DE1209170B

DE1209170B - Frequenzvervielfacher mit Kapazitaetsdiode

Info

Publication number: DE1209170B
Application number: DEP31398A
Authority: DE
Inventors: El-Ing Alfred Faech
Original assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Current assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Priority date: 1963-02-22
Filing date: 1963-03-19
Publication date: 1966-01-20
Also published as: AT245617B; NL302738A; NL149960B; SE332207B; GB982065A; CH402969A; FR1383516A; US3341714A

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 c^rhebiich 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 R_a ist der Lastwiderstand bezeichnet, dem die durch den Frequenzvervielfacher erzeugte Spannung mit der Frequenz η · f_t (n — Vervielfachungsfaktor) zugeführt ist. Am Eingang und Ausgang des Vervielfachers liegen die Transformationskreise 1 und 2 zur Anpassung an die äußeren Widerstände Ri und R_a. 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 · f_x 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 R_a gelangen kann. Der auf die Frequenz« -Zi der Nutzharmonischen abgestimmte Kreis 2 bewirkt, daß die Spannung der Frequenz η ■ f_u 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 W_a der Diode. Dieser Widerstand Wa setzt sich einerseits aus dem auf Zi wirksamen Verlustwiderstand R_s der Diode und andererseits einem Arbeitswiderstand R_a' zusammen, wobei Ra! den von der Nutzharmonischen über die Kreise 4 und 3 auf die Eingangsseite der Diode transformierten Lastwiderstand R_a einschließlich des auf η · Zi wirksamen Verlustwiderstand des R_s der Diode darstellt. Bei einem Konversionsverlust von beispielsweise 3 db ist Wa = 3 Rs bzw. R_a' = 2 R_s, 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 ■ f_t 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 k_r 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 k_x — 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 · J_x 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 · f_x 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 J_x 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 f_x 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 · f_x 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 ■ f_x der zweiten Niitzharmonischen abgestimmt. Die Filterkreise 6 und 7 sind entsprechend auf die Frequenzen n- · f_x bzw. η · f_x 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 Hf_x 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

Patentansprüche:

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