141812. lajstromszámú szabadalom • Eljárás mikrohullám-generátorok frekvenciájának állandósítására mikrohullámelnyelő gázok rezonáns elnyelési karakterisztikájának felhasználásával
2 141.812 A 6. ábra az 5. ábra tárgyalása kapcsán hivatkozott magyarázó diagramm. A 7. ábra további, kétcellás állandósított mikrohullámú oszcillátorrendszer vázlatos képe. A 8. ábra a 7. ábra tárgyalása kapcsán hivatkozott magyarázó diagramm. A 9. és 10. ábra két további állandósított mikrohullámú oszcillátorrendszer vázlatos képe. Valamennyi ábrán azonos hivatkozási számok a rendszerek azonos vagy hasonló elemeit jelölik. A találmány szerinti frekvenciák állandósítására kihasznált tényezők tekintetében hivatkozunk arra, hogy több gáz ismeretes, így az NH3 , COS, CH 3 OH, CH3 NH 2 és S0 2 , melyek a frekvenciaspektrum mikrohullámú tartományában szelektív elnyelést mutatnak. Ilyen gázok „rezonáns" frekvenciájának méréseiből ismeretes, hogy az elnyelési együttható nagysága teljesen független a gáz nyomásától, az elnyelési vonal látszólagos szélessége azonban a nyomás csökkenésével gyakorlatilag lineárisan csökken.Igy pl. az ammóniavonal Q-ja 1.25 cm-es 24,000 mc-os) hullámhosszon 1/10 atmoszféra gáznyomás mellett kb. 10, 1/100 atmoszféránál pedig 100, és így tovább. Ha azonban a nyomást a milliméterek nagyságrendjéig tovább csökkentjük, az ammónia elnyelési vonala egy sorozat élesen elhatárolt összetevő vonalra bomlik, melyek egy-egy frekvenciának pontosan megfelelnek. Amint a 2. ábrán látható, már aránylag kisszámú gáz is tetemes mennyiségű pontos frekvenciavonalat ad a mikrohullámú tartománynak 20,5 és 25 kilomegaciklus közötti részében. Ha ilyen gázt erős villamos vagy mágneses tér határának vetünk alá, sok ilyen vonal a térerősséggel egyenes arányban elmozdul. Ezt az ú. n. Stark-hatást használjuk fel különböző módokon a mikrohullámú oszcillátorok frekvenciájának állandósítására. Az 1. ábra szerint a 10 gázcella egy illesztett hullámvezetőnek mikrohullámú energia átbocsátására 11 ablakokkal elrekesztett szakasza lehet, mely gázzal, előnyösen kb. 0.02 higanymilliméter vagy még kisebb nyomású gázzal van töltve. E gáz molekuláris rezonanciahatásokat fejt ki a 12 mikrohullámú oszcillátorcső kívánt üzemi frekvenciáján vagy ehhez igen közel,eső frekvencián. Az őszeiig látorcsövet 13 hullámvezető vagy ezzel egyenértékű átviteli vonal köti a 10 cellához. A 12 oszcillátorcső reflex-típusú klystron, elektronágyúval, 14 kimenőüreggel és 15 visszaverő anóddal, melynek potenciálját a csővel keltett rezgések frekvenciájának változtatására módosíthatjuk. Az oszcillátor kimenőenergiájának legalább egy részét a 10 cellán át a 9 kristály-egyenirányítóba vagy más, egyenértékű demodulátorba vezetjük. A 10 gázcellában 16 Stark-elektróda van, mely rúd- vagy lemezalakú lehet. Ezt a hullámvezető falaitól villamosan elszigeteljük és az oszcillátor frekvenciájahoz képest kicsiny (Fx ) frekvenciájú, váltakozó feszültségű 17 forráshoz kötjük. Ilyen esetben az oszcillátorból a 10 cellán át kibocsátott mikrohullámú energia amplitúdója a Starlc-elektródába vezetett Fx frekvencia készeresén modulálódik, ha a Stark-hatás másodrendű, ha tehát a frekvencia-eltolódás a gázra ható térerősség négyzetével arányos. Ha azonban a Stark-elektróda potenciáljának egyirányú összetevője is van, melyet a 18 teleppel jelzett megfelelő egyenáram-forrás ad, akkor a modulációs frekvencia 2F, helyett inkább Mindegyik esetben a 10 gázcella demodulált kimenőenergiáját frekvencia-vezérlésre használhatjuk, így pl. azzal a 15 reflektor-anód potenciálját oly értelemben változtathatjuk, hogy a kívánt üzemi frekvenciától való eltéréseket kiegyenlítsük. Példaképpen a 12 klystron 19 katódját a 20 áramforrás révén a földhöz képest 1600 volt negatív feszültségen tartjuk, a 14 kimenőüreget pedig földeljük. A 15 visszaverő anódot 21 ellenálláson át az 1800 voltos 22 áramforrás negatív kapcsához kötjük, úgyhogy névlegesen a reflektor a katódhoz képest mínusz 200 volt feszültségű, mely azonban a 9 egyenirányító kimenőenergiája szerint az oszcillátor frekvenciájának állandósítására változtatható. Az egyenirányító kimenőenergiáját 23 vevőbe vagy erősítőbe vezetjük, melyet »z Ft vagy 2Fj modulációs frekvenciára hangolunk aszerint, hogy alkalmazunk-e 18 egyenáram-forrást vagy nem. Az erősítő kimenőáramát a 24 dióda vagy másefféle szerv egyenirányítja úgy, hogy a 25 ellenállásból és 26 kondenzátorból álló hálózat kapcsain egyen^ áramú feszültségesést kapunk.. Ennek az E egyirányú feszültségnek a nagysága 3. ábra szerint az oszcillátor frekvenciájával változik. Ezen az ábrán a feszültségek az ordináták, a frekvenciák pedig az abszcisszák. A 3. ábrán az A görbe magának a gáznak a rezonáns visszahatását szemlélteti, mely a legnagyobb energiaelnyeléshez tartozó értéket akkor éri el, ha a bevezetett mikrohullám a gáz rendes molekuláris rezonáns frekvenciájának felel meg. Az E feszültséget, mely a 25, 26 ellenálláskonderizátort-hálózat kapcsain mint a frekvencia függvénye jelenik meg, a B görbe jelöli, ha a 18 egyenáram-forrást nem alkalmazzuk, míg ennek használata esetén a C görbét kapjuk. A c vezérlési pont tehát az A görbének nem pontosan a tetején van, hanem az a nagyobb vagy a kisebb frekvenciájú oldala felé el lehet tolva. A 12 oszcillátor úgy van beállítva, hogy amikor a 22 áramforrást először bekapcsoljuk, a keltett rezgések frekvenciája valamivel kisebb a kívánt F üzemi frekvenciánál és a 27, 28 hálózat időállandójával megszabott mértékben növekszik. Amint az oszcillátor frekvenciája közeledik az F értékhez, a 25, 26, hálózat kapcsain az Fl moduláló frekvencia okozta Stark-hatás folytán megjelenik az E vezérlő feszültség. Egyensúly akkor áll be, amikor a 27 ellenálláson áthaladó, ellentétes áramok, melyeket a 24 dióda a 29 ellenálláson át, a 22 áramforrás pedig a 21 ellenálláson át küld, egymást kiegyenlítik. A 21, 29 ellenállásokat előnyösen úgy választjuk meg 'vagy állítjuk be, hogy az egyensúly ill. stabilizáció a 3. ábra A görbéjének valamely meredek részén, pl. a c pontjában jön létre. Ha a 12 klystron kisebb frekvencián készülne rezegni, akkor a 10 gázcellán átmenő oszcillátorenergia kevésbbé modulálódik, így a vezérlő feszültség a 25 ellenállás kapcsain csökken és a visszaverő anód negatívabbá válik, ami a frekvencia növelését okozza. Ha pedig a klystron a c pont fölötti frekvencián akarna rezegni, az oszcillátor-energia a Stark-hatás következtében nagyobb mértékben modulálódik és a vezérlő feszültség a 25 ellenállás kapcsain növekszik,
