mikrowave oscilator

Embed Size (px)

Citation preview

  • 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