mikrowave oscilator
TRANSCRIPT
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
1/35
PENGATURAN FREKWENSI OSILATOR GELOMBANGMIKRO TABUNG KLYSTRON UNTUK EPR
Undergraduate Theses from JBPTITBTF / 2007-02-20 10:30:05
Oleh : ASMORO PRAYITNO , Program Studi Teknik Fisika
Dibuat : 2007-02-20, dengan 1 file
Keyword : PENGATURAN FREKWENSI OSILATOR GELOMBANG
MIKRO TABUNG KLYSTRON UNTUK EPR
Dalam percobaan spektroskopi resonan maknetik salah satu persyaratannya adalah kestabilan
frekwensi yang dihasilkan oleh osilator gelombang mikro tabung Klystron, restabilan
frekwensi yang diperlukan untuk spektrometer electron paramagnetic resonance ( EPR )
adalah dalam orde 10 kHz ( 10 ppm ). Frekwensi yang dihasilkan tabung Klystron type 2K25
sebesar 9,5 GHz dan kepekaan deviasi frekwensinya 2MHz per volt tegangan reflektor
Klystron. Dengan sistim Pengaturan Frekwensi Automatik ( AFC ) deviasi frekwensi dari
Klystron dapat dibuat sekecil mungkin. Sistim AFC ini terdiri dari penguat, detektor peka
fasa ( PSD ) dan osilator referensi ( 27 kHz ). Karena kerja dari PSD jika frekwensi Klystron
tepat pada frekwensi tengah rongga resonansi maka output PSD sama dengan nol. Jikafrekwensi Klystron bergeser lebih besar ataupun lebih kecil dari frekwensi tengah tersebut
maka akan terdapat to gangan searah pada output PSD. Tegangan error inilah yangmengkompensasi tegangan catu reflektor Klystron sehingga frekwensi Klystron kembali pada
frekwensi tengah rongga resonansi. Jika frekwensi Klystron bergeser lebih kecil darifrekwensi tengah rongga resonansi maka tegangan errornya positip, dan jika lebih besar
tegangan errornya negatip.sari pengamatan dengan osiloskop dapat dilihat bahwa tegang anerror yang terjadi mendekati nol atau dapat dikatakan sistim AFC bekerja baik.
Deskripsi Alternatif :
Dalam percobaan spektroskopi resonan maknetik salah satu persyaratannya adalahkestabilan frekwensi yang dihasilkan oleh osilator gelombang mikro tabung Klystron,
restabilan frekwensi yang diperlukan untuk spektrometer electron paramagnetic resonance (EPR ) adalah dalam orde 10 kHz ( 10 ppm ). Frekwensi yang dihasilkan tabung Klystron
type 2K25 sebesar 9,5 GHz dan kepekaan deviasi frekwensinya 2MHz per volt teganganreflektor Klystron. Dengan sistim Pengaturan Frekwensi Automatik ( AFC ) deviasi frekwensi
dari Klystron dapat dibuat sekecil mungkin. Sistim AFC ini terdiri dari penguat, detektorpeka fasa ( PSD ) dan osilator referensi ( 27 kHz ). Karena kerja dari PSD jika frekwensi
Klystron tepat pada frekwensi tengah rongga resonansi maka output PSD sama dengan nol.
Jika frekwensi Klystron bergeser lebih besar ataupun lebih kecil dari frekwensi tengah
tersebut maka akan terdapat to gangan searah pada output PSD. Tegangan error inilah yang
mengkompensasi tegangan catu reflektor Klystron sehingga frekwensi Klystron kembali pada
frekwensi tengah rongga resonansi. Jika frekwensi Klystron bergeser lebih kecil darifrekwensi tengah rongga resonansi maka tegangan errornya positip, dan jika lebih besar
tegangan errornya negatip.sari pengamatan dengan osiloskop dapat dilihat bahwa tegang an
error yang terjadi mendekati nol atau dapat dikatakan sistim AFC bekerja baik.
Beri Komentar ?#(0) | Bookmark
Properti Nilai Properti
ID Publisher JBPTITBTF
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
2/35
Organisasi Program Studi Teknik Fisika
Nama Kontak admin
Alamat Perpustakaan Departemen Teknik Fisika
Kota Bandung
Daerah Jawa Barat
Negara Indonesia
Telepon
Fax
E-mail Administrator [email protected]
E-mail CKO [email protected]
Print ...
Kontributor...
y Editor: [email protected]@jbptitbtf
Download...
y Download hanya untuk member.
File : 1976_TA_TF_PRAYITNO_1.pdf
(182860 bytes)
sirkuit Oscillator menghasilkan sinyal listrik berkala dengan mengubah sebagian kecil dari dalamnya
daya polaritas pasokan konstan menjadi sinyal output periodik tanpa memerlukan input sinyalperiode. Radio frequency (RF) oscillators are widely used for generating, tracking, cleaning,
amplifying, and distributing RF carriers. Frekuensi radio (RF) osilator secara luas digunakan untuk
menghasilkan, pelacakan, membersihkan, memperkuat, dan mendistribusikan pembawa RF.
Microwave oscillators are employed in wireless telecommunication equipment, such as for instance
radio links or satellite transponders, as local oscillators for frequency converters. oscillator
microwave bekerja dalam peralatan telekomunikasi nirkabel, seperti untuk link misalnya radio atau
transponder satelit, sebagai osilator lokal untuk konverter frekuensi. In particular, voltage-controlled
oscillators with phase-locked loops are used for clock recovery, carrier recovery, signal modulation
and demodulation, and frequency synthesizing. Secara khusus, osilator tegangan yang dikendalikan
dengan fasa-terkunci loop digunakan untuk pemulihan jam, pemulihan operator, modulasi sinyal dan
Demodulation, dan frekuensi sintesis. A microwave VCO is a microwave oscillator whose oscillation
frequency is controllable by means of a voltage. microwave Sebuah VCO adalah oscillator microwave
frekuensi osilasi yang dikendalikan dengan menggunakan tegangan. RF oscillators and modulators
typically must meet certain requirements in power and frequency output. RF osilator dan modulator
biasanya harus memenuhi persyaratan tertentu dalam kuasa dan frekuensi keluaran.
Dalam sistem gelombang mikro banyak attenuators diperlukan untuk mendapatkan kendali otomatis
dari penerima RF dan sistem pemancar. Fixed and variable microwave attenuators provide gain level
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
3/35
adjustments for microwave circuits. attenuators microwave tetap dan variabel memberikan
penyesuaian tingkat keuntungan untuk sirkuit microwave. Attenuators are also used for amplitude
weighting in phased array radar and for temperature compensation of microwave amplifiers.
Attenuators juga digunakan untuk pembobotan amplitudo dalam array radar bertahap dan untuk
kompensasi temperatur amplifier microwave. Generally, microwave attenuators operate by
absorbing the electromagnetic energy of a wave traveling down the wave guide. Umumnya,attenuators microwave beroperasi dengan menyerap energi elektromagnetik dari gelombang yang
merambat di dalam panduan gelombang. The amount of attenuation may be varied by changing the
insertion depth of an absorbing element. Jumlah atenuasi dapat bervariasi dengan mengubah
kedalaman penyisipan elemen menyerap
RF / microwave oscillator
Oscillator circuits generate periodic electrical signals by converting a fraction of the constant
polarity power supply thereto into a periodic signal output without requiring a period signal
input. sirkuit Oscillator menghasilkan sinyal listrik berkala dengan mengubah sebagian kecildari dalamnya daya polaritas pasokan konstan menjadi sinyal output periodik tanpa
memerlukan input sinyal periode. Radio frequency (RF) oscillators are widely used for
generating, tracking, cleaning, amplifying, and distributing RF carriers. Frekuensi radio (RF)
osilator secara luas digunakan untuk menghasilkan, pelacakan, membersihkan, memperkuat,
dan mendistribusikan pembawa RF. Microwave oscillators are employed in wireless
telecommunication equipment, such as for instance radio links or satellite transponders, as
local oscillators for frequency converters. oscillator microwave bekerja dalam peralatan
telekomunikasi nirkabel, seperti untuk link misalnya radio atau transponder satelit, sebagai
osilator lokal untuk konverter frekuensi. In particular, voltage-controlled oscillators with
phase-locked loops are used for clock recovery, carrier recovery, signal modulation and
demodulation, and frequency synthesizing. Secara khusus, osilator tegangan yang
dikendalikan dengan fasa-terkunci loop digunakan untuk pemulihan jam, pemulihan operator,
modulasi sinyal dan Demodulation, dan frekuensi sintesis. A microwave VCO is a
microwave oscillator whose oscillation frequency is controllable by means of a voltage.
microwave Sebuah VCO adalah oscillator microwave frekuensi osilasi yang dikendalikan
dengan menggunakan tegangan. RF oscillators and modulators typically must meet certain
requirements in power and frequency output. RF osilator dan modulator biasanya harus
memenuhi persyaratan tertentu dalam kuasa dan frekuensi keluaran.
Page 1Page 1
Microwave Oscillator DesignMicrowave Oscillator Desain
Application Note A008 Aplikasi Catatan A008
IntroductionPengantar
This application note describes a method of designing oscillators using Aplikasi catatan ini
menjelaskan metode merancang osilator menggunakan
small signal s parameters. parameter sinyal kecil s. The background theory is first developed
to Teori latar belakang adalah pertama kali dikembangkan untuk
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
4/35
produce the design equations. menghasilkan persamaan desain. These equations are thenapplied to de- Persamaan ini kemudian diaplikasikan untuk de-
velop three different oscillators: a 4 GHz bipolar lumped resonator velop tiga oscillator yangberbeda: GHz terpusat resonator bipolar 4
oscillator, a 4 GHz bipolar dielectric resonator oscillator, and a 12 GHz osilator, sebuah GHz
dielektrik resonator oscillator bipolar 4, dan 12 GHz
GaAs FET dielectric resonator oscillator. GaAs FET osilator resonator dielektrik.TheoryTeoriMicrowave transistors can be used for both amplifier and oscillator transistor microwave
dapat digunakan untuk kedua penguat dan osilator
applications. aplikasi. From the small signal s parameters of the transistor, the Dari sinyal
kecil s parameter dari transistor tersebut,
stability factork can be calculated from:stabilitas faktork dapat dihitung dari:
k k
D D
s s
s ss s
s s= =
+ + -
-1 1
2 2
1 1
2 2
11 11
2 2
22 22
2 2
21 21
12 12
, ,
( ) ()
where mana
kss KSSss ss
= = -
11 22 11 2221 12 21 122() 2 ()
Note that since the transistor s parameters change with frequency, k Perhatikan bahwa karena
transistor mengganti parameter s dengan frekuensi, k
also varies with frequency. juga bervariasi dengan frekuensi.
A transistor is unconditionally stable at any frequency where k > 1. transistor adalah stabil
tanpa syarat pada setiap frekuensi mana k> 1.
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
5/35
This condition guarantees that at the specified frequency the transistor Kondisi ini menjaminbahwa pada frekuensi yang ditentukan transistor
will not oscillate into any termination at either port that has a positive tidak akan berosilasi kepenghentian baik di pelabuhan yang memiliki positif
resistance (ie into any impedance that is inside the Smith chart). resistensi (yaitu ke dalam
setiap impedansi yang ada dalam grafik Smith). To Untuk
be mathematically rigorous, we should add that the condition ` D ` < 1 secara matematis yangketat, kita harus menambahkan bahwa kondisi ` D ` 1. Untuk amplifier adalah keinginan untuk memiliki
k> 1. At any frequency where this Pada frekuensi apapun dimana ini
condition holds, a simultaneous match can be achieved at both ports, kondisi memegang,
sebuah pertandingan simultan dapat dicapai pada kedua pelabuhan,
resulting in mengakibatkan
s ss s
s ss s
s sG G
G G22 22
22 22
12 12
21 21
11 11
1 1
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
6/35
0 04 4
' '( ) ()
= =
+ +
-= =
In these equations Dalam persamaan
G G
is the reflection coefficient seen looking into the adalah refleksi koefisien terlihat melihat ke
dalam
generator, generator,
L Lis the reflection coefficient seen looking into the load, the adalah refleksi koefisien terlihat
melihat ke beban tersebut,
unprimed s parameters refer to the transistor as measured with 50 parameter unprimed lihat
transistor yang diukur dengan 50
terminations, and the primed s parameters show the effects of loading penghentian, danparameter prima menunjukkan efek loading
the transistor with transistor dengan G G
and danL L
. . When equations (3) and (4) are satisfied, Ketika persamaan (3) dan (4) dipenuhi,
there is no reflected power at either the input port or at the output tidak ada aliran listrik baik
tercermin pada port input atau output
port. pelabuhan. The power gain of the transistor under these conditions is called Keuntungandaya dari transistor kondisi ini disebut
the maximum available gain (G keuntungan maksimum yang tersedia (G
ma bu
), and is given by: ), Dan diberikan oleh:G G
s ss s
s sk k
k kma bu
= == =
-
-
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
7/35
21 21
2 221 21
12 12
2 2
1 15 5
' '
( ) ()
The s parameters are a function of the common (ground) lead. Parameter s adalah fungsi dari
timbal (tanah) yang sama. Usually Biasanya
amplifiers are built in the common emitter or common source configu- amplifier dibangun di
emitor biasa atau konfi-sumber umum
ration since k is often greater than one with this grounding. jatah karena k sering lebih besar
dari satu dengan landasan ini. If k < 1 it is Jika k
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
8/35
we will in reality have designed an oscillator (see Figure 1). kita akan pada kenyataannyatelah merancang sebuah osilator (lihat Gambar 1).
Figure 1.Gambar 1.Oscillator DesignDesain OscillatorThe necessary conditions for oscillation can be restated Kondisi yang diperlukan untuk osilasi
dapat kembali
as: sebagai:
k 1 k6() 6 ()
s s
and s dan s
G G
L L
11 11
22 22
1 1
1 1
7 7
' '
' '( ) ()
= == =
s ss s
s ss s
s s
L L
L L
11 11
11 11
12 12
21 21
22 22
1 1
0 0
3 3
' '
( ) ()
= =+ + -
= =
INPUT INPUT
RESONATOR RESONATOR
TRANSISTOR TRANSISTOR
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
9/35
s PARAMETERS s PARAMETERk < 1 k
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
10/35
s ss s
ks kss s
s s
s s
11 1122 22
12 12
21 21
2 2
21 21
12 12
21 21
12 12
21 21
12 120 0
0 00 0
1 2 1 21 1
8 8' '
' '
' '
' '
/ /
/ /
/ /
Re Re
/ /
( ) ()
= =
= =
= =
= == =
- -
{ (
} )This parameter U is the highest gain the transistor can ever achieve and Parameter ini Uadalah keuntungan transistor tertinggi yang bisa mencapai dan
it is invariant to the common lead. itu adalah invarian untuk memimpin umum. In practice, it
is difficult to build a Dalam prakteknya, sulit untuk membangun
useful oscillator at frequencies above f berguna osilator pada frekuensi di atas f
max max
/2. / 2.
Design ProcedureProsedur Desain
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
11/35
Oscillator design from s parameters therefore proceeds as follows. desain Oscillator dariparameter sehingga hasil sebagai berikut.
First an active device is selected, and its stability factor k is calculated Pertama perangkataktif dipilih, dan k nya faktor stabilitas dihitung
at the desired frequency of oscillation. pada frekuensi yang diinginkan osilasi. If k < 1 the
design can proceed. Jika k 1, a configuration change must be made or feedback must be Jika k> 1, perubahankonfigurasi yang harus dibuat atau umpan balik harus
added until k < 1 is achieved. ditambahkan sampai k
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
12/35
Table 1.Tabel 1.
ResonatorResonator
Oscillator NameNama OscillatorCavity Rongga
High Q or Stable Tinggi Q atau Stabil
YIG YIG
YTO (YIG Tuned Oscillator) YTO (YIG Oscillator Tuned)Varactor Varactor
VTO (Voltage Tuned Oscillator) VTO (Tuned Osilator Voltage)
Lossless Transmission Lossless Transmisi
Distributed or Microstrip Oscillator Didistribusikan atau Microstrip Oscillator
Lines Lines
Lossless Lumped Lossless lumped
Lumped Oscillator Lumped Oscillator
Element Elemen
Dielectric Resonator Resonator dielektrik
DRO (Dielectric Resonator Oscillator) DRO (Osilator resonator dielektrik)With the input circuit established, the load circuit is designed to satisfy Dengan sirkuit
masukan didirikan, beban rangkaian dirancang untuk memenuhi
L Ls s
= 1 = 110 10
22 22
/ /
' '
( ) ()
which follows directly from condition (7). yang mengikuti langsung dari kondisi (7). Note
that since`s Perhatikan bahwa karena
`s
22 22
' ` > 1, this `" 1, ini
equation guarantees ` persamaan jaminan `
L L
| < 1, ie the load resistor will be positive. |
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
13/35
' ` = . ` = In practice it has Dalam prakteknya telahproven sufficient to design for terbukti cukup untuk desain untuk
s s22 22
100 10011 11
' '( ) ()
> >
Satisfying condition (9) requires ` Kondisi Memuaskan (9) memerlukan `
L L
| < .01, which corresponds to a load |
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
14/35
Page 5Page 5
5 5
cludes .5 nH of base bonding inductance and .2 nH of emitter bonding cludes .5 NH ikataninduktansi dasar dan .2 NH ikatan emitor
inductance (see reference 1), these parasitics have to be removed (by induktansi (lihatreferensi 1), parasitics ini harus dihapus (oleh
cascading negative valued inductors) to get to the chip level s param- cascading induktor
bernilai negatif) untuk sampai ke tingkat chip param-
eters. eters. The .21 nH base bond wire used in the oscillator is included as The .21 kawat NH
obligasi dasar yang digunakan dalam osilator ini termasuk
part of the active device description. bagian dari perangkat aktif "deskripsi". Note that the
nodal connections Perhatikan bahwa koneksi nodal
establish the emitter as the input and the collector as the output. menetapkan emitor sebagai
masukan dan kolektor sebagai output.
Analysis shows that this two port has a stability factor k = .423 at Analisis menunjukkan
bahwa port ini dua memiliki faktor k stabilitas = - 0,423 di
4 GHz. 4 GHz. Since this value is less than one, we know that an oscillator Karena nilai ini
kurang dari satu, kita tahu bahwa sebuah osilatordesign is possible. desain adalah mungkin.A topology of series inductor (emitter bond wire) shunt capacitor is Sebuah topologi
induktor seri (emitor kawat obligasi) - paralel kapasitorchosen for the resonator. dipilih untuk resonator. Note that other resonator topologies are pos-
Perhatikan bahwa topologi resonator lain pos-sible; this choice represents one possible solution that is easily realized jawab; pilihan ini
merupakan salah satu solusi yang mungkin yang mudah direalisasikanphysically. fisik. Initial values are guessed (4 pF for the capacitor, .2 nH for nilai-nilai awal
yang menduga (4 pF untuk kapasitor, .2 nh untuk
the inductor) and the circuit is optimized for s induktor) dan sirkuit dioptimalkan untuk s
11 11
of the oscillator dari osilatorgreater than 100. lebih besar dari 100. Optimization finds a solution of C = 3.9891 pF; LE =
Optimasi menemukan solusi dari C = 3,9891 pF; LE =
.16044 nH, and LB = .21362 nH. 0,16044 NH, dan LB = 0,21362 Nh. The circuit file is
shown in Figure 2, File sirkuit ditunjukkan pada Gambar 2,
along with the output file. bersama dengan file output. Note MAG[S11] of OSC = 140.756 >
100, ie Catatan MAG [S11] dari OSC = 140,756 100,> yaitu
the circuit will oscillate into an essentially 50 load. rangkaian akan berosilasi ke 50 load
dasarnya. A schematic for Skema untukthe finished design is shown in Figure 3. desain selesai ditampilkan pada Gambar 3.
Figure 2a.Gambar 2a.Circuit File for 4 GHz Lumped Resonator OscillatorFile Circuituntuk 4 GHz lumped Resonator Oscillator
Figure 2b.Gambar 2b.Output File for OSCEX1_TOutput File untuk OSCEX1_TFigure 3.Gambar 3.Lumped ResonatorLumped resonator
Oscillator at 4 GHzOscillator di 4 GHz0.160 nH 0,160 nh
AT-41400 AT-41400
3.989 pF 3,989 pF
0.214 nH 0,214 nh
50 50
s s
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
15/35
22 22
' = 140.7 52.4 '= 140,7 52,4
V VCE CE
= 8 V = 8 VI Aku
C C= 25 mA = 25 mA
Page 6Page 6
6 6
Example 2: A 4 GHz Dielectric Resonator OscillatorContoh 2: A 4 GHz Osilator
resonator dielektrik
A more interesting circuit to build is an equivalent 4 GHz oscillator that Sebuah sirkuit lebihmenarik untuk membangun adalah GHz 4 osilator setara yang
uses a dielectric resonator (DR) in series configuration to create the menggunakan resonatordielektrik (DR) dalam konfigurasi seri untuk menciptakan
input resonator. masukan resonator. In this application the DR is tightly coupled in the Padaaplikasi ini DR terkait erat dalam
TE TE01 01
mode (reference 2) to an input 50 microstripline. mode (referensi 2) ke 50
microstripline masukan. This effec- Ini efektivitas-
tively creates a very large resistance (ie open circuit) at the correct tively menciptakan
resistansi yang sangat besar (sirkuit terbuka yaitu) pada yang benar
electrical distance from the transistor, causing oscillation. listrik jarak dari transistor,
menyebabkan osilasi. One advan- Satu keuntungan dari
tage to using a DR as the input resonator is that the very high unloaded tase untuk
menggunakan DR sebagai resonator masukan adalah bahwa sangat tinggi dibongkar
Qs of these devices (often on the order of 10000) yields an oscillator Qs perangkat ini (seringdi urutan 10000) menghasilkan sebuah osilator
with little tendency to drift in frequency. dengan kecenderungan sedikit melayang di
frekuensi. The fact that the resonator Kenyataan bahwa resonator
consists effectively of an open circuit that is only coupled to the line at efektif terdiri darisirkuit terbuka yang hanya digabungkan ke baris di
the frequency of oscillation indicates that at other frequencies the tran- frekuensi osilasimenunjukkan bahwa pada frekuensi lain transisi tersebut-
sistor can be terminated in 50 . sistor dapat dihentikan dalam 50 greatly reducing thepossibility of sangat mengurangi kemungkinan
secondary oscillations at undesired frequencies. sekunder osilasi pada frekuensi yang tidakdiinginkan.
Once again the circuit can be simulated and optimized for s Sekali lagi sirkuit dapatdisimulasikan dan dioptimalkan untuk s
11 11OSC > OSC>
100. 100. The dielectric resonator is modeled by a large valued series resis- Resonator
dielektrik dimodelkan oleh serangkaian ketahanan dihargai besar
tor. tor. The initial estimate of 1000 comes from an estimate of 10 for the Estimasi awal
sebesar 1000 berasal dari estimasi 10 untuk
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
16/35
coupling coefficient of the DR to the microstripline (typical for this kopling koefisienDR ke microstripline (khas untuk ini
kind of application), and the relationship that = R/(2 Zo). jenis aplikasi), dan hubungan
yang = R / (2 Zo). This value Nilai iniand the distance from the transistor at which the DR is coupled are the dan jarak dari
transistor di mana DR digabungkan adalah
variables for optimization. variabel optimasi. A printout of the circuit file and the result-Sebuah cetakan dari file sirkuit dan hasilnya-
ant output are given in Figure 4; the schematic for the resulting output semut diberikan pada
Gambar 4, skema bagi hasil
oscillator is shown in Figure 5. osilator ditunjukkan pada Gambar 5. Measurements on this
oscillator (refer- Pengukuran pada osilator ini (lihat-
ence 3) show that as predicted the frequency of oscillation is 4 GHz. ence 3) menunjukkan
bahwa sebagaimana diramalkan frekuensi osilasi adalah 4 GHz.
The observed output power of + 14 dBm is in fair agreement with the Output daya diamati +
14 dBm adalah perjanjian yang adil dengan
+19 dBm level that would be predicted from the P 19 dBm tingkat yang akan diperkirakan
dari P
1 dB 1 dB
of the transistor. dari transistor.This oscillator also exhibited excellent phase noise performance, osilator ini juga
menunjukkan kinerja fase noise yang sangat baik,117 dBc/Hz at 10 KHz from the carrier. -117 DBc / Hz pada 10 KHz dari carrier.
(Phase noise is a way of measuring the noise skirts of the oscillator. (Tahap kebisinganadalah cara mengukur "kebisingan rok" dari osilator.
This noise level is expressed as being a certain level below the oscilla- Tingkat kebisingandinyatakan sebagai tingkat tertentu di bawah oscilla the-
tion signal, at a certain distance out from the center frequency of tion sinyal, pada keluar
jarak tertentu dari frekuensi pusat
oscillation. osilasi. High levels of suppression at a narrow spacing indicates a Tingginyakadar penekanan pada jarak sempit menunjukkan
very quiet oscillator.) sangat tenang osilator.)
Example 3: A 12 GHz Dielectric Resonator OscillatorContoh 3: Sebuah Dielektrik
Resonator Oscillator 12 GHzMost high performance microwave bipolar transistors have an f Sebagian besar kinerja
transistor bipolar microwave tinggi memiliki f
max max
on pada
the order of 20 GHz. urutan 20 GHz. Thus it is difficult to build oscillators with these
Sehingga sulit untuk membangun osilator dengan inidevices at 12 GHz (above f perangkat pada 12 GHz (di atas f
max max/2). / 2). Gallium arsenide field effect transis- Transis gallium arsenide-efek medan
tors, with typical f tor, dengan khas fmax max
values approaching 100 GHz, provide a nilai mendekati 100 GHz, memberikanreasonable solution to this problem. wajar solusi untuk masalah ini. Where possible silicon
bipolar Bila memungkinkan silikon bipolar
transistors are used for oscillator design because of their superior transistor digunakan untuk
desain osilator karena mereka unggul
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
17/35
phase noise performance. fase kinerja noise.The third example uses a dielectric series resonator to input tune a Contoh ketiga
menggunakan resonator dielektrik seri untuk menyempurnakan memasukkancommon-source GaAs FET, the packaged ATF-26836. common source GaAs FET, yang
dikemas ATF-26836. The s-parameter S-parameter
data is taken from the model (reference 4) of the ATF-26836 at a bias data diambil dari
model (referensi 4) dari-ATF 26836 di biascondition of 5V, 30 mA. kondisi 5V, 30 mA. As before a circuit simulation is done, with the
Sebagai simulasi rangkaian sebelum dilakukan, dengan
variable for optimization being the position of the DR relative to the variabel optimasi yang
posisi DR relatif terhadap
transistor. transistor. The resulting circuit is given in Figure 6; this circuit uses a Rangkaian
dihasilkan diberikan pada Gambar 6; rangkaian ini menggunakan
dielectric substrate of = 2.2 and h = 20 mils. substrat dielektrik = 2.2 dan h = 20 mils.
Page 7Page 7
7 7
Figure 4a.Gambar 4a.Circuit
File for 4 GHz Dielectric
Resonator OscillatorCircuitBerkas untuk 4 GHz Osilator resonator dielektrik
Figure 4b.Gambar 4b.Output File for OSCEX2_TOutput File untuk OSCEX2_TFigure 5.Gambar 5.Dielectric ResonatorResonator dielektrik
Oscillator (DRO) at 4 GHzOscillator (DRO) pada 4 GHzThis oscillator has been built and tested over temperature. osilator ini telah dibangun dan
diuji lebih dari suhu. These Ini
measurements show another significant advantage of DROs: by pengukuran lain
menunjukkan keuntungan yang signifikan dari DROs: oleh
choosing a DR with the appropriate temperature coefficient, an memilih DR dengan suhu
yang sesuai koefisien, sebuah
oscillator that is very stable in output frequency over temperature can osilator yang sangat
stabil pada frekuensi output atas suhu dapatbe built. dibangun. Using a dielectric puck with a temperature coefficient of 3 Menggunakan
keping dielektrik dengan suhu koefisien 3
Figure 6.Gambar 6.Dielectric Resonator Oscillator (DRO) at 11.5 GHzOsilator
resonator dielektrik (DRO) pada 11,5 GHz= 218.8 nils = 218,8 Nils
0.50 nH 0,50 nh
50 50
eff eff= 6.6 = 6.6
AT-41400 AT-414000.33 nH 0,33 nh
50 50 1421 1421 s s
22 22
' = 195.4 38.9 '= 195,4 -38,9
V V
CE CE
= 8 V = 8 V
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
18/35
I AkuC C
= 25 mA = 25 mAW = 10 W 10 =
= 190 = 190
W = 10 W 10 =
= 250 = 250W = 40 W 40 =
= 196 = 196
W = 60 W 60 =
= 121 = 121
W = 339 W 339 =
= 26 = 26
W = 250 W 250 =
= 92 = 92
0.50 nH 0,50 nh
1 pF 1 pF
50 50
50 50
1520 1520 ATF-26836 ATF-26836
DIMENSIONS IN MILS DIMENSI DI milss s
22 22
' = 123 4 '= 123 4
V V
DS DS
= 5 V = 5 V
I Aku
D D= 30 mA = 30 mA
Page 8Page 8
www.hp.com/go/rfwww.hp.com / go / rfFor technical assistance or the location of Untuk bantuan teknis atau lokasi
your nearest Hewlett-Packard sales office, Anda terdekat Hewlett-Packard penjualan kantor,
distributor or representative call: distributor atau perwakilan panggilan:Americas/Canada: 1-800-235-0312 orAmerika / Kanada: 1-800-235-0312 atau
(408) 654-8675 (408) 654-8675Far East/Australasia: Call your local HP Far East / Australasia: Call HP lokal
sales office. kantor penjualan.
Japan: (81 3) 3335-8152 Jepang: (81 3) 3335-8152Europe: Call your local HP sales office. Eropa: Hubungi lokal HP kantor penjualan.Data Subject to Change Subject Data Perubahan
Copyright 1995 Hewlett-Packard Co. Hak Cipta 1995 Hewlett-Packard Co
Obsoletes 5964-3431E Obsoletes 5964-3431E
5968-3628E (12/98) 5968-3628E (12/98)
ppm/ r C the frequency remains constant to s 3 MHz over a 40 r to ppm / ' frekuensi
tetap konstan untuks 3 MHz lebih dari -40 r
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
19/35
60 r C temperature range. 60 r C temperatur. The typical output power is 11 dBm and Dayakeluaran tipikal adalah 11 dBm dan
the efficiency is about 10%. efisiensi sekitar 10%. Typical test data for this oscillator is datauji khas untuk osilator ini
plotted in Figure 7. diplot pada Gambar 7. The oscillator phase noise at 100 kHz from theFase osilator noise pada 100 kHz dari
carrier is about 110 dBc/Hz. operator adalah sekitar -110 dBc / Hz.ConclusionKesimpulan
Applying the design procedure given in this note, many oscillator Menerapkan prosedur
desain yang diberikan dalam catatan ini, banyak osilator
circuits can be designed using both silicon bipolar transistors and sirkuit dapat didesain
dengan menggunakan silikon transistor bipolar maupun
gallium arsenide field effect transistors up to frequencies gallium arsenide transistor efek
medan sampai dengan frekuensi
approaching f mendekati f
max max
/2 of the transistor. / 2 dari transistor. The final design will depend Desain akhir akan
tergantung
upon practical considerations including realizability, size, atas pertimbangan praktis termasukrealisasinya, ukuran,
component layout, harmonic response, phase noise, and komponen layout, respon harmonik,kebisingan fase, dan
repeatability in production. repeatabilitas dalam produksi.
ReferencesReferensi
1. 1. Avantek 1987 Semiconductor Data Book Silicon Products, p. Avantek 1987semikonduktor Data Book - Produk Silicon, hal
161. 161.2. 2. D. Kajfez and P. Guillon, Dielectric Resonators, Artech, 1986. D. Kajfez dan P. Guillon,
resonator dielektrik, ARTECH, 1986.
3. 3. GD Vendelin, WC Mueller, APS Khanna, and R. Soohoo, Vendelin GD, Mueller WC,
APS Khanna, dan R. Soohoo,
A 4 GHz DRO, Microwave Journal, June 1986, pp. 151-152. "Sebuah 4 GHz DRO",
Microwave Journal, Juni 1986, hal 151-152.
4. 4. Avantek 1987 Semiconductor Data Book Gallium Arsenide Avantek 1987
semikonduktor Data Book - arsenat Gallium
Products. Produk.
f (GHz) f (GHz)
11.540 11.540
10 10
8 8
9 9
7 76 64 4
5 53 3
2 21 1
0 0
V V
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
20/35
APPLIED DITERAPKAN(V) (V)
11.520 11.52011.500 11.500
f f
Figure 7.Gambar 7.Test Data for 11.5 GHz DROUji Data untuk GHz DRO 11,5
P POUT OUT
(mW) (MW)
EFFICIENCY EFISIENSI
20 20
10 10
8 8
9 9
7 7
6 64 4
5 53 3
2 21 1
0 0V V
APPLIED DITERAPKAN
(V) (V)
16 16
12 12
8 8
4 4
10% 10%
5% 5%
0 0
P P
OUT OUT
1. 1. A magnetically insulated line oscillator device comprising: Sebuah garis magnetis terisolasi
osilator perangkat yang terdiri dari:
an input end, an output end, and an axial length extending in an axial direction from the inputend to the output end, the axial length including an active part for converting electron energy
into microwave energy; mengakhiri masukan, mengakhiri output, dan panjang aksial
memanjang dalam arah aksial dari ujung ke ujung input output, panjang aksial termasuk
bagian aktif untuk mengubah energi elektron menjadi energi gelombang mikro;
an elongated electron-emitting cathode disposed along the axial length; and sebuah katodaelektron-emitting memanjang dibuang sepanjang aksial; dan
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
21/35
an anode in which there is a slow wave structure surrounding, and spaced apart from, thecathode to provide a series of cavities, wherein there is provided along the active part of the
axial length a progressive change in depth of successive cavities of the slow wave structuresuch that there are three or more different depths in succession of such cavities. sebuah anoda
di mana terdapat struktur gelombang lambat sekitarnya, dan ditempatkan terpisah dari, katoda
untuk memberikan serangkaian gigi berlubang, dimana ada disediakan di sepanjang bagian
aktif dari panjang aksial perubahan progresif di kedalaman rongga berturut-turut gelombanglambat struktur seperti yang ada tiga atau lebih kedalaman yang berbeda dalam suksesi
rongga tersebut.
2. 2. A magnetically insulated line oscillator device as claimed in claim 1, wherein there is a diode gap
between the cathode and the anode for controlling current flow therebetween and the diode gap is
positioned within the active part of the axial length of the device. Perangkat line osilator magnetis
berisolasi seperti diklaim dalam klaim 1, dimana terdapat kesenjangan dioda antara katoda dan
anoda untuk mengendalikan therebetween arus dan kesenjangan dioda diposisikan dalam bagian
aktif dari panjang aksial perangkat.
3. 3. A magnetically insulated line oscillator device as claimed in claim 1, wherein the progressive
change in the respective depth of the associated cavities is positioned at the output end of the
device to enhance the efficiency of power extraction. Perangkat line osilator magnetis berisolasi
seperti diklaim dalam klaim 1, dimana perubahan progresif di kedalaman masing-masing dari rongga
terkait diposisikan pada akhir output perangkat untuk meningkatkan efisiensi ekstraksi daya.
4. 4. A magnetically insulated line oscillator device as claimed in claim 3, wherein the progressive
change is a diminution in the respective depth of the associated cavities towards the output end of
the device. Perangkat line osilator magnetis berisolasi seperti diklaim dalam klaim 3, dimana
perubahan progresif adalah penurunan kedalaman masing-masing dari rongga terkait menjelang
akhir output dari perangkat.
5. 5. A magnetically insulated line oscillator device as claimed in claim 1, wherein the microwave
energy is extracted axially from the device. Perangkat line osilator magnetis berisolasi seperti diklaim
dalam klaim 1, dimana energi gelombang mikro ini diambil secara aksial dari perangkat.
6. 6. A magnetically insulated line oscillator device as claimed in claim 1, wherein the cathode is
aligned along an axis which is offset and displaced laterally parallel from an axis aligned with the
slow wave structure. Perangkat line osilator magnetis berisolasi seperti diklaim dalam klaim 1,
dimana katoda sejajar sepanjang sumbu yang offset dan pengungsi lateral paralel dari sumbu sesuaidengan struktur gelombang lambat.
7. 7. A magnetically insulated line oscillator device as claimed in claim 1, wherein the progressive
change is a linear tapering of the respective depth of the associated cavities. Perangkat line osilator
magnetis berisolasi seperti diklaim dalam klaim 1, dimana perubahan progresif adalah linier lonjong
kedalaman masing-masing dari rongga yang terkait.
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
22/35
8. 8. A magnetically insulated line oscillator device as claimed in claim 1, wherein the progressive
change comprises a region of gentle linear taper in the respective depth of the associated cavities
which is followed, in the direction of towards the output end of the device, by a region of steeper
taper. Perangkat line osilator magnetis berisolasi seperti diklaim dalam klaim 1, dimana perubahan
yang progresif terdiri dari wilayah lancip linier lembut di kedalaman masing-masing dari rongga
asosiasi yang diikuti, ke arah menjelang akhir output dari perangkat, dengan wilayah meruncingcuram.
9. 9. A magnetically insulated line oscillator device as claimed in claim 1, wherein the progressive
change in depth of associated cavities is provided by changing a position of respective bottoms of
the associated cavities. Perangkat line osilator magnetis berisolasi seperti diklaim dalam klaim 1,
dimana perubahan yang progresif di kedalaman rongga terkait disediakan dengan mengubah posisi
dasar masing-masing dari rongga yang terkait.
10. 10. A magnetically insulated line oscillator device as claimed in claim 1, in which the progressive
change in depth of the associated cavities in succession is combined with a progressive change in a
respective axial width of the associated cavities. Perangkat line osilator magnetis berisolasi seperti
diklaim dalam klaim 1, di mana perubahan progresif di kedalaman rongga terkait berturut-turut
dikombinasikan dengan perubahan progresif dalam aksial lebar masing-masing dari rongga yang
terkait.
11. 11. A magnetically insulated line oscillator device as claimed in claim 1, wherein the cathode and
slow wave structure are both cylindrical. Perangkat line osilator magnetis berisolasi seperti diklaim
dalam klaim 1, dimana katoda dan struktur gelombang lambat keduanya silinder.
12. 12. A magnetically insulated line oscillator device as claimed in claim 11 wherein the cathode is
coaxial with the slow wave structure. Perangkat line osilator magnetis berisolasi seperti diklaim
dalam klaim 11 dimana katoda koaksial dengan struktur gelombang lambat.
13. 13. A magnetically insulated line oscillator device as claimed in claim 1, wherein the progressive
change in depth of associated cavities is provided by changing a height of respective side walls of the
associated cavities. Perangkat line osilator magnetis berisolasi seperti diklaim dalam klaim 1, dimana
perubahan yang progresif di kedalaman rongga terkait disediakan dengan mengubah ketinggian
masing-masing dinding samping rongga terkait.
14. 14. A magnetically insulated line oscillator device as claimed in claim 13, wherein the cathode is
aligned along an axis which is offset and displaced laterally parallel from an axis aligned with the
slow wave structure. Perangkat line osilator magnetis berisolasi seperti diklaim dalam klaim 13,dimana katoda sejajar sepanjang sumbu yang offset dan pengungsi lateral paralel dari sumbu sesuai
dengan struktur gelombang lambat.
Description: Keterangan:
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
23/35
FIELD OF THE INVENTION BIDANG Penemuan
The invention relates to microwave generators of the type known as magnetically insulatedline oscillators (MILO). Penemuan ini berkaitan dengan generator microwave tipe osilator
yang dikenal sebagai garis magnetis terisolasi (MILO).
BACKGROUND OF THE INVENTION LATAR BELAKANG Penemuan
A MILO consists of an electron-emitting cathode with an adjacent slow wave structure in a
configuration similar to a linear magnetron. Sebuah MILO terdiri dari sebuah katodaelektron-emitting dengan struktur gelombang yang berdekatan lambat dalam konfigurasi
mirip dengan magnetron linear. However, unlike a linear magnetron, there is no externalmeans for producing a magnetic field in the space between the cathode and the adjacent slow
wave structure. Namun, tidak seperti sebuah magnetron linier, tidak ada alat eksternal untukmenghasilkan medan magnet di ruang antara katoda dan struktur gelombang lambat yang
berdekatan. The insulating magnetic field is generated by current flow through the deviceitself. Medan magnet insulasi yang dihasilkan oleh aliran arus melalui perangkat itu sendiri.
Such a device is illustrated in FIG. Perangkat tersebut diilustrasikan dalam Gambar. 1 which
has cylindrical geometry so that the cathode is coaxial with the slow wave structure. 1 yangmemiliki geometri silinder sehingga katoda koaksial dengan struktur gelombang lambat. The
load at the output end of the device is in the form of a diode gap. Beban pada akhir output
dari perangkat berada dalam bentuk kesenjangan dioda.
In use, a pulsed high potential is provided between the cathode and the slow wave structure.
Dalam penggunaan, potensi tinggi berdenyut disediakan antara katoda dan struktur
gelombang lambat. As a result, electrons are emitted from the cathode and are accelerated by
the radial electric field. Akibatnya, elektron yang dipancarkan dari katoda dan dipercepat oleh
medan listrik radial. If this field is sufficiently large, magnetically insulated flow becomes
established, where current flow at the diode region maintains an azimuthal magnetic field in
the interaction space between the cathode and the slow wave structure. Jika kolom ini cukupbesar, aliran magnetis terisolasi menjadi mapan, di mana arus di daerah dioda
mempertahankan medan magnet azimut dalam ruang interaksi antara katoda dan strukturgelombang lambat. The combined effect of the radial electric field and the azimuthal
magnetic field is to cause electrons emitted from the cathode to be confined in the region ofthe cathode and move axially to the output end of the device interacting with the slow wave
structure as they do so in a manner analogous to that in a linear magnetron to producemicrowave energy which is extracted from the output end of the slow wave structure. Efek
gabungan dari medan listrik radial medan magnet azimut adalah untuk menyebabkan elektron
yang dipancarkan dari katoda yang akan dibatasi di wilayah katoda dan bergerak secara
aksial ke akhir output dari perangkat berinteraksi dengan struktur gelombang lambat ketika
mereka melakukannya dengan cara analog dengan bahwa dalam sebuah magnetron linier
untuk menghasilkan energi gelombang mikro yang diekstrak dari ujung output dari strukturgelombang lambat.
A MILO with three or more cavities oscillates readily in its fundamental -mode. SebuahMILO dengan rongga tiga atau lebih berosilasi mudah dalam modus yang fundamental-. In
this mode, each cavity in the slow wave structure has quarter wave oscillations shifted inphase by approximately from its neighbour. Dalam mode ini, setiap rongga dalam struktur
gelombang lambat memiliki gelombang osilasi kuartal bergeser dalam tahap oleh sekitar
dari tetangganya. The quarter wave oscillations have maximum magnetic field at the cavity
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
24/35
top, and maximum electric field close to the electron flow. Osilasi gelombang kuartal punyamedan magnet maksimum di bagian atas rongga, dan maksimum dekat medan listrik dengan
aliran elektron. As in the magnetron, the crossed field electron flow in the MILO develops aspoke-like structure as the electrons give up their potential and kinetic energy to the
electromagnetic field. Seperti di magnetron, lapangan menyeberangi aliran elektron di MILO
mengembangkan struktur berbicara seperti sebagai elektron melepaskan energi potensial dan
kinetik dengan bidang elektromagnetik.
Although large amplitude oscillations in the -mode are readily obtained, extracting power
from these oscillations is not straightforward. Meskipun osilasi amplitudo besar dalam modus
-yang mudah diperoleh, kekuasaan penggalian dari osilasi ini tidak mudah. The reason for
this, which has been known for some time, is that close to the -mode the group velocity is
small, so power cannot be transported rapidly out of the oscillator. Alasan untuk hal ini, yang
telah dikenal selama beberapa waktu, adalah bahwa dekat dengan modus- kecepatan
kelompok kecil, sehingga daya tidak dapat diangkut dengan cepat keluar dari osilator.
Possible solutions which have been considered are multicavity extraction and operation in
/2-mode. Mungkin solusi yang telah dipertimbangkan adalah multicavity ekstraksi dan
operasi di /2-mode. Multicavity extraction presents problems in the collection of powerfrom multiple extraction ports. ekstraksi Multicavity menyajikan masalah dalam
pengumpulan daya dari pelabuhan ekstraksi berganda. Operation in /2-mode has beenachieved by a MILO in which the slow wave structure has an input section which operates in
-mode and modulates the electron flow. Operasi /2-mode telah dicapai oleh MILO di manastruktur gelombang lambat memiliki bagian input yang beroperasi di -mode dan
memodulasi aliran elektron. The output section is designed to have a natural -mode at twicethe frequency of the input -mode but is driven in the /2-mode by the input section. Bagian
keluaran dirancang untuk memiliki mode-alam pada dua kali frekuensi mode input -tapi
didorong dalam /2-mode oleh bagian input. The problem with this approach is that the
output section tends to self-oscillate in its own -mode with consequent loss of power output.
Masalah dengan pendekatan ini adalah bahwa bagian output cenderung berosilasi dalam diri-
sendiri modenya- dengan kerugian akibatnya output daya.
SUMMARY OF THE INVENTION Ringkasan Penemuan
We have found that improved power extraction from a MILO device can be achieved by a
tapered configuration of slow wave structure in the output section. Kami telah menemukanbahwa kekuatan ekstraksi perbaikan dari perangkat MILO dapat dicapai oleh konfigurasi
meruncing struktur gelombang lambat pada bagian output. We have also found that
positioning of the diode gap (the gap between cathode and anode which controls the total
current flow) affects the efficiency of power extraction. Kami juga menemukan bahwa posisi
kesenjangan diode (kesenjangan antara katoda dan anoda yang mengontrol aliran arus total)
mempengaruhi efisiensi ekstraksi daya.
According to the invention there is provided a magnetically insulated line oscillator device
comprising an elongated electron-emitting cathode and a slow wave structure surrounding,and spaced apart from, the cathode, wherein there is provided along an active part of the
length of the device a progressive change in the depth of two or more cavities in successionof the slow wave structure. Menurut penemuan ada disediakan perangkat osilator garis
magnetis terisolasi yang terdiri dari sebuah katoda memanjang-memancarkan elektron dan
struktur gelombang lambat sekitarnya, dan ditempatkan terpisah dari, katoda, dimana ada
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
25/35
disediakan di sepanjang bagian aktif dari panjang perangkat progresif perubahan kedalamandua atau lebih rongga dalam suksesi struktur gelombang lambat. By an active part of the
device we mean a part in which there is interaction between electrons emitted from thecathode and the slow wave structure to generate microwave energy. Dengan bagian aktif dari
perangkat yang kita maksud bagian di mana ada interaksi antara elektron yang dipancarkan
dari katoda dan struktur gelombang lambat untuk menghasilkan energi gelombang mikro. For
enhancing the efficiency of power extraction, the progressive change in the depth of cavitiesis positioned at a power output end of the device. Untuk meningkatkan efisiensi ekstraksi
daya, perubahan progresif di kedalaman rongga diposisikan pada akhir output daya
perangkat. Power extraction efficiency is further enhanced by positioning the diode gap
within an active part of the length of the device. Power efisiensi ekstraksi lebih ditingkatkan
dengan menempatkan kesenjangan dioda dalam bagian aktif dari panjang perangkat.
Preferably power is extracted axially from the device for which purpose a wave guide for
coupling extracted microwave power to an antenna is coaxially attached to the device at its
power output end. Disukai daya diekstraksi secara aksial dari perangkat yang tujuan pandu
gelombang untuk kopling diekstraksi daya microwave untuk antena adalah coaxially
terpasang ke perangkat pada akhir output daya.
The progressive change in the depth of cavities is conveniently provided by a linear taperingof the depth of the cavities. Perubahan progresif di kedalaman rongga mudah disediakan oleh
linier lonjong kedalaman rongga. This may comprise a region of gentle linear taper in thedepth of the cavities followed, in the direction of the output end of the device, by a region of
steeper taper. Hal ini mungkin terdiri dari wilayah lancip linier lembut di kedalaman ronggadiikuti, ke arah akhir output dari perangkat, oleh daerah lancip curam. The progressive
change in depth of cavities may be provided by changing the position of the bottom of the
cavities or alternatively by changing the height of the side walls of the cavities. Perubahan
progresif di kedalaman gigi berlubang dapat diberikan dengan mengubah posisi bagian
bawah rongga atau alternatif dengan mengubah ketinggian dinding sisi gigi berlubang.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS URAIAN SINGKAT ATAS GAMBAR
Specific constructions of MILO device embodying the invention will now be described byway of example and with reference to the drawings filed herewith, in which: konstruksi
khusus perangkat MILO mewujudkan penemuan sekarang akan dijelaskan dengan caracontoh dan dengan mengacu pada gambar diajukan dengan ini, di mana:
FIG. Gambar. 1 is a diagrammatic sectional view of a known form of MILO device, 1 adalah
pandangan penampang diagram dari bentuk yang dikenal perangkat MILO,
FIG. Gambar. 2 is a diagrammatic sectional view of a MILO device embodying the present
invention, 2 adalah pandangan penampang diagram dari perangkat MILO mewujudkan
penemuan ini,
FIG. Gambar. 3 is a diagrammatic end sectional view of a modification of the device shown
in FIG. 3 adalah pandangan akhir diagram penampang dari modifikasi perangkat ditunjukkandalam Gambar. 2, and 2, dan
FIG. Gambar. 4 is a diagrammatic sectional view of another modification of the device
shown in FIG. 4 adalah diagram penampang pandangan lain modifikasi perangkatditunjukkan dalam Gambar. 2. 2.
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
26/35
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION URAIAN perwujudanPenemuan
FIG. Gambar. 1 shows the principal components of a known form of MILO device
comprising a cylindrical cathode 11 surrounded by a cylindrical anode in which is formed a
slow wave structure 15. 1 menunjukkan komponen utama dari suatu bentuk yang dikenal
perangkat MILO yang terdiri dari katoda silinder 11 dikelilingi oleh anoda silinder yangterbentuk struktur gelombang lambat 15. Regions 12 and 14 of the anode together with the
cathode 11 respectively provide an entrance line 13 and an exit line 16. Kawasan 12 dan 14
dari anoda katoda bersama-sama dengan 11 masing-masing memberikan garis pintu masuk
13 dan jalur keluar 16. An electrical load at the output end of the device is provided by diode
gap 17 between the end of the cathode and the anode structure. Sebuah beban listrik pada
akhir output dari perangkat disediakan oleh kesenjangan dioda 17 antara akhir katoda dan
struktur anoda.
The diode gap 17 controls the total current flow, and so plays a similar role to that of the
insulating magnetic field in a magnetron. Kesenjangan dioda 17 mengatur aliran arus total,
dan memainkan peran yang sama dengan medan magnet isolasi dalam sebuah magnetron. If
the gap 17 is too small, the electrons remain close to the cathode 11 and do not gain sufficientmomentum to interact with the slow wave structure (ie they remain below the Buneman-
Hartree threshold). Jika kesenjangan 17 terlalu kecil, elektron tetap dekat dengan katoda 11dan tidak mendapatkan momentum yang cukup untuk berinteraksi dengan struktur
gelombang lambat (yaitu mereka tetap di bawah ambang batas Buneman-Hartree). If the gapis too large, magnetic insulation is lost and oscillations are quenched (Hull cut-off). Ada
kesenjangan yang terlalu besar, isolasi magnetik hilang dan osilasi yang dipadamkan (Hullcut-off).
We have found that the presence of an exit line 16 beyond the slow wave structure 15 reduces
efficiency. Kami telah menemukan bahwa kehadiran jalur keluar 16 di luar struktur
gelombang lambat 15 mengurangi efisiensi. As indicated in the discussion of FIG.Sebagaimana ditunjukkan dalam diskusi dari Gambar. 2 below, output power efficiency is
increased by positioning the diode gap within the slow wave structure, that is within an activepart of the device. 2 di bawah ini, output efisiensi daya meningkat dengan posisi kesenjangan
dioda dalam struktur gelombang lambat, yang berada dalam bagian aktif dari perangkat.
FIG. Gambar. 2 illustrates a form of MILO embodying the present invention devised toovercome or ameliorate limitations of existing designs. 2 menggambarkan bentuk MILO
mewujudkan penemuan ini dirancang untuk mengatasi atau memperbaiki keterbatasan desain
yang ada. In FIG. Dalam Gambar. 2, components corresponding to those illustrated in FIG. 2,
sesuai dengan yang diilustrasikan dalam Gambar komponen. 1 have been labelled with the
same reference numerals and are not described in detail for FIG. 1 telah diberi label dengan
angka referensi yang sama dan tidak dijelaskan secara rinci untuk Gambar. 2. 2. In thisexample, axial symmetry has been maintained for simplicity, compactness and predictability.
Dalam contoh ini, simetri aksial telah dipertahankan untuk kesederhanaan, kekompakan dan
prediktabilitas. It will be noted that the slow wave structure is divided into three sections
marked by dotted lines. Ini akan dicatat bahwa struktur gelombang lambat dibagi menjadi
tiga bagian ditandai dengan garis putus-putus. With reference again to FIG. Dengan referensi
lagi untuk Gambar. 2, the first three cavities of the slow wave structure forming a driver
section 21 are followed by an intermediate section 22 in which the walls forming the cavities
progressively diminish slightly in height to produce a gentle taper in the cavity depth. 2, tiga
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
27/35
pertama rongga struktur gelombang lambat membentuk bagian driver 21 diikuti oleh bagianantara 22 yang membentuk dinding rongga semakin berkurang sedikit di ketinggian untuk
menghasilkan lancip lembut di kedalaman rongga. This is followed by an output section 23 inwhich the progressive change in depth of the cavities is much steeper. Hal ini diikuti oleh
daerah keluaran 23 di mana perubahan progresif di kedalaman rongga jauh lebih curam.
The diode gap 17 is positioned within the region of the slow wave structure, that is within anactive part of the device and, in this example, adjacent the transition from the intermediate
section 22 to the output section 23. Kesenjangan dioda 17 diposisikan dalam wilayah struktur
gelombang lambat, yang berada dalam bagian aktif dari perangkat dan, dalam contoh ini,
berdekatan transisi dari bagian antara 22 ke bagian keluaran 23. Arrow A indicates the input
of pulsed power from a power supply and arrow B indicates the axial extraction of
microwave power pulses which are coupled to an antenna (not shown). Arrow menunjukkan
input daya berdenyut dari power supply dan anak panah B menunjukkan ekstraksi aksial
pulsa daya microwave yang digabungkan untuk antena (tidak ditampilkan). In order that the
diode gap 17 may be positioned within the slow wave structure, central cylindrical section 24
(FIG. 2) is part of the anode being electrically connected to the slow wave structure. Agarkesenjangan dioda 17 Mei diposisikan dalam struktur gelombang lambat, bagian silinder
pusat 24 (Gambar 2) merupakan bagian dari anoda yang elektrik terhubung ke strukturgelombang lambat. In practice, the return current path is realised using a number of inductive
post or coupling plates, but for the purposes of modelling this DC current return path isrepresented by an axially symmetric inductive surface 25. Dalam praktek, jalur kembali saat
ini direalisasikan menggunakan sejumlah pos induktif atau pelat kopling, tetapi untuk tujuanpemodelan ini kembali jalur arus DC diwakili oleh permukaan aksial simetris induktif 25.
The driver section 21 operates in the manner of a simple MILO in which -mode oscillations
are set up, this defining the operating frequency and driving subsequent sections by bunching
the electron flow. Bagian driver 21 beroperasi dalam cara yang MILO sederhana di mana -
modus osilasi ditetapkan, ini mendefinisikan frekuensi operasi dan mengemudi bagian
berikutnya oleh daun aliran elektron. If the MILO is to be used as a slaved amplifier rather
than an oscillator, then this drive section is replaced by an input for the driver signal from an
external master oscillator. Jika MILO yang akan digunakan sebagai penguat bekerja keras
daripada osilator, maka ini bagian drive diganti dengan input untuk sinyal driver dari sebuah
osilator master eksternal.
The intermediate section 22 provides a primary amplification and power extraction stage inwhich each successive cavity of the slow wave structure is tuned to an increasingly higher -
mode frequency. Bagian antara 22 menyediakan amplifikasi primer dan tahap ekstraksi
kekuasaan di mana setiap rongga berturut-turut dari struktur gelombang lambat disetel ke
frekuensi -mode yang semakin tinggi. This is done in this example by an increase in the
radius of the central aperture in the annular plates which form the side walls of the cavity. Hal
ini dilakukan dalam contoh ini dengan peningkatan jari-jari aperture sentral di piringmelingkar yang membentuk dinding samping dari rongga.
Two factors influence the choice of taper defined by this progressive decrease in the depth of
the cavities; they are the power flow and amplification. Dua faktor yang mempengaruhi
pilihan meruncing didefinisikan oleh penurunan progresif di kedalaman rongga, mereka
adalah aliran daya dan amplifikasi. Increasing the taper increases the axial group velocity and
hence the amount of power that can be usefully extracted along the axis. Meningkatkan
lancip akan meningkatkan kecepatan kelompok aksial dan karenanya jumlah daya yang dapat
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
28/35
bermanfaat diekstraksi sepanjang sumbu. However, if the taper is too steep, then the rapidincrease in axial wave phase velocity makes effective energy transfer from electrons to the
wave more difficult, conditions for phase focusing of electrons become less favourable, andan increasingly large fraction of the electron flow is below the resonance threshold. Namun,
jika lancip itu terlalu curam, maka peningkatan pesat dalam kecepatan fase gelombang aksial
membuat transfer energi efektif dari elektron untuk gelombang lebih sulit, kondisi untuk fase
memfokuskan elektron menjadi kurang menguntungkan, dan fraksi semakin besar aliranelektron bawah ambang batas resonansi.
In optimising the design to maximise the device efficiency, both the cavity depth and cavity
width may be varied. Dalam mengoptimalkan desain untuk memaksimalkan efisiensi
perangkat, baik kedalaman dan lebar rongga rongga mungkin bervariasi. The radial cavity
depth is adjusted primarily to vary the wave group velocity of the slow wave structure, and
the axial cavity width primarily controls the wave phase velocity. Kedalaman rongga radial
disesuaikan terutama untuk memvariasikan kecepatan gelombang kelompok struktur
gelombang lambat, dan lebar rongga aksial terutama kontrol kecepatan fase gelombang. This
is illustrated in FIG. Ini diilustrasikan dalam Gambar. 3 where similar components carry thesame reference numerals as in FIG. 3 tempat komponen yang sama membawa angka referensi
yang sama seperti pada Gambar. 2 and hence are not described in detail for FIG. 2 dankarenanya tidak dijelaskan secara rinci untuk Gambar. 3. 3. As may be seen in FIG. Seperti
dapat dilihat dalam Gambar. 3, both cavity depth and cavity width decrease progressively inoutput section 23a. 3, baik kedalaman rongga dan rongga penurunan semakin lebar di daerah
keluaran 23a.
The output section 23a is generally more steeply tapered and provides a transition to thecoaxial output line and additionally facilitates the extraction of power from the energetic
electron jet which flows from the diode gap end of the outer cathode surface. 23a Output
Bagian ini umumnya lebih curam meruncing dan menyediakan transisi ke jalur output coaxial
dan tambahan memfasilitasi ekstraksi kekuasaan dari jet energik elektron yang mengalir dari
ujung dioda kesenjangan dari permukaan katoda luar. This energetic jet is formed when
spokes of high electron density reach the end of the cathode, and energy recovery from the jet
can give a significant contribution to the power. Ini jet energik yang terbentuk ketika jari-jari
kerapatan elektron tinggi mencapai akhir katoda, dan energi pemulihan dari jet dapat
memberikan kontribusi yang signifikan terhadap kekuasaan. The primary amplification relies
upon the conventional magnetron phase focusing and power conversion by releasing (mainly)
electron potential energy. Amplifikasi primer bergantung pada tahap magnetron konvensional
fokus dan konversi daya dengan melepaskan (terutama) elektron energi potensial. The jet
arising when electron spokes reach the end of the cathode feeds energy to the wave mainly by
giving electron kinetic energy to the wave. Jet timbul ketika jari-jari elektron mencapai ujung
katoda feed energi untuk gelombang terutama dengan memberikan energi kinetik elektron
gelombang.
FIG. Gambar. 2 shows a three stage arrangement. 2 menunjukkan pengaturan tahap ketiga.
Useful results are achieved in the absence of the intermediate section 22. hasil yang berguna
lainnya dicapai tanpa adanya bagian menengah 22. A computer simulation modelling of a
device having a driver section 21 of three cavities followed immediately by an output section
of five steeply tapered cavities demonstrated reaching a steady state after approximately forty
nanoseconds, with an input power of 11.8 gigawatts at 460 kilovolts and an output power of
1.1 gigawatts; an efficiency of 9.2%. Sebuah simulasi komputer pemodelan perangkat
mempunyai penampang driver 21 dari tiga rongga segera diikuti oleh daerah keluaran lima
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
29/35
rongga tajam meruncing menunjukkan mencapai keadaan stabil setelah sekitar empat puluhnanodetik, dengan daya input sebesar 11,8 gigawatt di 460 kilovolt dan daya output dari 1,1
gigawatt, sebuah efisiensi 9,2%.
However, the inclusion of the extra intermediate section 22 enables extraction of additional
power by coupling the crossed field electron flow to finite group velocity waves in the driver,
the gentle taper and the sharp taper. Namun, masuknya dari bagian tengah memungkinkanekstraksi ekstra 22 tenaga tambahan dengan kopling Medan aliran elektron menyeberang ke
gelombang kecepatan kelompok terbatas pada driver, yang lancip lancip lembut dan tajam. A
computer simulation representing an arrangement as shown in FIG. Sebuah simulasi
komputer yang mewakili suatu pengaturan seperti yang ditunjukkan dalam Gambar. 2 in
which the radius of the inner aperture of the side walls of the cavities in the intermediate
section 22 increases from 7.5 centimeters to 8.125 centimeters over six cavities, demonstrated
an input power of 12 gigawatts at 460 kilovolts yielding an output of 2.1 gigawatts. 2 di mana
jari-jari aperture bagian dalam dinding sisi rongga di bagian antara 22 meningkat dari 7,5
sentimeter ke 8,125 sentimeter lebih dari enam gigi berlubang, menunjukkan daya input 12
gigawatt di 460 kilovolt menghasilkan output sebesar 2,1 gigawatt. This represents anelectrical efficiency of 17.5%, almost twice that achieved with a device from which the
intermediate section 22 is omitted and 42% of the maximum power available after subtractingthe power consumed in maintaining the insulating magnetic field. Ini merupakan efisiensi
listrik sebesar 17,5%, hampir dua kali yang dicapai dengan perangkat yang bagian antara 22dihilangkan dan 42% dari daya maksimum tersedia setelah mengurangkan daya yang
dikonsumsi dalam menjaga medan magnet isolasi.
Further computer calculations indicate that even higher efficiencies can be achieved withrelatively minor adjustments in physical characteristics of the device. perhitungan komputer
lebih lanjut menunjukkan bahwa efisiensi yang lebih tinggi dapat dicapai dengan relatif
sedikit penyesuaian dalam karakteristik fisik perangkat.
An experimental apparatus set up to verify the computer simulations comprised a driversection 21 of three identical cavities followed by six cavities with progressively shorter side
walls. Sebuah peralatan eksperimen dibentuk untuk memverifikasi simulasi komputer terdiribagian driver 21 dari tiga rongga yang identik diikuti oleh enam gigi berlubang dengan
dinding samping semakin pendek.
The anode, including the slow wave structure, was made from polished stainless steel as thiswas found to delay the onset of breakdown effects attributed to the formation of plasma on
electron bombarded surfaces. Anoda, termasuk struktur gelombang lambat, terbuat dari
stainless steel dipoles seperti ini ditemukan untuk menunda onset efek kerusakan disebabkan
oleh pembentukan plasma elektron dibombardir permukaan. The cathode comprised an
aluminium alloy rod coated with velvet. katoda ini terdiri dari sebuah batang aluminium
paduan dilapisi dengan beludru.
Experimental trials with this device demonstrated good agreement between the computer
simulation and the experiments except at the highest power levels where the formation ofsurface plasma and subsequent electron emission is thought to occur. percobaan
eksperimental dengan perangkat ini menunjukkan kesepakatan yang baik antara simulasikomputer dan eksperimen kecuali pada tingkat daya tertinggi dimana pembentukan plasma
permukaan dan emisi elektron berikutnya diduga terjadi. The experimental apparatus
delivered two gigawatts of power at an efficiency exceeding 10%. Aparat eksperimental
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
30/35
disampaikan dua gigawatts kekuasaan pada efisiensi melebihi 10%. This result givesconfidence in the computer modelling and indicates that devices with the configuration
shown in FIG. Hasil ini memberikan kepercayaan dalam pemodelan komputer danmenunjukkan bahwa perangkat dengan konfigurasi yang ditunjukkan dalam Gambar. 2 can
confidently be predicted to achieve efficiencies in excess of 20%. 2 yakin dapat diprediksi
untuk mencapai efisiensi lebih dari 20%.
Ancillary studies have shown that, by replacing the driver section 21, tuning over a wide
range of frequencies--a 30% band width to the 3 dB points--is possible and that the device as
a whole can be scaled to handle higher frequencies. penelitian lebih lanjut telah menunjukkan
bahwa, dengan mengganti bagian driver 21, tuning atas berbagai frekuensi - dengan lebar pita
30% ke 3 poin dB - adalah mungkin dan bahwa perangkat secara keseluruhan dapat
ditingkatkan untuk menangani frekuensi yang lebih tinggi .
The invention is not restricted to the details of the foregoing examples. Penemuan ini tidak
terbatas pada rincian contoh di atas. For instance, the progressive change in cavity depth need
not necessarily be achieved by reducing the height of the cavity walls but may, for example,
be achieved by progressively reducing the radial displacement of the bottoms of the cavities
or by a combination of the two. Sebagai contoh, perubahan progresif di kedalaman ronggatidak perlu dicapai dengan mengurangi ketinggian dinding rongga tetapi mungkin, misalnya,
akan dicapai dengan semakin mengurangi perpindahan radial bagian bawah rongga ataudengan kombinasi keduanya.
While velvet provides an effective electron emission surface for the cathode, its power
handling capability is limited and it is prone to damage, particularly during repetitive
operation. Sementara beludru memberikan permukaan elektron emisi efektif untuk katoda,
daya kemampuan penanganannya terbatas dan rentan terhadap kerusakan, terutama selama
operasi berulang-ulang. Possible solutions to this problem are the use of a carbon felt in place
of the velvet. Kemungkinan solusi untuk masalah ini adalah penggunaan karbon yang
dirasakan di tempat beludru. Carbon felt "lights-up" promptly at low electric field, evolvesless gas than velvet and is more resistant to damage. Karbon merasa "lampu-up" segera di
lapangan listrik yang rendah, berkembang gas kurang dari beludru dan lebih tahan terhadapkerusakan. However, the conductivity of the carbon felt appears to result in a slower build up
of plasma on carbon felt as compared with velvet. Namun, konduktivitas karbon merasamuncul untuk menghasilkan lebih lambat membangun plasma pada karbon merasa
dibandingkan dengan beludru. Tests have shown that velvet protected with a layer ofMELINEX plastics film between the aluminium alloy rod and the velvet coating is less
subject to damage from repetitive operation. Pengujian telah menunjukkan bahwa beludru
dilindungi dengan lapisan film plastik MELINEX antara batang paduan aluminium dan
lapisan beludru kurang tunduk pada kerusakan dari operasi berulang-ulang.
Experiments have also shown an increase in power output for a device corresponding to thatshown in FIG. Percobaan juga menunjukkan peningkatan output daya untuk perangkat yang
sesuai dengan yang ditunjukkan dalam Gambar. 2 if the cathode is offset so that its axis is
parallel to but displaced laterally from the axis of the slow wave structure. 2 jika katoda
offset sehingga sumbu sejajar dengan tapi pengungsi lateral dari sumbu struktur gelombang
lambat. This is illustrated diagrammatically in FIG. Diagram ini diilustrasikan dalam
Gambar. 4, which shows the offset of cathode 11 relative to the centre of circles representing
the inner radii of the walls defining the cavities in output section 23b. 4, yang menunjukkan
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
31/35
offset toda 11 relatifterhadap pusatli aran mewakilijari jari bagian dalammendefinisikan dinding rongga-rongga di daerah keluaran 23b.
A choke structure as described in Proceedings SPIE 1995 Vol2557 pages 50-59 (an article
by Calico, Clark, Lemke and Scott entitled "Experimental and theoreticalinvestigations of amagnetically insulated line oscillator (MILO)") may be incorporated atthe input end ofthe
device to furtherimprove the performance. Sebuah tersedak struktur seperti yang dijelaskandalam Proceedings SPIE Vol 1995 2557 halaman 50-59 (sebuah artikel oleh Calico, Clark,
Lemke dan Scott berjudul"eksperimental dan penyelidikan teoritis dari osilator garismagnetis terisolasi (MILO)") dapat dimasukkan pada akhirinput perangkat untuklebih
meningkatkan kinerja.
Copyright 2004-2010FreePatentsOnline.com. Copyright 2004-2010FreePatentsOnline.com. All
rights reserved. Privacy Policy & Terms of Use . All rights reserved. Privasi Ke ijakan & Terms of Use .
y HomeHome
y Search PatentsCari Paten
y Data ServicesLayanan Data
y HelpBantuan
y Contact usHubungi kami
y Advertise on thisSiteBeriklan di Situs ini
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
32/35
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
33/35
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
34/35
-
8/8/2019 mikrowave oscilator
35/35
Teks asli Inggris
Sarankan terjemahan yang lebih baik