[发明专利]平面结构型高频振荡器

说明书

本发明涉及一种平面结构型的、用一个介电谐振器稳定的高频振荡器。这样一种振荡器也被称为介电谐振振荡器(DR0)，它被应用在微波／毫米波区域的一种雷达传感器中。该振荡器具有一个有源元件，即一个所谓的HF放大器，它通过一个反馈网络达到稳定并由此被激励振荡。一种具有尽可能高的品质因数的窄带传输或反射滤波器用作该反馈网络，该滤波器使用一种介电谐振器进行稳定。传输滤波器是在振荡频率时允许信号通过输出端的一种滤波器。而反射滤波器是其中供给的信号仅在谐振频率时被反射的一种滤波器。

一种介电谐振振荡器被描述在Bahl．I．及Bhartia，P．著的“微波固态电路设计”第9章中，由约翰·怀利父子公司(John Wiley & sons)出版。在该书中也给出了一些DR0基本电路。利用介电谐振器来确定振荡器的振荡频率。介电谐振器起到品质因数为Q的窄带频率滤波器的作用。

该公知的振荡器的缺点在于是介电谐振器工作在它的基本谐振频率(TE01δ方式)上。通常谐振器对电路的耦合，尤其是非常高频(≥15…20GHz)的振荡器的情况下，产生出反馈滤波器很小的品质因数。由此将使DR0的温度稳定性及负载依赖性变差。

滤波曲线的最大值随着介电谐振器与HF导体之间距离的增大约按指数地下降，但滤波器的品质因数Q同时地上升。因为对于实现稳定的且具有小相位噪音的DR0需要尽可能高的品质因数Q，只能使介电谐振器尽可能弱地耦合。为了维持振荡器的振荡，介电谐振器和有源元件的这种弱耦合必须通过有源元件放大系数的提高来补偿。但是对此将受到由有源元件能提供的最大放大系数狭窄界限的限制。

本发明的任务是：给出一种具有在振荡器噪音及温度稳定性方面明显改善性能的振荡器。

该任务将根据权利要求1所述的一种振荡器来解决。

从而，以有利的方式获得了高的温度稳定性、深入改善的振荡器的负载依赖性、以及减少的介电及欧姆损耗。并且也可以有效地减小涡流损耗。

本发明的进一步构型在权利要求2中给出。其优点在于简单的可制造性。

在权利要求3中给出的进一步构型具有简单的可装配性的优点。

在权利要求4中给出的介电谐振器的正面相对平面导条的定向具有在同时得到高品质因素的情况下的强耦合的优点。

如果按照权利要求5设置介电谐振器，则得到一种更为改善的耦合。

如果根据权利要求6使介电谐振器工作于旋转对称的磁场力线分布占优势的方式中，则介电谐振器侧面变为扁平，它仅对振荡频率及品质因数产生非实质的影响。

另一附设的进一步构型给出在权利要求7中，具有相对介电常数在30至45区域中的介电材料可低成本、高质量地制造出来。

在权利要求8中给出的另一进一步构型具有的优点是，介电谐振器的谐振频率可借助于一个可通过位于中心的孔移动的介电或金属壳体进行细调整。此外该孔可作辅助装配用。

一个有利的方式是根据权利要求9使介电谐振器的直径设置得大于平面导条的距离，因为这样可实现更好的耦合。

根据权利要求10将平面导条共面地设置具有的优点在于，视振荡电路而定可避免必需的贯穿接触。

根据权利要求11将平面导条作成微带(microstrip)导体具有的优点是，可使用在此方面已成熟的仿真程序来进行电路计算，这就简化了开发。

视应用情况而定，放大器可根据权利要求10设置成晶体三极管，或根据权利要求11设置成碰撞雪崩渡越时间二极管(Impatt-Diode)或发射元件(Gunnelement)。

对本发明将借助附图作详细说明。

图1表示一个反射型介电谐振振荡器的原理图；

图2表示一个传输型DR0的原理图；

图3表示传统的耦合及新式耦合方式，在传统耦合中介电谐振器用其正面放置在衬底上，而在新式耦合中介电谐振器用其侧面放置；

图4表示对于传统耦合及新式耦合情况的反射滤波器的带宽(及品质因数Q)的比较；

图5表示一种改善的具有新式耦合及高品质因数Q的介电谐振器的HF振荡器(传输型DR0)的结构；

图6表示图5中的改变HF振荡器对于24GHz的频谱图；

图7表示具有一个圆形及一个削平的介电谐振器的反射滤波器的典型滤波曲线；

图8表示具有新型耦合及高品质因数的介电谐振器的改良HF振荡器的结构例，其中主要与放大器实现耦合(反射型DR0)。