AT391232B - Rueckgekoppelter uhf-oszillator - Google Patents

Description

Nr. 391 232

Die Erfindung betrifft einen rückgekoppelten UHF-Oszillator in hybrider Schaltkreistechnik mit einem elektrisch abstimmbaren Resonanzkreis in der Rückkopplungsschleife eines breitbandigen Verstärkers.

Die bisher bekannten technischen Lösungen für die Ausbildung von miniaturen UHF-Oszillatoren mit Miniresonatoren hoher Güte im Frequenzbereich von 300 - 2000 MHz ermöglichen einen maximalen Abstimmbereich von etwa 5 -10 % einer Oktave. Die Ursache dafür liegt darin, daß die Frequenzabstimmung wegen der konstruktiven Eigenschaften aller dieser Miniresonatoren nicht direkt an diesen selbst, sondern nur durch Änderungen externer Reaktanzen in den Oszillatoren erzielt werden kann.

So wird dies bei "Rückkopplungsoszillatoren" durch einen Phasenschieber in der Oszillatorschleife und bei den "Oszillatoren mit negativem Widerstand" mit Hilfe von wegen der hohen Güte schwach angekoppelten Parallelkapazitäten realisiert.

Elektroakustische Miniresonatoren mit einer Güte von etwa 10000 weisen beispielsweise eine sehr steile Phasencharakteristik auf. Unter diesen Umständen bewirkt eine Änderung der Phasenverhältnisse in der Rückkopplungsschleife maximal eine Frequenzabstimmung im Bereich von 50 -100 kHz.

Bei miniaturen Helixfiltem in der Rückkopplungsschleife ist nur eine Abstimmung im Bereich von maximal +/-5-7 MHz möglich.

Im Fall der dielektrischen Resonatoren ist es hingegen zur Erzielung einer hohen Güte und eines niedrigen Temperaturkoeffizienten notwendig, die zur Abstimmung dienende Kapazität klein zu halten. Der dabei erzielbare Abstimmbereich reicht gerade dazu aus, die normalen Abweichungen und Zieheffekte auszugleichen.

Auch bei Keramikresonatoren kann die Abstimmdiode (Kapazitätsdiode) nur in Serie mit einem kleinen (festen) Kapazitätswert an den Resonator angeschlossen werden, was den erzielbaren Abstimmbereich wesentlich einengt.

Wenn man daher mittels Oszillatoren der beschriebenen Ausführungen einen den gesamten UHF-Bereich abdeckenden Abstimmbereich erzielen will, war man bisher gezwungen, mehrere dieser schmalbandigen Oszillatoren mit einander benachbarten Frequenzbändern vorzusehen, die jeweils einzeln betrieben werden, oder breitbandig abstimmbare, dafür aber minderwertige Streifenleitungen als frequenzbestimmende Elemente einzusetzen.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen rückgekoppelten UHF-Oszillator in hybrider Schaltkreistechnik zu schaffen, der, wie bekannt, einen elektrisch abstimmbaren Resonanzkreis in der Rückkopplungsschleife aufweist, mit dem jedoch ein wesentlich größerer Abstimmbereich erzielbar ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß der Resonanzkreis als Schlitzresonator ausgebildet ist, welcher mittels in der Nähe seiner Schmalseiten angeordneter Anschlüsse in die Rückkopplungsschleife des breitbandigen Verstärkers eingeschaltet ist und daß an die Mitten der Längsseiten des Schlitzresonators eine elektrisch abstimmbare Kapazität angeschlossen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 der Zeichnung schematisch dargestellt. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Schlitzresonator entlang der durch die strichpunktierte Linie der Fig. 1 angedeuteten Ebene. Zur Erklärung des Verlaufes der elektrischen und magnetischen Wechselfelder am Schlitzresonator in Auf- und Grundriß dienen die Fig. 3 bzw. 4. Das Schaltbild eines erprobten erfindungsgemäßen Oszillators zeigt Fig. 5 während in Fig. 6 ein konstruktives Detail dieses Oszillators dargestellt ist

In Fig. 1 ist mit (1) ein breitbandiger Oszillatorverstärker bezeichnet, dessen Ausgangssignal einem Leistungsentkoppler (2) zugeführt ist, der der Auskopplung der erzeugten Schwingung dient. Ein Teil des Ausgangssignales wird über eine Leitung einem Anschluß (3) eines Schlitzresonators zugeführt. Der Schlitzresonator besteht im wesentlichen aus einem rechteckigen Schlitz (4) in einem Metallbelag (5) an der Oberfläche einer Leiterplatte (6), die auf der anderen Oberfläche einen durchgehenden, an Massepotential liegenden Metallbelag (7) aufweist. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist die Breite (b) des Schlitzes (4) geringer als die Höhe (h) bzw. Stärke der Leiterplatte (6). Bei der Darstellung des Schlitzresonators (4) in Fig. 1 ist der Metallbelag (5) in der Umgebung des Schlitzes durch eine kurze Schraffierung angedeutet. Der Schlitzresonator (4) stellt ein elektrisch schwingfähiges System dar, dessen Wirkungsweise im folgenden anhand der Fig. 3 und 4 erläutert wird: Über den Anschluß (3) wird in den den Schlitz (4) umgebenden Metallbelag (5) ein Strom eingespeist, der ein elektromagnetisches Wechselfeld erregt, das an einem weiteren Anschluß (8) am Rande des Schlitzes (4) eine Spannung erzeugt, die dem Rückkopplungseingang des Verstärkers (1) zugeführt und in bezug auf den am Massepotential liegenden Speisestromkreis des Verstärkers (1) wirksam wird.

Zur Beschreibung des in den Fig. 3 und 4 dargestellten Feldverlaufes ist von zwei gegensinnig zirkulären Strömen (II) und (12) auszugehen, die mit der Oszillatorfrequenz oszillierend, im wesentlichen entlang der Ränder des Schlitzes (4) verlaufen und die den Schlitz (4) in seiner Mitte in Form von Verschiebungsströmen überqueren. Diese Verschiebungsströme ergeben sich zufolge der gegenpoligen elektrischen Aufladungen beiderseits des Schlitzes (4), welche die strichliert angedeuteten elektrischen Feldlinien erzeugen, die auch die Wege der Verschiebungsströme (Feldlinien der Verschiebungsstromdichte) anzeigen.

Unter Einbeziehung der Verschiebungsströme ergeben sich somit zwei gegensinnige, geschlossene Stromkreise, die ein ebenfalls geschlossenes, durch punktierte Feldlinien angedeutetes Magnetfeld mit der -2-

Claims (2)

1. Nr. 391 232 gleichen Frequenz erzeugen. Die in Fig. 3 gezeigte Feldverteilung ist ein Schnitt entlang einer Bildebene, die durch die strichpunktierte Linie in Fig. 4 angedeutet ist. Die Eigenfrequenz des unbeschalteten Schlitzresonators (4), so wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, wird im wesentlichen durch die Form und Länge des Schlitzes bestimmt. Eine weitgehende Variation der Eigenfrequenz ist 5 jedoch dann erzielbar, wenn, wie in Fig. 1 dargestellt, an die Mitten der Längsseiten des Schlitzresonators (4) eine veränderbare Kapazität (9) angeschlossen ist Die Tatsache macht sich die Erfindung zunutze, indem sie die Kapazität (9) als Stellkondensator ausbildet, der elektrisch mittels einer vorgeschalteten Kapazitätsdiode abstimmbar oder selbst als Kapazitätsdiode ausgebildet ist. Da die Kapazität des Stellkondensators (9) eine konzentrierte Komponente der eigenen verteilten Kapazität 10 des Schlitzresonators darstellt, ergibt sich durch die Veränderung der Kapazität (9) eine stärkere Änderung der Frequenz des Schlitzresonators (4) und damit der Oszillatorfrequenz, als dies bei den genannten Ausführungen möglich ist. Dies ermöglicht den Aufbau eines UHF-Oszillators mit einer Abstimmbandbreite von mehr als 300 MHz, was im unteren UHF-Bereich etwa 30 - 40 % einer Oktave ausmacht. Die in Fig. 5 gezeigte Gesamtschaltung eines erfindungsgemäßen Oszillators ist mit allen Einzelteilen des 15 Verstärkers (1), jedoch weitgehend ohne nähere Bezeichnung dargestellt. Die Frequenzabstimmung erfolgt hier durch eine Anordnung (9') von Kapazitäten, denen eine Kapazitätsdiode (10) angehört, die in Abhängigkeit von einer an einen Anschluß (11) angelegten Steuerspannung in ihrer Kapazität beeinflußt wird. Die Speisespannung wird dem Verstärkerteil an zwei mit (12) bezeichneten Stellen zugeführt, während die Ausgangsspannung dem mit (13) bezeichneten Anschluß entnommen wird. Die den Schlitzresonator (4) erregende Spannung wird über 20 einen Kondensator (14) zugeführt und die Rückkopplungsspannung wird dem Schlitzresonator (4) über einen weiteren Kondensator (15) entnommen. Die konstruktive Ausgestaltung des Schlitzresonators (4) sowie der kapazitiven Anschlüsse (14) und (15) zeigt die Fig. 6. Hier sind die Anschlußleitungen des Verstärkers (1) zu den Kondensatoren (14) und (15) ebenfalls durch Ausnehmungen (16), (17) im leitenden Belag vom übrigen Metallbelag (5) getrennt Die 25 leitenden Verbindungen des Metallbelages (5) mit dem am Massepotential liegenden Metallbelag (7), die in den Fig. 1 und 5 nur symbolisch angedeutet sind, werden durch die Leiterplatte (6) durchdringende Stifte (18) hergestellt. 30 PATENTANSPRUCH 35 40 Rückgekoppelter UHF-Oszillator in hybrider Schaltkreistechnik mit einem elektrisch abstimmbaren Resonanzlareis in der Rückkopplungsschleife eines breitbandigen Verstärkers, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis als Schlitzresonator (4) ausgebildet ist, welcher mittels in der Nähe seiner Schmalseiten angeordneter Anschlüsse (3,8) in die Rückkopplungsschleife des breitbandigen Verstärkers (1) eingeschaltet ist und daß an die Mitten der Längsseiten des Schlitzresonators (4) eine elektrisch abstimmbare Kapazität (9) 45 angeschlossen ist. Hiezu
2. 2 Blatt Zeichnungen 50