DE1277944B - Frequenzumsetzer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES «Mf PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H 03c

Deutsche Kl.: 21 a4-14/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag: ·
Auslegetag:

P 12 77 944.1-35 (J 25618)

9. April 1964

19. September 1968

Die Erfindung betrifft Frequenzumsetzer, insbesondere solche, die sowohl eine Frequenzüber- als auch -Untersetzung gleichzeitig mit einer Signalverstärkung liefern und bei denen beide Funktionen mittels geeigneter Halbleiterelemente bewerkstelligt werden.

Es sind bereits Schaltungen mit Halbleiterelementen bekannt, die Signale einer gegebenen Frequenz mit Verstärkung in eine höhere oder tiefere Frequenz umsetzen.

Weiterhin ist es auch bereits bekannt, bei parametrischen Verstärkern einer auf die Signalfrequenz abgestimmten Parallelkombination aus einem nichtlinearen Widerstand mit teilweise negativer Stromspannungscharakteristik und einer Induktivität die Signalfrequenz über einen Zirkulator sowie über ein auf die Pumpfrequenz abgestimmtes Filter zuzuführen, wobei in dieser Anordnung auch höhere Harmonische der zugeführten Frequenz entstehen.

Die bisher bekanntgewordenen Schaltungen benötigen jedoch im allgemeinen zur Erzielung eines vorgegebenen Verstärkungsgrades eine verhältnismäßig hohe Pumpenergie.

Die vorliegende Erfindung setzt sich daher zur Aufgabe, einen verbesserten, mit Halbleiterelementen arbeitenden Umsetzer zu erstellen, der Frequenzumsetzungen bei gleichzeitiger Verstärkung unter Aufwendung verhältnismäßig geringer Pumpenergie zu erzielen gestattet.

Die Erfindung löst insbesondere die Aufgabe, mittels eines nichtlinearen Leitwertes unter Benutzung eines Idler-Kreises eine Frequenzübersetzung bei gleichzeitiger Verstärkung zu realisieren.

Weiterhin ergibt sich die Möglichkeit, einen Verstärker zu erstellen, der bei kaskadenförmiger Anordnung der einzelnen Umsetzerstufen Verstärkung bei mehr als einer, einzigen Frequenz aufweist.

Der die genannte Aufgabe lösende Frequenzumsetzer nach der Erfindung besitzt eine auf die Signalfrequenz abgestimmte Parallelkombination aus einem nichtlinearen Widerstand mit teilweise negativer Strom-Spannungs-Charakteristik und einer Induktivität, der die Signalfrequenz /_s über einen Zirkulator sowie die Pumpfrequenz über ein richtungsabhängiges, auf diese abgestimmtes Filter zugeführt wird, und ist dadurch gekennzeichnet, daß als nichtlineares Widerstandselement zum Mischen eine Tunneldiode angeordnet ist, daß deren Arbeitspunkt im Bereich des Gebietes positiven Widerstandes in der Nähe des Maximalstromwertes der Diodencharakteristik festgelegt ist und daß die Steigung des Gebietes Frequenzumsetzer

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk,N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Phys. H. Preisher, Patentanwalt,

7030 Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Paul L. Fleming, Rockville, Md. (V. SL A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. April 1963 (271899)

negativen Widerstandes größer ist als diejenige des Gebietes positiven Widerstandes.

Der Erfindungsgedanke besteht demnach darin, einen nichtlinearen Widerstand z. B. eine Tunneldiode, arbeitspunktmäßig im Gebiet positiven Widerstandes festzulegen und mittels eines örtlichen Oszillators Pumpenergie zuzuführen, derart, daß die Anordnung in einem gewissen Bereich der angewendeten Pumpspannung einen negativen Widerstand aufweist, so daß eine Mischung der Signalfrequenz mit der zweiten Harmonischen des Pumpsignals erfolgt.

Wie bereits erwähnt, kann eine Mehrzahl der obengenannten Frequenzumsetzerstufen kaskadenförmig hintereinandergeschaltet werden, wobei sowohl ein Eingangssignal als auch ein Seitenbandsignal mindestens der zweiten Harmonischen der Pumpfrequenz eine hohe Verstärkung erfahren, wodurch ein sehr wirksamer und wirtschaftlich zu betreibender, z. B. für Relaisstationen von Satelliten gut geeigneter Verstärker entsteht. Dabei können entweder eines oder beide genannten Signale als Ausgangssignale verwendet werden.

Als besonderer Vorteil ist hierbei die Tatsache anzumerken, daß Frequenzumsetzungen, sowohl nach höheren als auch nach tieferen Frequenzen hin, bei gleichzeitiger Signalverstärkung in einfacher und kostensparender Weise durchgeführt werden können und daß sich bei der erfindungsgemäßen Schaltung gleichzeitig die zweite Harmonische der Pumpfrequenz als Grenze des unteren Seitenbandes ergibt. Es wurde z. B. eine Leistungsverstärkung von 32,8 db

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pro Stufe bei Aufwendung einer Pumpenergie von 100 μW gemessen.

Einzelheiten der erfindungsgemäßen Anordnung gehen aus den Beschreibungen sowie aus den folgenden Zeichnungen hervor:

Fig. 1 stellt eine Mehrzahl von Frequenzumsetzerstufen der vorliegenden Erfindung dar, die in Kaskade angeordnet sind;

F i g. 2 zeigt ein Diagramm des Frequenzspektrums der in der in Fig. 1 gezeigten Schaltung _w vorliegenden Signale;

Fig. 3 zeigt eine Strom-Spannungs-Kennlinie eines nichtlinearen Leitwertes, der in der Schaltung gemäß Fig. 1 benutzt wird;

Fig. 4 stellt den mittleren Wert des nichtlinearen Leitwertes der in der erfiridungsgemäßen Schaltung benutzten Mischdiode als Funktion der Pumpspannung dar (go, O₁ und g₂ bedeuten Mischsteilheiten bei den Frequenzen f_p und 2/_p).

F i g. 1 zeigt eine aus mehreren Frequenzwandlerstufen 10, 10 a, 10 b bestehende verstärkende Vorrichtung zur Frequenzumsetzung. Jede dieser Stufen enthält ein richtungsabhängiges Filter 12, bei dem es sich um ein herkömmliches richtungsabhängiges Filter mit Ein- bzw. Ausgängen a, b, c und d handeln kann. Eine nichtlineare Vorrichtung negativen Widerstandes, vorzugsweise eine Tunneldiode 14 mit nachstehend genauer beschriebenen Eigenschaften, ist mit dem Ausgang c des richtungsabhängigen Filters 12 über einen Hochpaß 16 verbunden. Die Ersatzschaltung der Tunneldiode 14 ist gestrichelt als ein mchtlinearer Widerstand 18 mit einer Parallelkapazität 20 angedeutet. Die .Kapazität des Kondensators 20 kann im Bereich der in dem Verstärker verwendeten Frequenzen als konstant angesehen werden. Die parasitäre Induktivität und der parasitäre Widerstand, die mit dem nichtlinearen Widerstand der Diode verknüpft sind, können in der folgenden Beschreibung als vernachlässigbar betrachtet werden und sind daher in der Zeichnung nicht enthalten. Eine gemeinsame Pumpspannungsquelle oder ein Überlagerungsoszillator 22 liegt über richtungsabhängige auf die Pumpspannungsfrequenz abgestimmte Filter 12 und die Hochpässe 16 an den Tunneldioden 14 an. Der Ausgang b des richtungsabhängigen FiI-ters 12 ist an eine Impedanz 25 angeschlossen, die gleich dem Wellenwiderstand des richtungsabhängigen Filters 12 ist.

Zwei Reihenschaltungen, die jeds einen Kondensator 24 und eine veränderliche Induktivität 26 umfassen, sind parallel zu der Tunneldiode 14 geschaltet. Außerdem liegt eine weitere veränderliche Induktivität 28 parallel zur genannten Kombination. Ein Widerstand 30, der, wie noch näher erläutert wird, als Leerlauibelastung wirksam sein kann, gehörl ebenfalls noch der Parallelkombination an. Hierbei kann es sich um ein getrenntes Widerstandselenient handeln, oder es kann der Eigenwiderstand sein, mit dem die veränderliche Induktivität 28 behaftet ist. Weiter ist eine Vorspannungsversorgung 32 vorgesehen, die aus einer variablen Spannungsquelle 34 mit dem Parallelwiderstand 36 besteht und zur Festlegung des Arbeitspunktes der Tunneldiode 14 dient. Zwei UberbriickuRgskondensatoren 38 sind an dem gemeinsamen Punkt 40 zwischen der Tunneldiode 14 und der positiven Klemme der Spannungsquelle 34 zur hochfrequenzmäßigen Erdung dieses Punktes angeschlossen. Ein Zirkulator 42 dient zur Trennung des Eingangs und des Ausgangs jeder Stufe sowie zur Entkopplung von Widerstandsprungstellen.

Die Signalquelle 44 ist mit dem Eingang χ des Zirkulators 42 der ersten Stufe 10 über den Bandpaß 46 gekoppelt, der Ausgang ζ des Zirkulators 42 der ersten Stufe 10 ist mit dem Eingang χ des Zirkulators 42 α der zweiten Stufe 10 a des Verstärkers und der Ausgang ζ dieses Zirkulators ist mit dem Eingang χ des Zirkulators 42b der dritten Stufe 10 verbunden, außerdem speist der Ausgang ζ des Zirkulators 42 b der dritten Stufe 10 b einen geeigneten Endverbraucher.

F i g. 2 veranschaulicht die gegenseitige Frequenzlage der Signale oder Spannungen, die jeweils in den Stufen 10, 10α und 10b in der in Fig. 1 gezeigten Schaltung auftreten. Die Frequenz der allen Stufen gemeinsamen Pumpfrequenz ist mit /_p bezeichnet, die Frequenz der Signalquelle 44 mit /_s und die Differenzfrequenz zwischen der Pumpfrequenz und der Signalfrequenz, d. h. die Idler-Frequenz, mit /;·. Außerdem ist in F i g. 2 die zweite Harmonische der Pumpfrequenz 2 f_p angedeutet. Das untere Seitenband der zweiten Harmonischen 2 f_p ist als /_j2 dargestellt.

Im Betrieb der in F i g. 1 gezeigten erfindungsgemäßen verstärkenden Frequenzumsetzeranordnung wird die Signalspannung f_s aus der Signalquelle 44 über den Bandpaß 46 dem Eingang χ des Zirkulators 42 der ersten Stufe 10 zugeführt und gelangt aus dem mittleren Anschluß y des Zirkulators 42 durch das richtungsabhängige Filter 12 und den Hoch paß 16 zu der Tunneldiode 14. Die Parallelkombination aus Kondensator 20, Tunneldiode 14 und den ersten Induktivitäten 26 ist auf die Signalfrequenz /_s abgestimmt. Der Betrag der Selbstinduktion der genannten Parallelkombination ist wesentlich geringer als derjenige der zweiten Induktivität 28. Da diese bei der Signalfrequenz nur eine geringe Belastung darstellt, kann sie vernachlässigt werden; dasselbe gilt für den kapazitiven Widerstand der beiden parallelgeschalteten Kondensatoren 38. Die Pumpspannung t_p aus der gemeinsamen Pumpspannungsquelle 22 gelangt durch das richtungsabhängige Filter 12 und den Hochpaß 16 ebenfalls zu der Tunneldiode 14. Da der Frequenzwert der Pumpfrequenz nach F i g. 2, fp, relativ nahe an dem der Signalfrequenz f_s liegt, erscheint die Pumpspannung auch an der Parallelkombination aus Kondensator 20 und den Induktivitäten 26. Die kapazitiven Widerstände der Kondensatoren 24 sind in diesem Frequenzbereich zu vernachlässigen. Die Spannungen f_s und /_p werden in der Tunneldiode 14 gemischt- und es entsteht das Differenzsignal (Idler-Signall /j relativ niedriger Frequenz, das einer Schaltung zugeführt wird, die aus den beiden Kondensatoren 24, der zweiten veränderlichen Induktivität 28 und dem Lastwiderstand 30 besteht. Der Induktivitätswert der beiden veränderlichen Induktivitäten 26 ist im Vergleich zu dem Wert der zweiten veränderlichen Induktivität 28 relativ niedrig. Daher sind bei der Differenzfrequenz die induktiven Widerstände der Induktivitäten 26 gegenüber den kapazitiven Widerständen der dazu in Reihe liegenden Kondensatoren 24 vernachlässigbar.

Zur Erzeugung des unteren Seitenbandsignals /,^; ₂ der zweiten Harmonischen 2 f_p der Pumpfrequenz f_p wird erfindungsgemäß eine Tunneldiode verwendet, die imstande ist, einen relativ starken Strom der Frequenz 2 f_p zu führen. Es stellte sich heraus, daß

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dieser relativ starke Strom der Frequenz 2 f_p gün- lators 42 gekoppelt oder in den Verbraucher 48 einstigerweise in Tunneldioden erzeugt wird, deren gebaut werden können, wonach diese Spannungen negativer Kennlinienteil eine größere Neigung besitzt jeweils getrennten Verbrauchern zugeführt werden als der positive Kennlinienteil. Diese Verhältnisse können.

sind in F i g. 3 gezeigt. Eine Tunneldiode mit einem 5 Eine der Schaltungen nach der Erfindung, die solchen Kennlinienverlauf liefert eine Mischsteilheit erfolgreich betrieben wurden, verwendet als Tunnelbezüglich der Frequenz2/_p, die negative Werte in diode 14 von Fig. 1 eine im Handel erhältliche einem breiten Bereich von Pumpspannungen. auf- 2-mA-Germanium-Mikrowellentunneldiode, die in weist, wie es in Fig. 4 durch die Kurve O₂ einem Bandleiter gehaltert ist. Die Charakteristik angedeutet wird. 10 dieser Diode gleicht der in F i g. 3 dargestellten.

Gleichzeitig mit dem Strom der Frequenz 2 f„ Die Diode wurde so vorgespannt, daß der Arbeitsentsteht durch Mischen der Frequenzen f_s und 2 f_p punkt beim Punkt 0 im Bereich positiven Widerin der Tunneldiode 14 auch die untere Seitenband- Standes der Charakteristik sehr nahe an deren Scheispannung f_i2. Diese Frequenz f_i2 erscheint ebenfalls telpunkt liegt, wie es in Fig. 3 angedeutet ist. Der an dem aus dem Kondensator 20 und den beiden 15 mittlere Wert des nichtlinearen Leitwertes dieser Parallelinduktivitäten 26 bestehenden Resonanzkreis, Diode als Funktion der Pumpspannung unter den da gemäß F i g. 2 die Frequenz f_a relativ nahe bei obengenannten Vorspannungsbedingungen wird der Frequenz /_s liegt. In keiner dieser Stufen er- durch die Kurve g₀ von F i g. 4, die Mischsteilheit scheint jedoch eine merkliche Spannung der Fre- bei den Frequenzen f_p und 2/_p wird durch die quenz 2 /_p, da die gemeinsame Pumpspannungs- 20 Kurven ^₁ bzw. g₂ dargestellt. Hieraus ist ersichtlich, quelle 22 bei der Frequenz 2 f_p eine niedrige Impe- daß nicht nur die Werte von g₁ , sondern auch diedanz besitzt. jenigen von g₂ negativ sind.

In der ersten Stufe 10 des Verstärkers von F i g. 1 Die Signalspannungsfrequenz betrug 1950 MHz

erscheinen eine Differenzspannung f_h eine Signal- bei einer Pumpspannungsfrequenz von 2050 MHz,

spannung f„ eine Pumpspannung /_p und eine Seiten- 25 so daß eine Differenzfrequenz (Idler-Frequenz) von

bandspannung f_a. Der Hochpaß 16 läßt nur die 100 MHz und eine untere Seitenbandfrequenz f_i2

Frequenzen f_p f_p und f_i2 durch, aber da das rieh- von 2150 MHz entstanden. Die Stufe besaß eine

tungsabhängige Filter 12 auf die Pumpfrequenz f_p Signalspannungsverstärkung von 17,4 db, und die

abgestimmt ist, gelangen nur die Spannungen f_s untere Seitenbandspannung /_i2 wies eine Verstär-

und f_a von dem Anschluß c aus durch das rieh- 30 kung von 15,4 db bei einer annähernden Bandbreite

tungsabhängige Filter 12 zu dessen Anschluß d und von 5 MHz auf. Die verwendete Pumpenergie aus

dem mittleren Anschluß y des Zirkulators 42, wo- der gemeinsamen Pumpspannungsquelle 22 betrug

nach sie ebenfalls an dessen Ausgang ζ erscheinen. nur etwa 100 μW. Die erfindungsgemäße Schaltung

Die Ausgangsspannungen f_s und /_i2 vom Aus- ist natürlich nicht auf die genannten Frequenzwerte gang der ersten Stufe 10 werden dem Eingang χ 35 beschränkt, sondern diese sind innerhalb eines großen des Zirkulators 42 der zweiten Stufe 10 α zugeführt Bereiches wählbar, solange dieser unterhalb der und gelangen von dem mittleren Anschluß y aus Grenzfrequenz der Tunneidiode liegt. Die Grenzdurch das richtungsabhängige Filter 12 und den frequenz ist diejenige Frequenz, oberhalb derer der Hochpaß 16 zu der Tunneldiode 14 der zweiten negative Leitwert der Diode positiv wird.
Stufe 10a. In der zweiten Stufe 10 a werden die 40 Liegt als Eingangsspannung einer der Stufen, z. B. Signalspannung /_s und die Pumpspannung f_p in 10 a oder 10 b, die Signalfrequenz /_s und die untere dem nichtlinearen negativen Widerstand z. B. der Seitenbandfrequenz f_a vor, so besitzt bei hinreichend Tunneldiode 14 in annähernd der gleichen Weise kleiner Signalamplitude die Ausgangsspannung der Wie in der ersten Stufe 10 gemischt. Die Schaltungs- betreffenden Stufe die Form (G₁+ G₂) {f_s + f_a)> wobei anordnung der zweiten Stufe 10 a gleicht der der 45 f_s die Energieeinheit bei f_s und f_i2 die Energieeinheit ersten Stufe 10, daher tragen übereinstimmende EIe- bei f_i2 darstellt und G₁ gleich der Signalenergievermente in beiden Stufen gleiche Bezugszeichen. Die Stärkung und G₂ gleich der Energieverstärkung bei Ausgangsspannungen f_s und f_i2 aus dem Ausgang ζ Umsetzung nach höheren Frequenzen infolge der des Zirkulators 42 der zweiten Stufe 10 a werden dem Nichtlinearität in der Stufe ist. Wenn eine Stufe/, Eingang der dritten Stufe zugeführt, in der die Pump- 5° oder f_a allein jsmpfängt, hat ihre_Ausgangsspannung spannung/_p und die Signalspannung/_s gemischt die Form G_vf_s + G₂f_i2 oder G₁Z₂+ G₂^. Hiernachwerden, so daß die Spannungen /_s und f_a an dem erlangt man also eine größere Verstärkung, indem Ausgangs des Zirkulators42 der dritten Stufe 10b einfach beide Frequenzen an den Eingang einer stehen. Auch die Schaltungsanordnung der dritten Stufe angelegt werden. In dem speziellen Fall, daß Stufe 10 b gleicht der der ersten Stufe 10, und daher 55 G₁ = G₂ ist, stellt dies eine zusätzliche Energievertragen wiederum übereinstimmende Elemente die- Stärkung von 3 db oder einem Faktor 2 pro Stufe dar. selben Bezugsziffern wie dort. Wie schon im Zusammenhang mit F i g. 3 an-

Die an dem Ausgang ζ des Zirkulators 42 der gedeutet worden ist, ist die Neigung (R_N)~^l des

dritten Stufe 10 b liegenden Ausgangsspannungen Bereichs negativen Widerstandes der Strom-Span-

(Signalspannung /, und Seitenbandspannung f_i2) 60 nungs-Kurve der Tunneldiode steiler als die Nei-

werden dem Endverbraucher 48 zugeleitet. Wie aus gung (Rp)'¹ des Bereichs positiven Widerstandes,

F i g. 1 ersichtlich, werden sowohl die Signalspan- der den Vorspannungspunkt 0 enthält, d. h.
ming f„ als auch die untere Seitenbandspannung f_a
dem Verbraucher 48 zugeführt. Es versteht sich aber,

daß zur Trennung der Signalspannung f_s und der 65

R_n

1 Rf

Seitenbandspannung J]₂ herkömmliche Filter oder

ein dem Richtungsfilter 12 entsprechendes richtungs- Dieses Neigungsverhäitnis ist für den negativen abhängiges Filter mit dem Ausgang ζ des Zirku- Wert von g₂ (F i g. 4) von Bedeutung. Bei umge-

kehrtem Neigungsverhältnis würde ein positiver Wert von Q_x über dem Pumpbereich und dem in F i g. 3 angezeigten Vorspannungspunkt entstehen. Die Charakteristik in F i g. 3 wurde gemessen für die 2-mA-Germanium-Mikrowellentunneldiode bei einem I_p-C-Verhältnis von 0,5, wobei I_p der Spitzenstrom in mA und C die Kapazität der Diode in pF ist.

Zur weiteren Verdeutlichung des Erfindungsgedankens seien im folgenden einige Relationen genannt, aus denen hervorgeht, wie infolge eines negativen α-Wertes höhere Verstärkungsfaktoren für eine gegebene Seitenbandbelastung und Pumpenergie erreicht werden.

Die Signalenergieverstärkung ist proportional dem Ausdruck

LQs +QmJ'

wobei g₂ dem Leitwert der Signalquelle und g_in dem Eingangsleitwert einer Umsetzerstufe bei der Signalfrequenz entspricht. Insbesondere gilt folgender Zusammenhang:

_ Qi Q-Qz - 2Qo - Qn) - (go + Qi) (βΐ ~ Qo ~ QoQa) (Qo + Qn) (Qo + Qi) ~ q\

Dabei sind:

Sr₁ = die Mischsteilheit bei f_p;

g₂ = die Mischsteilheit bei 2f_p;

go = der Durchschnittsleitwert;

α,- = der positive Belastungsleitwert bei /■;

g_a = der positive Belastungsleitwert bei f_i2.

Hieraus geht hervor, daß ein negativer a₂-Wert den negativen Wert von g_in verstärkt, der seinerseits das Verhältnis in dem Ausdruck für die Signalverstärkung für einen gegebenen Wert von g_s erhöht.

Die Verstärkung bei der Frequenz f_i2 ist proportional dem Ausdruck

(Qin+QY

Γ (90+Qi)Qi-Qi Ί ² LQl-(Qo+Qi) Qn+Qo) 1

Hieraus ist ersichtlich, daß die Verstärkung für fq ebenfalls durch einen negativen a₂-Wert erhöht wird.

Ist die Differenzfrequenz j] erwünscht, z. B. für Demodulations- und Datenextraktionszwecke, kann sie aus der Leerlaufschaltung jeder Stufe durch geeignete Auskopplung gewonnen werden.

Die Stufen 10, 10 a und 10 b des Verstärkers können auch Tunneldioden 14 mit gestaffelten Spitzenstromwerten enthalten, um die steigenden Signalpegel bei Anlegen der Spannungen von Stufe 10 an 10 a und von 10 a an 10 b verarbeiten zu können.

Die in der obenerwähnten, erfolgreich betriebenen Schaltung verwendete Tunneldiode besitzt einen maximalen theoretischen Verstärkungsfaktor von 14 db bei einem Wellenwiderstand von 50 Ω innerhalb eines Verstärkers, in dem die Diode als negativer Widerstand arbeitet. Im Pumpbetrieb dieser Schaltung beträgt jedoch entsprechend den Messungen die gesamte Energieverstärkung 32,8 db je Stufe.

Aus der vorstehenden Beschreibung kann man entnehmen, daß die erfindungsgemäße Schaltung für Datenübertragungs- und Nachrichtensysteme als Einrichtung verwendbar ist, die einen Halbleiterverstärker mit hohem Verstärkungsgrad direkt bei Mikrowellenfrequenzen mit oder ohne Ausgang für die Differenzfrequenz J] für Demodulations- und Datenextraktionszwecke sowie für andere Anwendungen, wie regenerative Empfänger, Satellitenrelaisstationen und Modulationsverfahren, ermöglicht.

Obwohl, wie oben erwähnt, die erfindungsgemäßen Schaltungen vorwiegend in Bandleiterform realisiert wurden, sind auch andere Leitungsformen, wie Koaxialkabel und Hohlleiter, verwendbar.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Frequenzumsetzer mit Verstärkereigenschaften für gleichzeitige Frequenzüber- und -Untersetzung mit einer auf die Signalfrequenz abgestimmten Parallelkombination aus einem nichtlinearen Widerstand mit teilweise negativer Strom-Spannungs-Charakteristik und einer Induktivität, der die Signalfrequenz f_s über einen Zirkulator sowie die Pumpfrequenz über ein richtungsabhängiges, auf diese abgestimmtes Filter zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtlineares Widerstandselement zum Mischen eine Tunneldiode (14) angeordnet ist, daß deren Arbeitspunkt im Bereich des Gebietes positiven Widerstandes in der Nähe des Maximalstromwertes der Diodencharakteristik festgelegt ist und daß die Steigung [Rp'¹) des Gebietes negativen Widerstands größer ist als die Steigung [R_n"¹) des Gebietes positiven Widerstandes.

2. Frequenzumsetzer, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Einzelstufen (12) nach Anspruch 1 in an sich bekannter Weise kaskadenartig über die Zirkulatoren (42) hintereinandergeschaltet sind.

3. Frequenzumsetzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den auf die erste Stufe folgenden Stufen außer dem jeweils durch Umsetzung in der vorhergehenden Stufe entstandenen Signal f_i2 über den Zirkulator (42) zur Erhöhung der Gesamtverstärkung auch das Eingangssignal f_s zugeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 116 281; »Nachrichtentechnik«, H. 7, 1959, S. 328 und 329; »Radio und Fernsehen«, H. 22, 1962, S. 695; »Frequenz«, H. 9, 1962, S. 320 bis 323.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

SM 617/198 9.6S θ Bundesdruckerei Berlin