником коаксиального рюзонатора.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором показан поперечный разрез заявляемого сверхвысокочастотного диода. Сверхвысокочастотный диод содержит: полупроводниковую структуру - 1, корпус - 2, центральный проводник коаксиала - 3, отделенный в нижней части от корпуса тонким изолирующим слоем, цилиндрический резонатор с торцом - 4, с окнами связи /не показаны/, запредельное отверстие в корпусе - 5 для ввода подстроечного диэлектрика /не показано/, например, выпо.1шенного из одномодового кварцевого световода без наружной оболочки. Коаксиальный резонатор первой гармоники образован между центральным проводником 3 и внутренней поверхностью корпуса 2, которая одновременно является боковой стенкой цилиндрического резонатора 4 третьей гармоники, связанной через полупроводниковую структуру 1 с коаксиальным резонатором.

Работа предлагаемого сверхвысокочастотного диода основана на следующем. Как показано в /А. С. Косов, В. Г. Еленский. Генераторы гармоник миллиметрового диапазона на основе диода Ганна. - Зарубежная радиоэлектроника, 1987, N2 с. 55/, диоды Ганна, отдающие мощность в нагрузку на гармониках на частоте выше 80 ГГц, имеют более высокий КПД, чем такие диоды, специально созданные для работы на основной частоте этого диапазона. Поэтому необходимо предусмотреть в самой конструкции диода такие элементы, которые сводили бы к минимуму потери мощности гармонических составляющих выходного сигнала, а нагрузка полупроводниковой структуры на первой гармонике была бы чисто реактивной. В заявляемом диоде это достигается созданием коаксиального резонатора на первую гармонику, связанного через полупроводниковую структуру с цилиндрическим резонатором. При этом боковая стенка цилиндрического резонатора является одновременно внешним проводником коаксиального резонатора. Токоввод реализуется с помощью центрального проводника коаксиального резонатора, изолированного от корпуса 2 тонким изо1шрующим слоем. При подаче электрического напряжения между торцом цилиндрического резонатора 4 и центральным проводником 3, играющим роль держателя полупроводниковой структуры, в коаксиальном резонаторе возникают автоколебания первой гармоники, а в цилиндрическом резонаторе за счет не;шнейной характеристики диода Ганна появляются колеб 1ния третьей гармоники, снимаемые через окна связи в торце в полезную нагрузку. Для получения максимальной мощности третьей гармоники в пространство внутри резонаторов в области максимума его электрического поля через отверстие 5 вводится диэлектрик. Перестройка по частоте в небольших пределшх осуществляется изменением напряжения питания сверхвысокочастотного диода.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ.

Был изготовлен сверхвысокочастотный диод для получения автоколебаний в первом резонаторе с длиной волны 7,5 мм, а во втором резонаторе колебаний

третьей гармоники с длиной волны 2,5 мм. С учетом экспериментальных данных/М. А. Григорьев, В. В. Колосов, Ю. Н. Навроцкая. Радиотехника и электроника, т. XXXII, вып. 7,1987, с. 1517/, принимая, в случае полупроводниковой структуры, емкость 1 пФ для коаксиального резонатора первой гармоники с длиной волны 7,5 мм с учетом укорачивающей емкости /С. И. Орлов. Расчет и конструирование коаксиальных резонаторов. - М.: Сов. радио, 1970. С. 47/ имеем высоту коаксиального резонатора 1,5 мм при диаметре стенки внутреннего проводника 1,6 мм и диаметре стенки внешнего проводника 2,2 мм. Цилиндрический резонатор третьей гармоники /И. В. Лебедев. Техника и приборы СВЧ. М.: Высшая школа, 1970, с. 343/ имеет высоту 1,5 мм и внутренний диаметр 2 мм.

При использовании предлагаемого сверхвысокочастотного диода обеспечивается увеличение коэффициента полезного действия по сравнению с прототипом.

Заявляемый диод целесообразно использовать для создания источников стабильных колебаний в коротково.лновой части ми.ш1иметрового диапазона длин волн с перестройкой по частоте в небольших пределах путем изменения напряжения питания кольцевой полупроводниковой структуры. За счет совмещения в конструкции диода функций токоввода и держателя диода с элементами резонансной системы снижаются требования к внешней по отношению к диоду цепи и обеспечивается получение в нагрузке колебаний с высоким коэффициентом полезного действия. Совмещение у заявляемого диода токоввода с функциями колебательной системы генератора, а также относительно малые габаритные размеры диода делают перспективным использова1ше диода в качестве навесного элемента в гибридных интегральных схемах коротковолновой части миллиметрового диапазона.

Claims (1)

1. Сверхвысокочастотный диод, содержащий расположенные в корпусе соосно два резонатора, один из которых коаксиальный, а другой - цилиндрический, в торцевой части снабженный окном связи, и полупроводниковую структуру, одной протяженной стороной прижатой для обеспечения контакта к торцу центрального проводника коаксиала, отличающийся тем, что вторая протяженная сторона полупроводниковой структуры прижата для обеспечения контакта к внутренней стороне торца цилиндрического резонатора, причем его боковая сторона одновременно является внешним проводником коаксиального резонатора.