Сверхвысокочастотный диод
Полезная модель относится к СВЧ-технике и может быть использована для получения стабильных по частоте колебаний в узкой полосе частот коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн, например для создания на его основе малогабаритных генераторов. Задачей полезной модели является повышение КПД сверхвысокочастотного диода путем устранения излучения из корпуса основного колебания. Поставленная задача решается тем, что в сверхвысокочастотном диоде, содержащем корпус, имеющий внутреннюю цилиндрическую поверхность с соосно расположенным в нем проводником, снабженным р центре полупроводниковым элементом, при этом зазор между торцевыми поверхностями проводника и корпуса образует цилиндрический резонатор, зазор между боковыми внутренней поверхностью корпуса и поверхностью проводника образует коаксиальный резонатор, а полупроводниковый элемент расположен с возможностью обеспечения электрического контакта с верхней торцевой поверхностью корпуса, согласно предлагаемому решению, в нижней части корпуса со стороны его торцевой поверхности выполнен кольцевой паз, глубина которого и расстояние от поверхности проводника равны четверти длины волны, а. ширина, паза - не более 0,1 длины волны.
Полезная модель относится к СВЧ-технике и может быть использована для получения стабильных по частоте колебаний в узкой полосе частот коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн, например для создания на его основе малогабаритных генераторов.
Известен сверхвысокочастотный диод, содержащий расположенные в корпусе два коаксиальных резонатора, между торцами центрального проводника одного из которых и экранного проводника второго резонатора размещены полупроводниковые кристаллы (Патент на изобретение РФ №2019902 МПК: Н 03 В 7/14).
Недостатком этого диода является низкий КПД из-за излучения из корпуса основных колебаний.
Известен сверхвысокочастотный диод, содержащий расположенные соосно в корпусе первый и второй резонаторы, один из которых выполнен коаксиальным, а второй - цилиндрическим, полупроводниковые кристаллы, расположенные между краями торцов центрального проводника коаксиального резонатора и стенкой проводника второго резонатора (Свидетельство на полезную модель РФ №5304, МПК: Н 03 В 7/14).
Недостатком этого диода также является низкий КПД из-за излучения из корпуса основных колебаний.
Наиболее близким к предлагаемому решению является сверхвысокочастотный диод, содержащий корпус, в котором размещены соосно коаксиальный и цилиндрический; резонаторы, а полупроводниковая структура протяженной стороной прижата для обеспечения электрического контакта к внутренней стороне торца цилиндрического резонатора) а другой стороной закреплена на торце внутреннего проводника коаксиального резонатора, причем боковая сторона цилиндрического резонатора одновременно является внешним проводником коаксиального резонатора. (Свидетельство на полезную модель РФ №11942, МПК:).
Недостатком данного диода является низкий КПД из-за излучения из корпуса основных колебаний.
Задачей полезной модели является повышение КПД сверхвысокочастотного диода путем устранения излучения из корпуса основного колебания. Поставленная задача решается тем, что в сверхвысокочастотном диоде, содержащем корпус, имеющий внутреннюю цилиндрическую поверхность с соосно расположенным в нем проводником, снабженным в центре полупроводниковым
элементом, при этом зазор между торцевыми поверхностями проводника и корпуса образует цилиндрический резонатор, зазор между боковыми внутренней поверхностью корпуса и поверхностью проводника образует коаксиальный резонатор, а полупроводниковый элемент расположен с возможностью обеспечения электрического: контакта с верхней торцевой поверхностью корпуса, согласно предлагаемому решению, в нижней части корпуса со стороны его торцевой поверхности выполнен кольцевой паз, глубина которого и расстояние от поверхности проводника равны четверти длины волны, а ширина паза - не более 0,1 длины волны.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен продольный разрез заявляемого устройства. Позициями на чертеже обозначены:
1 - корпус; 2 - полупроводниковый элемент; 3 - проводник; 4 - цилиндрический резонатор; 5 - коаксиальный резонатор, 6 - резонансные окна связи; 7 - запредельное отверстие; 8 - кольцевой паз.
Конструкция сверхвысокочастотного диода содержит корпус I, внутренняя поверхность которого образована двумя цилиндрическими поверхностями разных диаметров. ступенчато переходящими одна в другую, при этом цилиндрическая поверхность меньшего диаметра расположена со стороны нижней части корпуса. В корпусе 1 соосно размещен цилиндрический проводник 3, отделенный от внутренней поверхности нижней части корпуса I тонким изолирующим слоем. Зазор между верхними торцевыми поверхностями проводника 3 и корпуса 1 образует цилиндрический резонатор 4, в центральной части которого размещен полупроводниковый элемент 2 с возможностью обеспечения электрического контакта, а зазор между боковыми поверхностями проводника и верхней части корпуса образует коаксиальный резонатор 5. Верхняя торцевая поверхность корпуса 1 представляет собой тонкую металлическую диафрагму, снабженную резонансными окнами связи 6. В корпусе 1 выполнено запредельное отверстие 7 для обеспечения возможности настройки резонаторов путем введения через него диэлектрика, например, кварцевого световода без наружной оболочки диаметром 0,03 мм. Коаксиальный резонатор выполнен четвертьволновым и настроен на Основную частоту автоколебаний.
В конструкции сверхвысокочастотного диода используется способность коаксиального резонатора трансформировать близкое к нулю сопротивление ступеньки внутренней поверхности корпуса, являющейся нижним короткозамкнутым торцом коаксиального резонатора, к плоскости, проходящей через верхнюю торцевую поверхность проводника, через целое число полуволн. При длине проводника 3 в коаксиальном резонаторе 5, равной половине длины волны третьей гармоники, в
плоскости торцевой поверхности проводника возникает короткое замыкание, при этом в цилиндрическом резонаторе 4 появляются колебания типа Е010, настроенном на частоту третьей гармоники. В нижней части корпуса 1 выполнен узкий кольцевой паз 8 глубиной, равной четверть длины волны основного колебания, и шириной не более 0,1 длины волны. Кольцевой паз расположен от поверхности проводника 3 на расстоянии четверти, длины волны. Конструкция и расположение паза обеспечивает короткое замыкание на выходе проводника из нижней части корпуса 1 и, тем самым, предотвращает излучение основного колебания из корпуса, обеспечивая повышение КПД сверхвысокочастотного диода.
Такой диод целесообразно изготавливать из алюминия с последующим покрытием тонким слоем серебра как внутренних поверхностей резонаторов, так и внешней поверхности диода. Для изоляции проводника 3 от корпуса 1 используют оксидную пленку Аl2 О3 толщиной не менее 10 мкм с пробивным напряжением 30В при номинальном напряжении питания, например диода Ганна, порядка 4В.
Устройство работает следующим образом.
При подаче заданного постоянного напряжения между корпусом 1 и внутренним проводником 3 на полупроводниковом элементе 2 появляется напряжение, превышающее пороговое и в коаксиальном резонаторе 5 возникают автоколебания. За счет нелинейной. характеристики полупроводникового элемента, 2 в цилиндрическом резонаторе 4 появляются колебания третьей гармоники, снимаемые через резонансные окна связи 6 в полезную нагрузку. При токе диода в пределах 0,1-0,2 А происходит незначительный Нагрев проводника 3, что обеспечивает быструю готовность диода к работе.
Заявляемый сверхвысокочастотный диод может быть использован в медицинской технике при воздействии на биологические среды в коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн, а также в качестве источника стабильных колебаний в приемной аппаратуре.
Сверхвысокочастотный диод, содержащий корпус, имеющий внутреннюю цилиндрическую поверхность с соосно расположенным в нем проводником, снабженным в центре полупроводниковым элементом, при этом зазор между торцевыми поверхностями проводника и корпуса образует цилиндрический резонатор, зазор между боковыми внутренней поверхностью корпуса и поверхностью проводника образует коаксиальный резонатор, а полупроводниковый элемент расположен с возможностью обеспечения электрического контакта с верхней торцевой поверхностью корпуса, отличающийся тем, что в нижней части корпуса со стороны его торцевой поверхности выполнен кольцевой паз, глубина которого и расстояние от поверхности проводника равны четверти длины волны, а ширина паза - не более 0,1 длины волны.
