DE1209170B - Frequenzvervielfacher mit Kapazitaetsdiode - Google Patents
Frequenzvervielfacher mit KapazitaetsdiodeInfo
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- DE1209170B DE1209170B DEP31398A DEP0031398A DE1209170B DE 1209170 B DE1209170 B DE 1209170B DE P31398 A DEP31398 A DE P31398A DE P0031398 A DEP0031398 A DE P0031398A DE 1209170 B DE1209170 B DE 1209170B
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B19/00—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source
- H03B19/16—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source using uncontrolled rectifying devices, e.g. rectifying diodes or Schottky diodes
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- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Filters And Equalizers (AREA)
Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHSLIFT
1 209!70 Deutsche KL: 21 a4 - 6/01
Nummer: 1 209 170
Aktenzeichen: P 31398IX d/ 21 a4
Anmeldetag: 19. März 1963
Auslesetag: 20. Januar 1966
Hs sind brequenzvervieiiaeher bekannt, bei denen
in einem zwischen 10 und 50GCG MHz liegenden Frequenzbereich Oberweueii einer Grundirequenz
mittels Kapazitätsdiode.! erzenst werden. Kannzitätsdioden
werden hr, Snerrbereich betrieben. Sie haben in
diesem Bereich die Eigenschaft, daß ihre Kapazität vo!i der jeweiligen Vorspann;!::« abhängt Der Αιιξ-sieuerhcreicrj
und damit die erreichbare FapazMtsvariaboü
sind durch die GrcCe des Sperrbereiehs der
resistive;! Kenrdkiie bcsdmmL. Bei handelsüblichen
Kapaj'ii;"!'". dioden n:h einem SDerrbersich zwischen
- -0,2 und —1"0^>-ίί je nach Type ändert sich die
Kapazität eiwci u:;i einen Faktor ·'. bis 12. V/ird der
jeweiligen SperrgVichssorrnnimgeine Wechselspannung
iiberhi'ieri.. so variiert die K.y.'r.zkäi der Diode um den
Arbeiispii;:.^L. and :v;·.;· v/dzlir-ch trüghekslcs i;n
Takte de" Frequenz drr nuigiorngten "pnanung bis zu
sehr !lohen ".!icrc'vdhnrreqaenzen.
K;tpa/.itär>diode dnreh eine '"ecii-eisoaniii-ag hat bis
zu hoii.ri Vieifaohen der \Veehse!;r,nnr:i;r,gsffeqüenz
;u!S"0'i'"':!e Oberveliei"· zur Fobie. Da eine reahiive
Gröi'e ;ir .■.ich ver-r-d^i :·■., Ia:v;n sich ηήί Xacaziiäisdieden
crhebiich höhere Korveriionswirhungsgrade
cr/ielen als mit resisiiven Dioden.
Von den Cj'zeuglen C'-er'-'ehen wird bei itr Frequcn/vcrvj^iaduniii
ini ai'ccnieinen nur eine einzige
inis'^epiiiz'., r:ie a!s r^iazharnionische sezeichnet sei.
Die zwischen der Gr':nd!'rec:.:enz und der Frequenz der
^ut/.licinT.eniseh:-·: sowie die oberha'b dir Frequenz
der Ni!izhnr;"oni:;chen liegenden 3bei"/ellen, im
iolücndcr. ::);. Ejiijdhanr_c.::rche bezeichnet, sind über
parüllei zvr Diode gerehaheie Fiherhreise mindesiens
anyciiaiieii: 'iiirzgeschiossen. Dabei werden alle Irnped:i:
ZCi-. ::Tie
Frequenzvervi-jlfacher mit Kapazitätsdiode
Anmelder:
:>PATELHOLD«
Pai-rit-rrwerrnngs- & Elektro-Kolding A. G.:
Glares 'Zc
Vertreter:
Dr.-Ing. Ξ. Sommerfeld, Patentanwalt,
Ivlüncheri 23. Dünanisir. 6
AIj Έ,ϊϊϊηάζΐ benannt:
Eh-Ing. /..jtV;a Fach, Nußbäumen (Schweiz)
Braiiap-'::rhie Pricrität:
Cc!iv/.;iz vom 22. Februar 1963 (2276)
u:c letztere Forderung ist besonders wichtig für jene
Blindharrnonischen, die zwischen der GruiidiVeqiiefiz
=5 und der Ny:zharrnonisclien liegen, also bei einer Verdreifachung
die zweite Flarmonisch0, bei einer Ver-■"ierfachung
die zweite und die dritte F:armcni:che, us·".
Bekannte Frequenzvervielfacher mi; einer Kaoaziiätsdiode
einhalten neben abgestimmten Kreisen zur gegenseitigen Trennung der Grimdfrequenz und der
rutzhannonischen sowie zur Anpassung an die
äußeren F/iderstr'nde für die Frequenz feder 3!'ndhannonischen
au" r uliimpedanz abgeglichene Serienschwingkreise,
d;n Strojnbahnen der einzelnen Harmomscl.fr1
liege.;, in iraeude'ner Form über die
Diode ah-. C ν en; tor ηι:ί den Eingang des Vervielfacher.',
iran.foi'nnerL. Jede Iraoedanzüneerung im
Stromkreis einer idannordschen hat stets eine ε·ι·>
Grundfreqüenz zur Foine. Die ow±uale Fimensionierimg
eines Vervielfacher; erfordrrt daher, daS
einerseits der Lastwidersiand für die I Viizharmonische
richtig ;.ul' die Diele transformiert und von don zusammen
mit dem ai't -der Grundirequenz und der
Frequenz d^^ NiHzharmoniscben wirksamen Veriustwiderstand
de;' Diode an den vVeiienwiderstand der Speiseleitung angepaßt ist und daß andererseits die
Kreisimpedanzen der Blindharmonischen, von der Diode aus betrachtet, mindestens angenähert im Kurzschluß
arbeiten, so daß an der Diode für die betreffenden Frequenzen keine Gegensp'annung entsteht.
durch welche erreicht wird, daß die
Schaltuiigsmäßig bedeuten diese Serienschwingkreise,
besonders bei Frequenzvervielfachung hoher Ordnung, einen erheblicher· Aufwand. Überdies beeinträchtigen
die einzeh: abgestimmten Serienschwir-gkreise die
Bandbreite dec Vervielfachers und bedingen bei Fre-Guerizweckse"
eine sehr sorgfältige Nnchsüriiraung,
wenn der cptiinaie Wirkungsgrad erhalten bleiben soli.
Die Erüiidunff, durch welche die genannten Nachteile
vermieden werden, betrifft ebenfalls einen Freqi'enzvervieKacher
mit einer Kapazitätsdiode für den Frequenzbereich vor. 10 bis 50000 MHz, der zur gegenseitige:;
Trennung der Grundfrequenz und der Nutzharjj-iOnischen
sowie zur Anpassung an die äußeren Widerstände abgestimmte Kreise aufweist. Der Frequenzvervielfacher
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der Nullstellen oder Minima im Impedanzgang
des auf die Diodenklemmen bezogenen, durch
SG9 779-Ί46
die auf die Grundfrequenz und/oder Nutzharmonische abgestimmten Kreise gebildeten Netzwerks mindestens
angenähert mit den Frequenzen der in der Umgebung der Grundfrequenz und/oder Nutzharmonischen liegenden
unerwünschten Harmonischen (Blindharmonischen) übereinstimmen.
An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden.
In dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist mit G der Generator für die Grundfrequenz Zi bezeichnet,
der einen inneren Widerstand Ri hat. Mit Ra
ist der Lastwiderstand bezeichnet, dem die durch den Frequenzvervielfacher erzeugte Spannung mit der
Frequenz η · ft (n — Vervielfachungsfaktor) zugeführt
ist. Am Eingang und Ausgang des Vervielfachers liegen die Transformationskreise 1 und 2 zur Anpassung
an die äußeren Widerstände Ri und Ra. Der
Kreis 1 besteht aus einem auf die Grundfrequenz Zi
abgestimmten Parallelschwingkreis mit der Kapa-
zität C1 und der unterteilten Induktivität -=-V. Der
Ausgangskreis 4 besteht ebenfalls aus einem Parallelschwingkreis mit der Kapazität C4 und der unterteilten
Induktivität -yV und ist auf die Frequenz η · fx der
Nutzharmonischen abgestimmt.
Parallel zu diesen beiden Kreisen ist die Kapazitätsdiode 5 angeordnet. Hierbei sind die Zuleitungen für
die benötigte Vorspannung weggelassen. Die Diode 5 ist einerseits mit dem Eingangskreis 1 über einen
ersten Filterkreis 2 und andererseits mit dem Ausgangskreis 4 über einen zweiten Filterkreis 3 verbunden,
wobei beide Filterkreise Parallelschwingkreise L2C2
bzw. L3C3 sind. Der auf die Grundfrequenz Zi abgestimmte
Kreis 3 sorgt dafür, daß die Spannung der Frequenz Zi nur auf die Diode 5, nicht aber auf den
Lastwiderstand Ra gelangen kann. Der auf die Frequenz«
-Zi der Nutzharmonischen abgestimmte Kreis 2
bewirkt, daß die Spannung der Frequenz η ■ fu für
welche die Diode den Generator darstellt, nur am Lastwiderstand Ra, nicht aber am Innenwiderstand Ri des
Generators auftreten kann. Dabei wird Ru bezogen
auf die Ebene des Kreises 1, mit großer Näherung auf den Wert
Ri' = Ri(l+ ^i)2
transformiert und von dort durch den Kreis 2, der für
die Grundfrequenz Zi induktiv ist, auf einen niederohmigen
Widerstand Wa der Diode. Dieser Widerstand Wa setzt sich einerseits aus dem auf Zi wirksamen
Verlustwiderstand Rs der Diode und andererseits einem Arbeitswiderstand Ra' zusammen, wobei
Ra! den von der Nutzharmonischen über die
Kreise 4 und 3 auf die Eingangsseite der Diode transformierten Lastwiderstand Ra einschließlich des auf
η · Zi wirksamen Verlustwiderstand des Rs der Diode
darstellt. Bei einem Konversionsverlust von beispielsweise 3 db ist Wa = 3 Rs bzw. Ra' = 2 Rs, d. h., der
auf Zi und « · Zi wirksame Widerstand der Diode absorbiert
die Hälfte der zugeführten Hochfrequenzleistung.
Bekanntlich müssen nun für ein optimales Verhalten des Vervielfachers die äußeren Stromkreise der ausgeprägtesten
unerwünschten Harmonischen (Blindharmonischen), d. h. derjenigen, die in der Umgebung der
Grundfrequenz Zi und der Nutzharmonischen η ■ ft
liegen, möglichst niederohmig sein. Gemäß der Erfindung sind hierzu die einzelnen Schaltungselemente
der Kreise so dimensioniert, daß die Nullstellen oder Minima der von der Diode aus gesehenen Kreisimpedanzen
mindestens angenähert bei den Frequenzen der jeweiligen Blindharmonischen liegen.
In dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in dem zwischen der Grundfrequenz Zi und der Frequenz
η · Zi der Nutzharmonischen liegenden Frequenzbereich
der Kreis 1 kapazitiv, der Kreis 2 dagegen induktiv. Ebenso ist der Kreis 3 kapazitiv und
der Kreis 4 induktiv. Die Anordnung enthält also von der Diode aus gesehen zwischen Zi und η · Zi zwei
Serienresonanzkreise, nämlich die wirksame Kapazität des Kreises 1 mit der wirksamen Induktivität des
Kreises 2 und die wirksame Kapazität des Kreises 3 mit der wirksamen Induktivität des Kreises 4. Diese
Serienresonanzkreise sind nun beispielsweise auf die Frequenz 2Zi der zweiten Harmonischen (ersten Blindharmonischen) und mindestens angenähert auf die
Frequenz einer weiteren Blindharmonischen abgestimmt. Für diese Frequenzen ist die Diode demnach
durch die Serienresonanzkreise angenähert kurzgeschlossen. Für die oberhalb der Nutzharmonischen
liegenden Frequenzen sind alle Kreise 1 bis 4 kapazitiv, so daß auch alle oberhalb der Frequenz η ■ Zi liegenden
Blindharmonischen praktisch kurzgeschlossen sind.
Als Beispiel sei angenommen, daß es sich bei der Anordnung gemäß F i g. 1 um einen Vervielfacher der
Grundfrequenz Zi (« = 4) handelt. Es ist in diesem
Falle vorteilhaft, die Serienresonanzkreise so abzustimmen, daß sie mit den Frequenzen der ersten und zweiten
Blindharmonischen, also mit 2Zi und 3Zi übereinstimmen.
In F i g. 2 ist der Verlauf der an den Klemmen der Diode gemessenen Reaktanz X in Funktion
dargestellt, wobei Jc die Harnionischenzahl bedeutet, also k = 1 die Grundfrequenz Zi ist, k = 2 bzw.
k = 3 die erste bzw. zweite Blindharmonische ist und k — 4 die Nutzharmonische mit der Frequenz 4Zi
ist. Bei k = 1 und k = 4 liegen die Parallelresonanzen der Grundfrequenz und der Nutzharmonischen, bei
k = 2 und k = 3 liegen die Nullimpedanzen für die erste und zweite Blindharmonische. Hierbei ist ersichtlich,
daß zwischen k = 2 und k — 3 eine weitere Parallelresonanz liegt.
Wird mit kr die Harmonischenzahl des eingangsseitigen
Serienresonanzkreises der in F i g. 1 gezeigten Anordnung und mit L· die Harmonischenzahl des
ausgangsseitigen Serienresonanzkreises bezeichnet, so gelten die beiden Bedingungsgleichungen
C1 n2 — k-c
und
η2 - Ic9*
Hierin ist beim Vervierfacher η = 4 und kx — 2
oder 3 bzw. Jc2 = 3 oder 2. Die Frequenz der zweiten
Harmonischen (ersten Blindharmonischen) kann also mit der Frequenz der Nullstelle des eingangs-
oder ausgangsseitigen Serienresonanzkreises übereinstimmen. Es ist aber vorteilhaft, Ic2 = 2 zu wählen, d. h.
die Frequenz der Nullstelle des ausgangsseitigen Serienresonanzkreises mit der Frequenz der zweiten
Harmonischen (ersten Blindharmonischen) zusammenfallen zu lassen, da dann die Frequenzunterschiede
zwischen den Resonanzfrequenzen der Serienkreise
und der mit ihnen verbundenen Eingangs- bzw. Ausgangskreise besonders groß sind.
Für die zwischen Ic2 und k3 liegende Parallelresonanz
gilt unter der Annahme, daß diese Resonanzfrequenz gleich dem geometrischen Mittel aus Ar1 und L· ist,
C1 k.2 n3 — Ic1- Co k\ ii2 — k<?
An Stelle der Kapazitätsverhältnisse der abgestimmten Kreise können die Abgleichbedingungen
auch durch andere Größen ausgedrückt werden, wie beispielsweise durch die Verhältnisse der Induktivitäten.
Weitere Verknüpfungen ergeben sich aus den Übertragungsbedingungen für den Resonanzabgleich,
aus der Anpassung und der Bandbreite bei der Grundfrequenz und der Frequenz der Nutzharmonischen,
so daß alle Kreisparameter ermittelt werden können. Die Beziehungen für die Bestimmung der Kreisparameter
enthalten stets genügend Freiheitsgrade, um die Forderung nach bestimmten Frequenzlagen der
Nullimpedanzen einhalten zu können.
Als weiteres Beispiel sei angenommen, daß der Frequenzvervielfacher
gemäß F i g. 1 ein Verdreifacher sei. In diesem Falle ist es vorteilhaft, die beiden Nullstellen
der Serienresonanzkreise im Reaktanzverlauf zusammenfallen zu lassen auf den Wert der Frequenz
der zweiten Harmonischen fersten Blindharmonischen), so daß also A1 = A2 = 2 zu setzen ist. In F i g. 3 ist
der Verlauf der von der Diode aus gesehenen Reaktanz X gezeigt.
Das in F i g. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung läßt sich auf verschiedene Weise ändern
und beispielsweise vereinfachen. So ist in F i g. 4 eine Anordnung dargestellt, bei welcher die Kapazitäten
C2 und Cj der Filterkreise 2 und 3 in F i g. 1
weggelassen sind. Mit 1 ist hier wiederum der eingangsseitige Transformationskreis bezeichnet, der sich aus
der Parallelschaltung der unterteilten Induktivität L1 und der Kapazität C1 zusammensetzt und der auf die
Grundfrequenz Zi abgestimmt ist. Mit 4 ist der ausgangsseitige
Transformationskreis bezeichnet, der die unterteilte Induktivität L1 und die Kapazität C1 in
Parallelschaltung aufweist und der auf die Frequenz η ■ Zi der Nutzharmonischen abgestimmt ist. Die
Kapazitätsdiode 5 ist mit diesen Kreisen über die Induktivitäten L2 und L3 verbunden.
Die Anordnung weist, von der Diode 5 aus gesehen, zwei Parallelresonanzen auf, nämlich bei der Grundfrequenz
/ι wegen des Eingangskreises 1 und bei der Frequenz der Nutzharmonischen wegen des Ausgangskreises
4. Da der Eingangskreis 1 oberhalb der Grundfrequenz Zi kapazitiv ist, liegt ferner zusammen
mit der Induktivität L2 eine Serienresonanz vor. Oberhalb der Frequenz η ■ Zi der Nutzharmonischen
ist der Ausgangskreis 4 ebenfalls kapazitiv, so daß in diesem Frequenzbereich zusammen mit der Induktivität
L:! ein weiterer Serienresonanzkreis gebildet
ist. Es ist zweckmäßig, die Nullstelle im Reaktanzverlaul' des eingangsseitigen Serienresonanzkreises
der zweiten Harmonischen (ersten Blindharmonischen) und diejenige im Reaktanzverlauf des ausgangsseitigen
Scricnrcsonanzkreisesdernächsthöherenl-Iarmonischen
nach der Nutzharmonischen zuzuordnen. In F i g. 5 ist der Reaktanzveriauf in Abhängigkeit von der
Harmonischenzalil k für einen Verdreifacher gemäß
F i g. 4 gezeigt, wobei die Schaltungselemente so dimensioniert sind, daß die Nullstellen bei der
zweiten und der vierten Harmonischen liegen.
Ein weiteres Beispiel ist in F i g. 6 gezeigt. Diese Anordnung geht aus dem Ausführungsbeispiel von
Fig. 1 dadurch hervor, daß C3 = 0 und L3 = oo
gesetzt wird. Da der Ausgangskreis 4 im Frequenzbereich zwischen der Grundfrequenz f\ und der
Frequenz η · f\ der Nutzharmonischen induktiv ist,
kann auch die Nullsteile des durch C3 und die wirksame Induktivität des Kreises 4 gebildeten Serienresonanzkreises
mit Vorteil auf die Frequenz einer
ίο zwischen der Grundfrequenz und der Frequenz der
Nutzharmonischen liegenden Blindharmonischen gelegt werden. Diese Anordnung eignet sich also besonders
für hohe Vervielfachungsgrade, bei welchen zudem die Sperrwirkungen von L2 für die Frequenz
der Nutzharmonischen und von C3 für die Grundfrequenz voll zur Geltung kommen.
An die Stelle der in F i g. 1 gezeigten Parallelkreise 2 und 3 als Filterkreise können, wie in F i g. 7
gezeigt ist, auch Serienkreise angeordnet werden.
Hierbei sind die Kreise 1 und 2 auf die Grundfrequenz Z1 und die Kreise 3 und 4 auf die Frequenz
η · Zi der Nutzharmonischen abgestimmt. Von der
Diode 5 aus gesehen, enthält die Anordnung, abgesehen von den stark gedämpften Kreisen 1 und 4,
zwei Serienresonanzen und eine Parallelresonanz. Durch Dimensionierung der Schaltungselemente werden
die Serienresonanzen wiederum so gewählt, daß sie mit der Frequenz der zweiten Harmonischen
(ersten Blindharmonischen) sowie der Frequenz einer weiteren Blindharmonischen übereinstimmen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in F i g. 8 gezeigt. Bei diesem Frequenzvervielfacher liegt am Eingang der auf die Grundfrequenz
Zi abgestimmte Parallelschwingkreis L1C1.
Am Ausgang liegt ein Zwischenkreistransformator, der einen auf die Frequenz η · Zi der Nutzharmonischen
abgestimmten Schwingkreis L4C11 mit einer primären
Kopplungswicklung L3 und einer sekundären Kopplungswicklung
L5 aufweist. Die Kapazitätsdiode 5 ist in Serie zur primären Kopplungswicklung L3 des
Zwischenkreistransformators geschaltet. Von der Diode 5 aus gesehen, weist die Anordnung eine einzige
Serienresonanz im Frequenzbereich zwischen der Grundfrequenz und der Frequenz der Nutzharmonisehen
auf, nämlich die Resonanz des durch die wirksame Kapazität des Parallelschwingkreises L1C1 und
die Induktivität der primären Kopplungswicklung L3
gebildeten Serienkreises. Mit Vorteil wird diese Resonanz auf die Frequenz der zweiten Harmonischen
2Zi (ersten Blindharmonischen) gelegt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß es genügt, wenn die die Kapazitätsdiode
kurzschließende Nullimpedanz des Serienkreises mindestens angenähert auf die zweite Harmonische
(erste Blindharmonische) eingestellt ist.
Das Verhalten des Vervielfachers ist dann praktisch immer optimal, unabhängig davon, ob die dritte,
vierte oder fünfte Harmonische als Nutzharmonische ausgekoppelt wird.
Eine weitere Ausführungsform des Frequenzvervielfachers gemäß der Erfindung ergibt sich durch die
zu der in F i g. 1 gezeigten dualen Schaltungsanordnung. Bei dem Frequenzvervielfacher gemäß
F i g. 9 liegen am Eingang und Ausgang die Transformationskreise 1 und 4, die sich aus C0, C1 und L1
bzw. L4, C4 und C5 zusammensetzen und die auf die
Grundfrequenz Zi bzw. die Frequenz η · Jx der Nutzharmonischen
abgestimmt sind. In Serie zwischen Eingangs- und Ausgangskreis ist die Kapazitäts-
diode 5 angeordnet. Parallel zum Eingangskreis liegt ein erster Filterkreis 2, der die Induktivität L2 und die
Kapazität C2 umfaßt und der für die Nutzharmonische der Frequenz η · fx durchlässig ist. Ferner liegt
parallel zum Ausgangskreis ein zweiter Filterkreis 3, S der die Induktivität L3 und die Kapazität C3 umfaßt
und der für die Grundfrequenz Jx durchlässig ist.
Von der Diode 5 aus gesehen, enthält die Reaktanz drei Nullstellen und zwei dazwischenliegende Pole.
Gemäß der Erfindung bilden die wirksame Induktivität des ersten Filterkreises 2 und die wirksame
Kapazität des zweiten Filterkreises 3 einen auf die Frequenz der zweiten Harmonischen abgestimmten,
die Diode 5 kurzschließenden Serienresonaazkreis.
Die Güte eines Frequenzvervielfachers ist durch die bei der Frequenzumsetzung auftretenden Konversionsverluste
bestimmt. Bei den bekannten Vervielfachern betragen diese Konversionsverluste bis zu
Nutzharmonischen einer Frequenz von etwa 101 MHz ungefähr gleichviel dB wie der Faktor der Vervielfachung.
Große Vervielfachungsfaktoren werden deshalb mit den bekannten Anordnungen mit wesentlich
geringeren Verlusten erreicht, wenn die Vervielfachung in mehreren Stufen vorgenommen wird. Aus diesem
Grunde enthalten die bekannten Anordnungen nach Möglichkeit nur Verdoppler und Verdreifacher.
Es hat sich nun gezeigt, daß die Verluste bei den erfindungsgemäßen Vervielfachern auch für höhere
Vervielfachungsfaktoren von beispielsweise 4 bis 6 mit einer einzigen Stufe kaum größer sind als bei der
Anordnung von zweistufigen Vervielfachern bekannter Bauweise. Hohe Vervielfachungsfaktoren lassen sich
deshalb gemäß der Erfindung mit weniger Stufen und geringerem Aufwand verwirklichen.
Als Beispiel ist in Fig. 10 eine Anordnung mit
zwei hintereinanderliegenden Frequenzvervielfachern gemäß F i g. 1 gezeigt. Die erste Stufe umfaßt die
Kapazitätsdiode 5, den auf die Grundfrequenz fx abgestimmten Eingangskreis 1, den auf die Frequenz
η · Z1 der ersten Nutzharmonischen abges'dmmten
Ausgangskreis 4 sowie die Filterkreise 2 und 3, die auf die Frequenzen η · fx bzw. f\ abgestimmt sind.
Die zweite Stufe mit der Kapazitätsdiode 9 ist analog aufgebaut, wobei der Ausgangskreis 4 der ersten
Stufe gleichzeitig den Eingangskreis der zweiten Stufe bildet. Der Ausgangskreis 8 der zweiten Stufe ist auf
die Frequenz n2 ■ fx der zweiten Niitzharmonischen
abgestimmt. Die Filterkreise 6 und 7 sind entsprechend auf die Frequenzen n- · fx bzw. η · fx abgestimmt.
Wenn pro Stufe eine Vervierfachung der Grundfrequenz angenommen wird entsprechend einer Gesamtvervielfachung
von 4 · 4 = 16, so ist es zweckmäßig, die Nullstellen der von den Kapazitätsdioden 5
und 8 aus gesehenen Reaktanz in der ersten Stufe auf 2 Z1 und 3/j, in der zweiten Stufe auf 8Z1 und Hfx
zu legen.
Bei dem erfindungsgemäßen Frequenzvervielfacher sind durch Ableitung der zur Unterdrückung des
Störeinflusses der Blindharmonischen nötigen Serienkreise aus den Filterkreisen für die Grundfrequenz
und die Frequenz der Nutzharmonischen zusätzliche Filter vermieden. Daher entfällt in vorteilhafter
Weise bei einem Frequenzwechsel auch eine besondere Nachstimmung der auf die Blindharmonischen eingestellten
Abstimmelemente. Die Nachstimmung erfolgt jeweils zwangläufig mit dem Wechsel der Resonanzfrequenzen für die Grundschwingung und die
Nutzharmonische, so daß nur sehr wenige Abstimmungen vorzunehmen sind. Zudem lassen sich
hohe Vervielfachungsfaktoren bei gleichen Konversionsverlusten mit kleinerer Stufenzahl und geringerem
Aufwand verwirklichen.
Claims (6)
1. Frequenzvervielfacher mit einer Kapazitätsdiode für den Frequenzbereich von 10 bis
50 000 MHz, der zur gegenseitigen Trennung der Grundfrequenz und der Nutzharmonischen sowie
zur Anpassung an die äußeren Widerstände abgestimmte Kreise aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Frequenzen der Nullstellen oder Minima im Impedanzgang des auf die Diodenklemmen bezogenen, durch die
auf die Grundfrequenz und/oder Nutzharmonische abgestimmten Kreise gebildeten Netzwerks mindestens
angenähert mit den Frequenzen der in der Umgebung der Grundfrequenz und/oder Nutzharmonischen liegenden unerwünschten Harmonischen
(Blindharmonischen) übereinstimmen.
2. Frequenzvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz einer
Nullstelle mindestens angenähert mit der Frequenz der zweiten Harmonischen übereinstimmt.
3. Frequenzvervielfacher nach Anspruch 1, bei dem am Eingang und Ausgang Transformationskreise liegen und bei dem die parallel zum Eingangsund
Ausgangskreis angeordnete Diode über einen ersten, die Nutzharmonische sperrenden Füterkreis
mit dem Eingangskreis und über einen zweiten, die Grundfrequenz sperrenden Filterkreis
mit dem Ausgangskreis verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die im Frequenzbereich zwischen
der Grundfrequenz und der Frequenz der Niitzharmonischen wirksame Kapazität des Eingangskreises
mit der wirksamen Induktivität des ersten Filterkreises und die wirksame Induktivität des Ausgangskreises
mit der wirksamen Kapazität des zweiten Filterkreises mindestens angenähert auf die Frequenz
der zweiten Harrnonischen und auf die Frequenz einer weiteren Blindharmonischen abgestimmte,
die Diode kurzschließende Serienresonanzkreise bilden.
4. Frequenzvervielfacher nach Anspruch 1, bei dem am Eingang und Ausgang Transformationskreise liegen und bei dem an die in Serie zwischen
Eingangs- und Ausgangskreis angeordnete Diode parallel zum Eingangskreis ein erster, für die Nutzharmonische durchlässiger Filterkreis und parallel
zum Ausgangskreis ein zweiter, für die. Grundfrequenz
durchlässiger Filierkreis angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die im Frequenzbereich
zwischen der Grundfrequenz und der Frequenz der Niitzharmonischen wirksame Induktivität
des ersten und die wirksame Kapazität des zweiten Filterkreises einen mindestens angenähert
auf die Frequenz der zweiten Harmonischen abgestimmten, die Diode kurzschließenden
Serienresonanzkreis bilden.
5. Frequenzvervielfacher nach Anspruch 1, bei dem am Eingang ein Parallelschwingkreis und am
Ausgang ein Zwischenkreistransformator liegt und bei dem die Diode in Serie zur primären
Kopplungswicklung des Zwischenkreistransformators angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die wirksame Kapazität des Parallelschwingkreises
und die Induktivität der primären Kopplungswicklung des Zwischenkreistransformators einen
mindestens angenähert auf die Frequenz der zweiten Harmonischen abgestimmten, die Diode
kurzschließenden Serienresonanzkreis bilden.
10
6. Anordnung mit mehreren hintereinanderliegenden Frequenzvervielfachern nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskreis eines Vervielfachers gleichzeitig den Eingangskreis
des nachfolgenden Vervielfachers bildet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 779/146 1.66 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH227663A CH402969A (de) | 1963-02-22 | 1963-02-22 | Frequenzvervielfacher mit Kapazitätsdiode |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DEP31398A Pending DE1209170B (de) | 1963-02-22 | 1963-03-19 | Frequenzvervielfacher mit Kapazitaetsdiode |
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US (1) | US3341714A (de) |
AT (1) | AT245617B (de) |
CH (1) | CH402969A (de) |
DE (1) | DE1209170B (de) |
FR (1) | FR1383516A (de) |
GB (1) | GB982065A (de) |
NL (2) | NL149960B (de) |
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