CN1910820A - 振荡器阵列及其同步方法 - Google Patents
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Abstract
振荡器(1－1、1－2、…、1－n)产生的信号与由带阻滤波器(3－1、3－2、…、3－n)反射的信号在带阻滤波器(3－1、3－2、…、3－n)的阻断频率处是同相的，而与从相应带阻滤波器(3－1、3－2、…、3－n)泄漏的信号是反相的。这样一来，振荡器(1－1、1－2、…、1－n)的振荡频率被均衡为振荡器(1－1、1－2、…、1－n)的固有频率和带阻滤波器(3－1、3－2、…、3－n)的阻断频率之间的最佳频率，同时可用阻断频率作为基准频率来同步振荡器(1－1、1－2、…、1－n)，实现了稳定的振荡。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于例如在相控天线阵中执行微波功率传输的振荡器阵列及其同步方法。
背景技术
现已提出一种简化的具有多个串联(阵列)的振荡器的振荡器阵列(例如，见所引专利文件1至3)。在这种情况中，期望这种振荡器阵列是高效而没有分布损耗(distribution loss)的功率传输单元，还期望能够减小微波功率传输装置的尺寸。
专利文件1：日本专利申请公开No.2002-299943(权利要求1)
专利文件2：日本专利申请公开No.2003-133952(权利要求1)
专利文件3：日本专利申请公开No.2003-258556(权利要求1)
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，为使多个振荡器成阵列，则需使每一振荡器的振荡频率稳定，还需使该多个振荡器同步。
因此，本发明的一个目的是，提供一种振荡器阵列及其同步方法，其能够稳定每一振荡器的振荡频率，并且还能使多个振荡器同步。
解决技术问题的手段
本发明的振荡器阵列具有：多个串联的振荡器，以及至少一个位于各相邻的两个振荡器之间的带阻滤波器。
本发明的振荡器阵列的同步是一种用于具有多个串联的振荡器以及至少一个位于各相邻的两个振荡器之间的带阻滤波器的振荡器阵列的同步方法，在该方法中，每一振荡器产生的信号与由相应带阻滤波器所反射的信号在带通滤波器的阻断频率(elimination frequency)处是同相的，而与从相应带阻滤波器泄漏的信号是反相的，由此，振荡器的振荡频率被均衡为振荡器的固有频率和带阻滤波器的阻断频率之间的最佳频率，同时振荡器被作为基准频率的阻断频率同步，实现了稳定的振荡。
本发明的有益效果
根据本发明，在同步具有多个串联的振荡器以及至少一个位于各相邻的两个振荡器之间的带阻滤波器的振荡器阵列时，振荡器产生的信号与由相应带阻滤波器所反射的信号在带通滤波器的阻断频率处是同相的(即，振荡器产生的信号与反射的信号之间的相位差为0度)。同时，振荡器产生的信号与从相应带阻滤波器泄漏的信号是反相的(即，振荡器产生的信号与反射的信号之间的相位差为180度)。由此，振荡器的振荡频率被振荡器的固有频率与带阻滤波器的阻断频率之间的最佳频率均衡，，同时振荡器被作为基准频率的阻断频率同步，实现稳定的振荡。
最好在振荡器与带阻滤波器之间设置另一带阻滤波器，并在接地位置与带阻滤波器和另一带阻滤波器之间位置之间设置电阻。
附图说明
[图1]图1是表示本发明第一实施例的振荡器阵列的框图；
[图2]图2是表示本发明第二实施例的振荡器阵列的草图；
[图3]图3是表示常规振荡器阵列的振荡状态的测量结果的图；
[图4]图4是表示本发明的振荡器阵列的振荡状态的测量结果的图；以及
[图5]图5是表示本发明的振荡器阵列的振荡状态的另一测量结果的图。
附图标记说明
1-1、1-2、...、1-n 振荡器(OSC)
2-1、2-2、...、2-n 天线
3-1、3-2、...、3-n 带阻滤波器(BEF)
11-1、11-2、11-3、11-4 开路短截线(open stub)
12-1、12-2、12-3 端口
13-1、13-2 终端电阻
具体实施方式
下面将参考附图详细说明本发明的振荡器阵列及其同步方法的实施例。
图1是表示出本发明第一实施例中振荡器阵列的草图。该振荡器阵列具有：n个串联的振荡器(OSC)1-1、1-2、...、1-n；分别连接到振荡器1-1、1-2、...、1-n的天线2-1、2-2、...、2-n；以及带阻滤波器(BEF)3-1、3-2、...、3-n，每一个位于各相邻的两个振荡器1-1、1-2、...、1-n之间。n是2或大于2的自然数。
在该实施例中，例如，振荡器将是考必兹(Colpitts)振荡器，天线将是微带天线，而带阻滤波器将是短截线。
下面讨论该实施例的操作。从振荡器1-1、1-2、...、1-n输出的高频信号分别传送到与振荡器1-1、1-2、...、1-n相邻的带阻滤波器3-1、3-2、...、3-n。带阻滤波器3-1、3-2、...、3-n在其阻断频率处反射大部分高频信号，使将这大部分高频信号分别返回到振荡器1-1、1-2、...、1-n作为输出源。此时，在振荡器1-1、1-2、...、1-n的每一输出端处，从振荡器1-1、1-2、...、1-n输出的高频信号与由带阻滤波器3-1、3-2、...、3-n所反射的信号之间的相位差为0度。
传送到带阻滤波器3-1、3-2、...、3-n的高频信号的小部分泄漏到相邻带阻滤波器3-1、3-2、...、3-n等中。此时，在振荡器1-1、1-2、...、1-n的每一输出端处，从振荡器1-1、1-2、...、1-n输出的高频信号与泄漏到各带阻滤波器3-1、3-2、...、3-n的信号之间分别存在180度的相位差。
根据该实施例，在使振荡器阵列同步时，从振荡器1-1、1-2、...、1-n产生的信号分别与由相应带阻滤波器3-1、3-2、...、3-n所反射的信号在带阻滤波器3-1、3-2、...、3-n的阻断频率处是同相的(即，在从每一振荡器1-1、1-2、...、1-n产生的信号与反射的信号之间的相位差为0度)。同时，从振荡器1-1、1-2、...、1-n产生的信号分别与从相应带阻滤波器3-1、3-2、...、3-n泄漏的信号反相(即，在从每一振荡器1-1、1-2、...、1-n产生的信号与反射的信号之间相位差为180度)。其结果是，振荡器1-1、1-2、...、1-n的振荡频率分别被均衡为振荡器的固有频率与带阻滤波器的阻断频率之间的最佳频率，同时振荡器可被作为基准频率的阻断频率同步，实现了稳定的振荡。
图2是表示本发明第二实施例的振荡器阵列的草图。在该实施例中，带阻滤波器是采用微带线的开路短截线11-1至11-4。连接到天线(未示出)的振荡器(未示出)分别连接到端口12-1至12-3。并设置有终端电阻13-1和13-2。每一终端电阻13-1和13-2的一端连接在振荡器之间，而每一终端电阻13-1和13-2的另一端接地。
下面在端口12-1和12-2之间更详细解释该实施例，如果预定频率的波长是λ，则将端口12-1与12-2之间的距离设置为λ，并在端口12-1与12-2中间设置终端电阻13-1，以用于相位调节。
在这样的情况下，即具有：串联的振荡器(未示出)；每一个位于各相邻的两个振荡器之间的开路短截线11-1和11-3；位于振荡器(未示出)与开路短截线11-1之间的另一开路短截线11-2；位于振荡器(未示出)与开路短截线11-3之间的另一开路短截线11-4；位于接地位置与开路短截线11-1和11-2之间位置之间的终端电阻13-1；以及位于接地位置与开路短截线13-3和13-4之间位置之间的终端电阻13-2，同步操作如下。
(1)由于每一振荡器的振荡频率和开路短截线11-1至11-4的阻断频率并不完全匹配，因此振荡频率需切换以便在两个频率之间均衡。
(2)通过与每一振荡器的振荡频率和开路短截线11-1至11-4之间的差有关的短截线传送的轻微泄漏信号被提供到相邻振荡器。
(3)由于该泄漏信号，每一振荡器的频率和相位彼此受控制。
(4)频率变化成使从开路短截线11-1至11-4返回到振荡器自身的反射量与泄漏到相邻振荡器的量均衡的频率，并稳定在该频率上。
(4)相位变化成相对于相邻振荡器的相位是反相的相位。
特别是，振荡器自身的信号被开路短截线11-1至11-4反射，从而给该振荡器以正反馈，使得其维持可靠的自由振荡(free-runningoscillation)状态。
现在，与常规振荡器阵列、即在图2的振荡器阵列中略去了开路短截线11-1至11-4和终端电阻13-1和13-2的振荡器阵列的振荡状态对比，说明本实施例的振荡状态。
图3是表示常规振荡器阵列的振荡状态的测量结果的图。图4是表示在图2的振荡器阵列中的终端电阻为50Ω的条件下的振荡状态的测量结果的图。图5是表示图2的振荡器阵列中的终端电阻为500Ω的条件下的振荡状态的测量结果的图。
图3表示未处于同步状态的情况，因为没有从每一振荡器输出的信号被开路短截线反射，且从开路短截线的泄漏增加，以及自由振荡不稳定，产生了许多像频。
相反，图4表示维持同步状态的情况，其中输出比图3的情况大10dB。而且，图5表示由于从开路短截线的泄漏量增加得比图4的情况大，因而维持了更好的同步状态的情况。
上述第一和第二实施例具有如下的优点。
(1)所有振荡器的振荡频率都是基于相邻的两个振荡器之间的线路长度以及带阻滤波器的特性而确定的，并且使它们同步如同一个整体，从而能够容易地使多个振荡器同步。
(2)提供了振荡器对自由振荡的促进作用，以及对同步的促进作用，使得能够实现通过单个振荡器共同促进的同步机制。
(3)所有振荡器的振荡频率都是基于相邻的两个振荡器之间的线路长度以及带阻滤波器的特性而确定的，并且所有振荡器都工作并被同步，以利用带阻滤波器的阻断频率来使其均衡，而不引入基准信号。因此，能够容易地使多个振荡器同步而无需额外的装置，如基准发生器。
(4)提供了振荡器对自由振荡的促进作用，以及对同步的促进作用，并且具有对电源电压的扰动和变化的高频稳定性。因此，能够容易以低成本实现具有高频稳定性的振荡器。
本发明并不限于上述实施例，而是可以进行多种变化和修改。
举例来说，在上述第一实施例中，能够设置任意数目的振荡器，并将带阻滤波器的数目设为振荡器数目减1所得的数目。此外，在上述第二实施例中，能够设置任意数目的振荡器，并将带阻滤波器的数目设为振荡器数目减1所得数目的两倍，并将电阻的数目设置为振荡器数目减1所得的数目。
而且，除考必兹振荡器外，也可以使用任意其他类型的振荡器来作为所述振荡器。除微带天线外，也可以使用任意其他类型的天线来作为所述天线。除(开路)短截线外，也可以使用任意其他类型的带阻滤波器来作为所述带阻滤波器。
工业适用性
本发明的振荡器阵列及其同步方法能够应用于没有分布损耗的高效传输单元，并且还可以应用于例如在相控天线阵中执行微波功率传输的振荡器阵列及其同步方法。
Claims (3)
1.一种振荡器阵列，包括：
多个串联的振荡器；以及
至少一个位于所述振荡器各相邻两个之间的带阻滤波器。
2.如权利要求1所述的振荡器阵列，还包括
位于所述振荡器和所述带阻滤波器之间的另一带阻滤波器，以及
位于接地位置与所述带阻滤波器和所述另一带阻滤波器之间位置之间的电阻。
3.一种振荡器阵列的同步方法，该振荡器阵列包括多个串联的振荡器以及至少一个位于所述振荡器各相邻两个之间的带阻滤波器，在所述方法中：
每一所述振荡器产生的信号与由相应带阻滤波器所反射的信号在所述带通滤波器的阻断频率处是同相的，而与从相应带阻滤波器泄漏的信号是反相的，由此，所述振荡器的振荡频率被均衡为所述振荡器的固有频率和所述带阻滤波器的阻断频率之间的最佳频率，同时所述振荡器被作为基准频率的阻断频率同步，实现了稳定的振荡。
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