DE69218669T2 - Microwave resonance cavity with two dielectric resonators and tunable resonance frequency - Google Patents
Microwave resonance cavity with two dielectric resonators and tunable resonance frequencyInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mikrowellen-Resonanzhohlraum mit zwei dielektrischen Resonatoren und abstimmbarer Resonanzfrequenz.The present invention relates to a microwave resonant cavity with two dielectric resonators and tunable resonance frequency.
Bekanntlich handelt es sich bei Resonanzhohlräumen um Bausteine, die z.B. als Filterelemente in Lokaloszillatoren und Mikrowellenfiltern Verwendung finden.As is well known, resonance cavities are building blocks that are used, for example, as filter elements in local oscillators and microwave filters.
Da unbelastete dielektrische Resonatoren einen hohen Q-Faktor und eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen, können damit Oszillatoren mit guter Leistung, niedrigem Phasenrauschen und hoher Frequenzstabilität hergestellt werden.Since unloaded dielectric resonators have a high Q factor and a high dielectric constant, they can be used to produce oscillators with good performance, low phase noise and high frequency stability.
In gewissen Anwendungen, z.B. in Mikrowellenoszillatoren, ist eine Abstimmung auf die Resonanzfrequenz erforderlich, die entweder mechanisch oder elektronisch vorgenommen werden kann.In certain applications, e.g. in microwave oscillators, tuning to the resonance frequency is required, which can be done either mechanically or electronically.
Falls die Abstimmung elektronisch vorgenommen werden soll, wird gewöhnlich eine mit dem dielektrischen Resonator gekoppelte Varaktordiode verwendet. Dadurch erhält man schmale Abstimmbänder, sodaß eine übermäßige Verschlechterung des Q-Faktors des Resonators vermieden wird, obwohl die Varktordiode einen niedrigen Q-Wert besitzt, z.B. Q=20 bei 10 Ghz für einen GaAs (Gallium Arsenid) Varaktor.If tuning is to be done electronically, a varactor diode coupled to the dielectric resonator is usually used. This provides narrow tuning bands, avoiding excessive degradation of the resonator's Q factor, even though the varactor diode has a low Q value, e.g. Q=20 at 10 GHz for a GaAs (gallium arsenide) varactor.
Falls die Abstimmung mechanisch vorgenommen werden soll, wird gewöhnlich eine wahlweise mit einer Scheibe abgeschlossene metallische Abstimmschraube im Resonanzhohlraum mit veränderlicher Distanz zum dielektrischen Resonator verwendet wie in der Patentanmeldung EP-A-0337371. In diesem Fall kann allerdings die Abstimmfrequenz nur gering verändert werden, da die Abstimmschraube wesentlich näher an den den größeren Energieanteil enthaltenden dielektrischen Resonator herangebracht werden müßte, was ein übermäßiges Anwachsen der in der Abstimmschraube induzierten Ströme und daher ein Abfallen des Q-Faktors zur Folge haben würde. Außerdem ist die Veränderung der Abstimmfrequenz nicht linear von dem Abstand zwischen Schraube und dielektrischem Resonator abhängig, sondern wächst mit Verringerung des Abstandes exponentiell, wodurch Schwierigkeiten bei der Eichung und, besonders bei geringen Abständen, eine Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Schwingungen entstehen.If tuning is to be carried out mechanically, a metal tuning screw, optionally closed with a disk, is usually used in the resonance cavity at a variable distance from the dielectric resonator, as in patent application EP-A-0337371. In this case, however, the tuning frequency can only be changed slightly, since the tuning screw would have to be brought much closer to the dielectric resonator containing the larger energy component, which would result in an excessive increase in the currents induced in the tuning screw and therefore a drop in the Q factor. In addition, the change in the tuning frequency is not linearly dependent on the distance between the screw and the dielectric resonator, but increases with The distance decreases exponentially, causing difficulties in calibration and, especially at short distances, sensitivity to mechanical vibrations.
Zur Abstimmung der Resonanzfrequenz ist nach der Beschreibung in dem United States Patent 4565979 die Verwendung eines zweiten dielektrischen Resonators bekannt, der auf einer Schraube montiert ist, mit der der Abstand und der Kopplungsgrad zwischen dem zweiten Resonator und dem fest eingebauten Resonator und damit die Gesamtresonanzfrequenz des Resonanhohlraumes eingestellt wird. Durch Einführung des zweiten Resonators, dessen Abstand von dem ersten Resonator einstellbar ist, erhält man theoretisch einen besseren Verlauf bezüglich des gesamten Q-Faktors, der sich nicht wesentlich verändert und bei Veränderung des Abstandes einen hohen Wert beibehält.According to the description in United States Patent 4565979, the use of a second dielectric resonator is known for tuning the resonance frequency. This is mounted on a screw with which the distance and the degree of coupling between the second resonator and the permanently installed resonator and thus the overall resonance frequency of the resonant cavity are adjusted. By introducing the second resonator, the distance of which from the first resonator can be adjusted, a better curve is theoretically obtained with regard to the overall Q factor, which does not change significantly and maintains a high value when the distance is changed.
Es bleiben aber weiterhin die folgenden Nachteile bestehen: die Veränderung der Resonanzfrequenz mit dem Abstand zwischen den beiden Resonatoren ist nicht linear, sondern nimmt bei Verringerung des erwähnten Abstandes zu, d.h. dort, wo der aus der Schraubenhalterung hervorkragende Teil der Schraube und folglich auch des zweiten Resonators groß ist, wodurch das Problem übermäßiger Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen und Schwingungen auftaucht, welche Bewegungen des zweiten Resonators gegenüber dem ersten und damit übergroße Schwankungen der Resonanzfrequenz hervorrufen.However, the following disadvantages still remain: the variation of the resonance frequency with the distance between the two resonators is not linear, but increases as the distance mentioned decreases, i.e. where the part of the screw and consequently also of the second resonator protruding from the screw support is large, thus giving rise to the problem of excessive sensitivity to mechanical stresses and vibrations which cause movements of the second resonator with respect to the first and thus excessive variations in the resonance frequency.
Außerdem muß als Gegenmaßnahme zu den Problemen der relativen Luftfeuchte im Resonators bei Betrieb unter den verschiedenen möglichen Umweltbedingungen, die den Resonanzfrequenzwert beeinflussen können, der gesamte Resonanzhohlraum versiegelt werden, mit offensichtlichen Produktionssschwierigkeiten wie z.B. die Herstellung des versiegelten Abstimmschraubengehäuses und der Öffnungen zur Ankoppelung des Resonanzhohlraumes nach außen.Furthermore, to counteract the problems of relative humidity in the resonator when operating under the various possible environmental conditions that can affect the resonance frequency value, the entire resonance cavity must be sealed, with obvious production difficulties such as the manufacture of the sealed tuning screw housing and the openings for coupling the resonance cavity to the outside.
Die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, die oben angegebenen Nachteile zu überwinden und einen Mikrowellen-Resonanzhohlraum mit doppeltem dielektrischen Resonator und abstimmbarer Resonanzfrequenz anzugeben, dessen dielektrischer Primäroszillator in einer Quarzhalterung versiegelt ist, die den dielektrischen Sekundärresonator trägt und diesen in einem festen Abstand vom Primärresonator hält. Die Abstimmung erfolgt mit Hilfe einer metallischen Schraube, dessen Abstand vom Sekundärresonator einstellbar ist.The present invention therefore has the object of overcoming the above-mentioned disadvantages and of providing a microwave resonant cavity with a double dielectric resonator and a tunable resonance frequency, the dielectric primary oscillator of which is sealed in a quartz holder which carries the dielectric secondary resonator and which is positioned at a fixed distance from the Primary resonator is held. Tuning is done using a metal screw, the distance of which from the secondary resonator is adjustable.
Es ergibt sich eine starke Struktur, welche den negativen Einfluß mechanischer Schwingungen auf die Resonanzfrequenz minimiert, deren Abstimmung linear zum Abstand vom Resonator verläuft. Außerdem bleibt der Q-Faktor des Resonanzhohlraums bei Änderungen der Abstimmfrequenz konstant.The result is a strong structure that minimizes the negative influence of mechanical vibrations on the resonance frequency, which is tuned linearly with the distance from the resonator. In addition, the Q factor of the resonance cavity remains constant when the tuning frequency changes.
Zur Erreichung dieses Ziels ist das Thema der vorliegenden Erfindung ein Mikrowellen-Resonanzhohlraum mit doppeltem dielektrischem Resonator und einstellbarer Resonanzfrequenz nach der Beschreibung in Anspruch 1.To achieve this aim, the subject of the present invention is a microwave resonant cavity with double dielectric resonator and adjustable resonance frequency as described in claim 1.
Zusätzliche Zwecke und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden weiter unten in der ins einzelne gehenden Beschreibung einer Realisierung der Erfindung sowie in den Zeichnungen des Anhangs klar gemacht, die jedoch nur als nicht einschränkendes Beispiel angegeben werden, hierbei zeigt:Additional purposes and advantages of the present invention will become clear below in the detailed description of an embodiment of the invention and in the drawings in the appendix, which are given only as a non-limiting example, in which:
BILD 1 den seitlichen Querschnitt einer Realisierung des Mikrowellen- Resonanzhohlraums mit doppeltem dielektrischen Resonator, Gegenstand der vorliegenden Erfindung,FIGURE 1 shows the lateral cross-section of a realization of the microwave resonance cavity with double dielectric resonator, subject of the present invention,
BILD 2 und 3 den Kurvenverlauf der mit dem Resonanzhohlraum, Gegenstand der vorliegenden Erfindung sowie jeweils mit bekannten Resonanzhohlräumen erzeugten Resonanzfrequenz,FIGURES 2 and 3 show the curve of the resonance frequency generated with the resonance cavity, the subject of the present invention, and with known resonance cavities,
BILD 4 den Kurvenverlauf des Q-Faktors Qs für den Resonanzhohlraum, Gegenstand der vorliegenden Erfindung, sowie jeweils für bekannte Resonanzhohlräume,FIGURE 4 shows the curve of the Q factor Qs for the resonance cavity, the subject of the present invention, as well as for known resonance cavities,
BILD 5 und 6 den Kurvenverlauf der Frequenzempfindlichkeit des Resonanzhohlraums, Gegenstand der vorliegenden Erfindung, sowie jeweils für bekannte Resonanzhohlräume,FIGURES 5 and 6 show the curve of the frequency sensitivity of the resonance cavity, the subject of the present invention, as well as for known resonance cavities,
In BILD 1 bezeichnet SM eine metallische Abschirmung, die den Resonanzhohlraum abgrenzt und alle seine Bauteile mit einschließt. SM hat eine oder mehrere, mit Iris bezeichnete Öffnungen IR für eine auf bekannte Weise hergestellte elektromagnetische Ankoppelung nach außen, die den Eingang/Ausgang des magnetischen Signals ermöglichen. SM ist auf bekannte Weise aus einer entsprechenden Anzahl von Bauteilen zusammengesetzt, unter denen mindestens eine Grundplatte SM1 und ein Deckel SM2 identifiziert werden kann.In FIGURE 1, SM denotes a metallic shield that delimits the resonant cavity and encloses all its components. SM has one or more openings IR, designated iris, for an electromagnetic coupling to the outside, produced in a known manner, which allows the input/output of the magnetic signal. SM is composed in a known manner of a corresponding number of components, including in which at least one base plate SM1 and one cover SM2 can be identified.
RDP bezeichnet den von einem mit SQP bezeichneten Quarzhalter getragenen und in die Grundplatte SM1 integrierten dielektrischen Primärresonator. RDP und SQP können z.B. eine zylindriche Form haben, deren Durchmesser und Höhe auf bekannte Weise bestimmt und dann mit Klebstoff festgelegt wird.RDP refers to the dielectric primary resonator supported by a quartz holder designated SQP and integrated into the base plate SM1. RDP and SQP can, for example, have a cylindrical shape, the diameter and height of which are determined in a known manner and then fixed with adhesive.
RDS bezeichnet einen dielektrischen Sekundärresonator, z.B. in zylindrischer Form, dessen Abmessungen auf bekannte Weise berechnet werden.RDS denotes a dielectric secondary resonator, e.g. in cylindrical form, whose dimensions are calculated in a known manner.
SQS bezeichnet einen zweiten Quarzhalter, der z.B. in der Form eines auf den Kopf gestellten Glasbechers hergestellt werden kann und dessen Seitenwand mit der Grundplatte SM1 luftdicht verklebt ist. SQS hat eine doppelte Funktion: er hält den Sekundärresonator RDS in einem festen Abstand vom Primärresonator RDP und schließt diesen außerdem luftdicht ab.SQS refers to a second quartz holder, which can be made in the form of an upside-down glass cup, for example, and whose side wall is glued to the base plate SM1 in an airtight manner. SQS has a dual function: it keeps the secondary resonator RDS at a fixed distance from the primary resonator RDP and also seals it off airtight.
VS bezeichnet eine Abstimmschraube, die aus den folgenden Bauelementen besteht:VS refers to a tuning screw that consists of the following components:
- ein mit Gewinde versehener Hohlkörper CSC, der in einen speziellen mit Gewinde versehenen Durchlaß im Deckel SM2 der metallischen Abschirmung SM in dem der Grundplatte SM1 gegenüberliegenden Teil eingeschraubt werden kann;- a threaded hollow body CSC which can be screwed into a special threaded passage in the cover SM2 of the metallic shield SM in the part opposite the base plate SM1;
- eine Metallscheibe TM, die den Abschluß des Hohlkörpers CSC bildet und dem Sekundärresonator RDS gegenüberliegt; TM besitzt ein zentrales Durchgangsloch.- a metal disk TM, which forms the end of the hollow body CSC and is opposite the secondary resonator RDS; TM has a central through-hole.
- eine Schraube VSF zur Feinabstimmung, die in das spezielle mit Gewinde versehene Durchgangsloch innerhalb des Hohlkörpers CSC und der Scheibe TM eingeschraubt werden kann und durch das Loch hindurchtritt;- a fine-tuning screw VSF, which can be screwed into the special threaded through hole inside the hollow body CSC and the disc TM and passes through the hole;
- ein Ring ASS aus Absorptionsmaterial für die höheren Resonanzmoden, der am Umfang der Schraube nahe der Scheibe TM angebracht ist.- a ring ASS made of absorption material for the higher resonance modes, which is attached to the circumference of the screw near the disk TM.
Die Schraube VS wird in dem Deckel SM2 mit der Gegenmutter CD festgelegt.The screw VS is secured in the cover SM2 with the lock nut CD.
Festziehen oder Lösen der Schraube VS ändert den Abstand der Metallscheibe TM von dem Sekundärresonator RDS und damit die Resonanzfrequenz des Resonzanhohlraums. Durch Drehen der Schraube VSF kann eine Feinabstimmung der Resönanzfrequenz vorgenommen werden.Tightening or loosening the screw VS changes the distance of the metal disk TM from the secondary resonator RDS and thus the resonance frequency of the resonant cavity. By turning the screw VSF, the resonant frequency can be fine-tuned.
Im folgenden wird nun die Wirkungsweise des in der vorliegenden Erfindung dargestellten innovatorischen Konzepts beschrieben.The mode of operation of the innovative concept presented in the present invention is now described below.
In einem Resonanzhohlraum mit Einzelresonator und einer Abstimmschraube für die Resonanzfrequenz wird die niedrigste oder Grundfrequenz als Frequenz fr des Grundmodes TE01d bezeichnet und das vom Resonator erzeugte elektromagnetische Feld hat den typischen Verlauf einer stromdurchflossenen Schleife.In a resonant cavity with a single resonator and a tuning screw for the resonant frequency, the lowest or fundamental frequency is called the frequency fr of the fundamental mode TE01d and the electromagnetic field generated by the resonator has the typical course of a current-carrying loop.
Wenn man den ersten Resonator, der Primärresonator genannt wird, auf der gleichen Achse einem zweiten Resonator annähert, der dem ersten Resonator ähnelt und Sekundärrersonator genannt wird, erhält man zwei Resonanzfrequenzen des Grundmodes TE01d, nämlich fr1 < fr und fr2 > fr. Das ist richtig, denn der Sekundärresonator erzeugt ein elektromagnetisches Feld mit Komponenten, die jeweils in Phase oder Gegenphase mit Bezug auf das vom Primärresonator erzeugte Feld sind.If we bring the first resonator, called the primary resonator, closer to a second resonator, similar to the first resonator and called the secondary resonator, on the same axis, we obtain two resonance frequencies of the fundamental mode TE01d, namely fr1 < fr and fr2 > fr. This is correct, because the secondary resonator generates an electromagnetic field with components that are respectively in phase or antiphase with respect to the field generated by the primary resonator.
Die Frequenz fr1 < fr ist die Resonanzfrequenz des resultierenden elektromagnetischen Feldes, wenn das von Sekundärresonator erzeugte elektromagnetische Feld mit dem elektromagnetischen Feld des Primärrersonators in Phase ist.The frequency fr1 < fr is the resonance frequency of the resulting electromagnetic field when the electromagnetic field generated by the secondary resonator is in phase with the electromagnetic field of the primary resonator.
Die Frequenz fr2 > fr ist die Resonanzfrequenz des resultierenden elektromagnetischen Feldes, wenn es sich bei dem vom Sekundärresonator erzeugten elektromagnetischen Feld um eine gegenphasige Komponente mit Bezug auf das elektromagnetische Feld des Primärrersonators handelt.The frequency fr2 > fr is the resonance frequency of the resulting electromagnetic field if the electromagnetic field generated by the secondary resonator is an antiphase component with respect to the electromagnetic field of the primary resonator.
Die Werte von fr1 und fr2 sind im wesentlichen abhängig von:The values of fr1 and fr2 essentially depend on:
- der Resonanzfrequenz fr des Primärresonators, falls dieser der einzige Resonator im Resonanzhohlraum ist,- the resonance frequency fr of the primary resonator if this is the only resonator in the resonance cavity,
- der Resonanzfrequenz fr des Sekundärresonators, falls dieser der einzige Resonator im Resonanhohlraum ist,- the resonance frequency fr of the secondary resonator if this is the only resonator in the resonant cavity,
- dem Kopplungsgrad zwischen den beiden Resonatoren.- the degree of coupling between the two resonators.
Außerdem hängt die Resonanzfrequenz fr jeder der beiden Resonatoren von den Abmessungen und der Dielektrizitätskonstanten des jeweiligen Resonators ab, während der Kopplungsgrad von dem Abstand zwischen den beiden Resonatoren bestimmt wird.In addition, the resonance frequency for each of the two resonators depends on the dimensions and the dielectric constant of the respective resonator, while the degree of coupling is determined by the distance between the two resonators.
Normalerweise wird in bekannten Systemen die Frequenz fr1 verwendet; in den bekannten Systemen ist die Frequenz fr1 einstellbar, wie in der Beschreibung im US Patent 4565979, wobei der Kopplungsgrad und damit der Abstand zwischen den beiden Resonatoren verändert wird, wodurch die oben beschriebenen Nachteile entstehen.Normally, in known systems the frequency fr1 is used; in the known systems the frequency fr1 is adjustable, as in the description in US Patent 4565979, whereby the degree of coupling and thus the distance between the two resonators is changed, which causes the disadvantages described above.
Die hauptsächliche Charakteristik der vorliegenden Erfindung ist die Einstellung der Frequenz fr1 durch Veränderung der Resonanzfrequenz fr des Sekundärresonators, und damit des Abstandes x zwischen der Scheibe TM und dem genannten Resonator, mit Hilfe der Abstimmschraube VS, während der Abstand und damit der Kopplungsgrad zwischen den beiden Resonatoren konstant gehalten wird.The main characteristic of the present invention is the adjustment of the frequency fr1 by changing the resonance frequency fr of the secondary resonator, and thus the distance x between the disk TM and said resonator, by means of the tuning screw VS, while the distance and thus the degree of coupling between the two resonators is kept constant.
Dadurch ergeben sich die weiter unten beschriebenen Vorteile und Leistungsverbesserungen, die durch Heranziehen der Bilder 2 bis 6 besser verständlich werden, wobei dmax den größtmöglichen Abstand bezeichnet, auf den die Scheibe TM mit Bezug auf den Sekundärresonator RDS gebracht werden kann.This results in the advantages and performance improvements described below, which can be better understood by referring to Figures 2 to 6, where dmax is the maximum distance to which the disk TM can be moved with respect to the secondary resonator RDS.
Bild 2 zeigt, daß durch Einstellung des Abstandes x der Scheibe TM vom Sekundärresonator eine lineare Frequenzregelung über einen weiten Frequenzbereich zwischen fr1 und fr2 erreicht werden kann. Für kleine Abstände x, d.h. wenn die Scheibe TM (Bild 1) sich dem Sekundärresonator RDS nähert, verändert sich die Frequenz fr nur sehr langsam zum Wert fr1 und hat die Tendenz, den Beitrag des Sekundärresonators auf die Bestimmung der Resonanzfrequenz fr aufzuheben. Unter diesen Umständen sind die mechanische Schwingungen der Abstimmschraube maximal, die sie auch den Abstand schwingen lassen, sie haben aber nur geringen Einfluß auf die Resonanzfrequenz, da sie nur den Sekundäroszillator beeinflussen, der keinen nennenswerten Einfluß auf den Wert der Resonanzfrequenz fr hat. Das wird auch bei einer Analyse des Kurvenverlaufs der Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Schwingungen Sn klar (siehe Bild 5), einer Ableitung des Kurvenverlaufs fr von Bild 2 mit Bezug auf den Abstand x: die Kurve geht für kleine Abstände x nach Null.Figure 2 shows that by adjusting the distance x of the disk TM from the secondary resonator, a linear frequency control can be achieved over a wide frequency range between fr1 and fr2. For small distances x, i.e. when the disk TM (Figure 1) approaches the secondary resonator RDS, the frequency fr changes only very slowly to the value fr1 and tends to cancel the contribution of the secondary resonator to the determination of the resonance frequency fr. Under these circumstances, the mechanical oscillations of the tuning screw are maximum, which also make the distance oscillate, but they have little influence on the resonance frequency, since they only affect the secondary oscillator, which has no significant influence on has the value of the resonance frequency fr. This is also clear from an analysis of the curve of the sensitivity to mechanical vibrations Sn (see Figure 5), a derivation of the curve fr from Figure 2 with respect to the distance x: the curve goes to zero for small distances x.
Die Scheibe kann sogar den Sekundäroszillator berühren und damit dessen Einfluß auf die Resonanzfrequenz fr ganz ausschließen, die in diesem Fall den Wert von fr1 annimmt, während bei wachsendem Abstand der Scheibe dieser Einfluß anwächst und der Wert von fr nach fr2 abfällt. Auf jeden Fall können mechanische Beanspruchungen die Resonanzfrequenz nicht wesentlich beeinflussen, da der größte Teil der elektromagnetischen Energie auf ein Gebiet des Resonanzhohlraumes beschränkt ist, in dem alle Bauteile starr montiert sind.The disk can even touch the secondary oscillator and thus completely exclude its influence on the resonance frequency fr, which in this case assumes the value of fr1, while as the distance from the disk increases this influence increases and the value of fr drops to fr2. In any case, mechanical stresses cannot significantly affect the resonance frequency, since most of the electromagnetic energy is confined to an area of the resonance cavity in which all components are rigidly mounted.
Bild 3 und 6 zeigen, was in den bekannten Systemen passiert. In Bild 3 sieht man, daß die Veränderung der Resonanzfrequenz fr mit dem Abstand x für kleine Werte von x maximal ist, d.h. wenn der Sekundäroszillator sich dem Primärresonator nähert und die Länge der Abstimmschraube maximal ist, sowohl bei metallischen Schrauben (Kurve frm) als auch bei dielektrischen Schrauben (Kurve frd).Figures 3 and 6 show what happens in the known systems. In Figure 3, one can see that the change in the resonance frequency fr with the distance x is maximum for small values of x, i.e. when the secondary oscillator approaches the primary resonator and the length of the tuning screw is maximum, both for metallic screws (curve frm) and for dielectric screws (curve frd).
Aus der Kurve in Bild 6 ist ersichtlich, daß unter diesen Umständen die Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Schwingungen maximal ist, sowohl bei metallischen Schrauben (Kurve frm) als auch bei dielektrischen Schrauben (Kurve frd).From the curve in Figure 6 it can be seen that under these conditions the sensitivity to mechanical vibrations is maximum, both for metallic screws (curve frm) and for dielectric screws (curve frd).
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist es ohne weiteres möglich den Variationsbereich der Resonanzfrequenz vorauszubestimmen da dieser ja durch die Werte fr1 und fr2 festgelegt ist, und folglich mit Hilfe der Abstimmschraube eine lineare Veränderung der Resonanzfrequenz mit dem Abstand x der Abstimmschraube vom Sekundäroszillator über einen weiten Frequenzbereich zwischen den Werten fr1 und fr2 zu erhalten, wobei die Ableitung der Kurve Sn (Bild 5) näherungsweise einen konstanten Wert annimmt.In accordance with the present invention, it is readily possible to predetermine the range of variation of the resonance frequency, since this is determined by the values fr1 and fr2, and consequently to obtain, with the aid of the tuning screw, a linear variation of the resonance frequency with the distance x of the tuning screw from the secondary oscillator over a wide frequency range between the values fr1 and fr2, whereby the derivative of the curve Sn (Figure 5) assumes an approximately constant value.
Bei Änderungen der Resonanzfrequenz fr und folglich des Abstandes d bleibt der Q-Faktor Qs des Resonanzhohlraumes im wesentlichen konstant, da auch der Abstand der beiden Resonatoren konstant bleibt. Das wird auch aus Bild 4 klar, wo Qsd den genannten Kurvenverlauf angibt, was auch für die bereits bekannten Systeme gilt, in denen dielektrische Abstimmschrauben verwendet werden. Dagegen zeigt Qsm den Kurvenverlauf des Q-Faktors in bereits bekannten Systemen, die metallische Abstimmschrauben verwenden.When the resonance frequency fr and consequently the distance d change, the Q-factor Qs of the resonance cavity remains essentially constant, since the distance between the two resonators also remains constant. This is also clear from Figure 4, where Qsd shows the curve mentioned, which also applies to the already known systems in which dielectric tuning screws are used. In contrast, Qsm shows the curve of the Q factor in already known systems that use metallic tuning screws.
Der Quarzglasbecher SQS schließt die Zone des Resonanzhohlraumes, in dem der größte Teil der elektromagnetischen Energie konzentriert ist, luftdicht ab, d.h. die einzige wirklich interessante Zone in der Nähe des Primärresonators unter dem Gesichtspunkt der Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der relativen Luftfeuchte in der Umgebung. Auf diese Weise kann der Rest des Resonanzhohlraumes ohne luftdichten Verschluß hergestellt werden, mit offensichtlicher Verringerung von Problemen und Kosten.The quartz glass cup SQS hermetically seals the zone of the resonant cavity where most of the electromagnetic energy is concentrated, i.e. the only really interesting zone near the primary resonator from the point of view of sensitivity to changes in the relative humidity of the environment. In this way, the rest of the resonant cavity can be made without hermetically sealing, with obvious reduction in problems and costs.
Es sind zahlreiche Varianten der in dem Beispiel von Bild 1 beschriebenen Realisierung möglich, ohne über den Umfang des in der neuartigen Idee der Erfindung enthaltenen innovativen Prinzips hinauszugehen.Numerous variants of the implementation described in the example in Figure 1 are possible without going beyond the scope of the innovative principle contained in the novel idea of the invention.
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