192510. lajstromszámú szabadalom • Frekvenciastabilizált mikrohullámú félvezetős oszcillátor elrendezés
1 192 510 2 csak a belső vezetőt, vagy a külső és belső vezetőt egymáshoz rögzítő elemet kisebb hőtágulású anyagból készíteni, mint az oszcillátor többi elemét. Kisméretű és egyszerű felépítésű oszcillátor valósítható meg, ha a belső vezető a légrésen keresztül közvetlenül csatolódik a rezonátor belső terében elhelyeszkedő félvezetőhöz. A frekvencia stabilitás lényegesen javítható, ha a belső vezetőt attól elszigetelt, de azt meghosszabbító tartó elem rögzíti a külső vezetőhöz, és a tartó elem hőtágulási együtthatója kisebb mint a külső vezetőé. Tovább javítható a frekvencia stabilitás, ha az oszcillátor a kimenetére elhelyezett cirkulátoron vagy egyéb jelbevezetésre szolgáló eszközön keresztül nagyobb frekvencia stabilitású jellel van, vezérelve, vagy ha az oszcillátor, esetleg annak egy része a hőmérsékletét közel állandó értéken tartó szabályozott rendszerrel van ellátva. A találmány tehát frekvenciastabilizált mikrohullámú félvezetős oszcillátor elrendezés, mely a működési frekvenciasávban negatív ellenállást (konduktanciát) adó félvezető eszköz(öke)t, külső és belső vezetővel rendelkező rezonátort és esetleg csatoló vonaliakat tartalmaz. A rezonátor belső vezetője a félvézető eszköz(ök)höz vagy az ahhoz (azokhozl kapcsolt csatoló vonal(ak)hoz vagy a rezonátor (egyik) véglapjához légrésen és' vagy dielektromos tulajdonságú anyagon keresztül csatlakozik. A belső vezető vagy annak a rezonátoron belüli, illetve kívüli folytatása a külső vezetőhöz, vagy annak a rezonátoron belüli illetve kívüli folytatásához közvetve vagy közvetlenül rögzítve van. A találmányt a következőkben néhány kivitelezési példán magyarázzuk meg közelebbről. 1. ábra: A találmány szerinti oszcillátor rezonátorának csatolása 2. ábra: A találmány szerinti oszcillátor egyik elrendezése 3. ábra: A találmány szerinti elrendezés hőkompenzált kivitelben 4. ábra: A találmány szerinti oszcillátor szalagvonalas kivitelben 5. ábra: A találmány szerinti oszcillátor elektronikus hangolással 6. ábra: A találmány szerinti oszcillátor két kimenettel. Az oszcillátor elrendezés R rezonátorát és csatolásának egy jellegzetes megoldását az 1. ábra mutatja. A rezonátort általános esetben tetszőleges keresztmetszetű és alakú 2 belső vezető és azt metszetben részben vagv teljesen körülvevő, véglapokkal határolt 1 külső vezető alkotja, melynek egyik, legegvszerűbb megoldása a koaxiális kivitel lehet. A 2 belső vezető egyik végét a 19 felső véglap rögzíti az R rezonátor 1 külső vezetőjéhez. a rögzítés adhat elektromos érintkezést (fémes kötés), de megoldható szigetelt kivitelben is. A 2 belső vezető másik, nyitott vége L légrésen keresztül csatolódik az oszcillátor valamelyik eleméhez, amely jelen esetben a rezonátor alján átmenő 17 szalagvonal, amelynek 18 szigetelő hordozóját tartja az 1 külső vezetőt határoló 20 alsó véglap. Az R rezonátoron átmenő csatoló vonal egyik végéhez az oszcillátor aktív félvezetője, másik végéhez a terhelés csatlakozik. Az ábraszerinti rezonátor rezgési alapmódusa TEM, ezért az oszcillátor működési frekvenciáját alapvetően a 2 belső vezető hossza és a csatoló L légrés mérete határozza meg, ezért egyéb méretek tetszőlegesen választhatók. Ugyanakkor az oszcillátor frekvencia stabilitását alapvetően a csatoló légrés mérete, mint a csatolás mértéke, továbbá a légrés méretének és a 2 belső vezető hosszának hőmérséklet okozta relatív mozgásai határozzák meg azáltal, hogy a külső és belső vezetők és azokat egymáshoz rögzítő elemek megfelelő hőtágulású anyagból készülnek. Ha a 2 belső vezető anyagának hőtágulási együtthatója azonos, vagy kisebb, mint az 1 külső vezetőé, akkor az L légrés hőmérséklet okozta relatív elmozdulása pozitív (vagyis a csatoló kapacitás értékénék változása (negatív), ezért az általa okozott frekvencia változás szintén pozitív. Mivel a mikrohullámú rezgéskeltésre alkalmas félvezetők frekvencia-hőmérséklet együtthatója a gyakorlatban mindig negatív, ezért az előbbiekből következik, hogy a légrésnek kompenzáló hatása van. Ez a hatás növelhető, ha a belső vezető anyagának hőtágulási együtthatója jóval .kisebb, mint a külső vezetőé, ezért különböző hőtágulású anyagok alkalmas megválasztásával a frekvencia stabilitás jelentősen javítható. Az oszcillátor elrendezés igen egyszerűen és előnyösen kialakítható, ha a félvezető eszköz a rezonátor belső terében helyezkedik el, és közvetlen csatolásban van a belső vezetővel. Különösen előnyös ez a megoldás, ha a félvezető Gunn vagy IMP ATT dióda, ahogy ez a 2. ábrán látható. Ennél az R rezonátor véglapokkal határolt 1 külső vezetője képezi a zár't mikrohullámú üreget, amely a 6 véglap és a 13 szorító csavar segítségével érintkezik a 2 belső vezetővel. A 2 belső vezető másik nyitott végével szemben helyezkedik el a negatív ellenállású 3 félvezető eszköz, amely jelen esetben egy Gunn dióda. A dióda hűtött vége közvetlenül érintkezik az R rezonátor 7 véglapjával, amely egyben a hőelvezető elem. A csatolás az R rezonátor 2 belső vezetőjének nyitott vége és a dióda fémkivezetése között az L légréssel történik, a csatolás mértéke a kát elem közötti résmérettel állítható. Az L légrés mérete és az R rezonátor elemeinek hőtágulása meghatározza az oszcillátor frekvencia stabilitását. A frekvencia stabilitás javítható, ha a 2 belső vezető kevésbé hőtáguló anyagból készül mint az 1 külső vezető. Az R rezonátor 2 belső vezetőjének hosszával a frekvencia széles sávban állítható. Kialakítható olyan megoldás is, ahol az R rezo5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
