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Frequenzvervielfacher Die Erfindung bezieht sich auf einen Frequenzvervielfacher
für Mikrowellen mit einer Kapazitätsdiode, der die in der Frequenz zu vervielfachende
Schwingung über einen Tiefpaß zugeführt und die Ausgangsfrequenz über ein Hohlleiterfilter
entnommen wird und der mindestens ein auf eine Blindharmonische abgestimmter Serienresonanzkreis
parallel geschaltet ist.
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Frequenzvervielfacher dieser Art, die als Kapazitätsdiode eine step
recovery-Diode enthalten., sind in der französischen Patentschrift 1.334 601 und
in' der amerikanischen Anmeldung 407 364 vom 29.10.1964 beschrieben. Die Tiefpässe
und die auf die Blindharmonischen abgestimmten Kreise bestehen in diesen Anordnungen
aus konzentrierten Bauelementen. Es-Ist auch denkbar, hierfür konzentrische Leitungskreise
zu verwenden. Diese haben aber im Bereich der Eingangsfrequenzen eines Vervielfachers
relativ große Abmessungen und sind deshalb aus konstruktiven Gründen oft unerwünscht.
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Dem bisher bekannten Stand der Technik ist jedoch nicht zu entnehmen,
welche Maßnahmen zu treffen sind, um das in einem Frequenzvervielfacher entstehende
Rauschen zu vermindern. Damit die Geräuschleistung einer Mikrowellen-Richtfunkverbindung
mög-
lichst klein bleibt, erweist es sich als zweckmäßig, dem Frequenzvervielfacher
des Mikrowellen-Oszillators eine hohe Grundfrequenz zuzuführen und diese in einer
Stufe auf die erforderliche Höhe zu vervielfachen. So könnte z.B. die Grundfrequenz
450 MHz, der Vervielfachungsfaktor 16 und die Endfrequenz 6,4 GHz
betragen.
Mit bisher bekannten Frequenzvervielfachern der oben beschriebenen Art ließen sich
in einer Stufe bei ausreichendem Wirkungsgrad nur Vervielfachungsfaktoren bis zu
7 erreichen. Außerdem war erfahrungsgemäß das Rauschverhalten derart ungünstig,
daß es als Kompromißlösung sinnvoller erschien, die Vervielfachung mehrstufig durchzuführen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einstufigen Frequenzvervielfacher
für Mikrowellen zu schaffen, der einen hohen Vervielfachungsfaktor, einen niedrigen
Rauschfaktor und einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
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Die Erfindung ist dadurch gexennzeichnet, daß die Induktivitäten des
Tiefpasses und die Induktivitäten der auf die Blindharmonischen abgestimmten Serienresonanzkreise
auf der Oberseite und die Beläge für die Kapazitäten des Tiefpasses auf der Unterseite
einer Isolierstoffplatte als gedruckte Schaltung aufgebracht sind und daß diese
Isolierstoffplatte unter Zwischenlage von Folien aus Isolierstoff auf einer Außenfläche
des Hohlleiterfilters befestigt ist, sodaß diese den Gegenbelag der Tiefpaßkapazitäten
bildet.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Leitungskreise für das Eingangsnetzwerk
und die auf dle Blindharmonischen abgestimmten Serienresonanzkreise stellt nicht
nur eine Lösung der gestellten Aufgabe dar, sondern es ergibt sich darüberhinaus
eine raumsparende, konstruktiv leicht unterzubringende Bauform.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Frequenzvervielfachers
wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 3 beschrieben. Fig.l zeigt den Frequenzvervielfacher
teilweise im S%hnitt. Fig.2 zeigt eine Aufsicht auf den Frequenzvervielfacher und
Fig.3 zeigt ein Beispiel für den Aufbau der TiefpaßkaF)azitäten.
Der
in Fig.l im Schnitt dargestellte Teil des Gehäuses 1 bildet das Ausgangsnetzwerk
des Vervielfachers. Dieses besteht aus dem verengten, auf die Ausgangsfrequenz abgestimmten
Hohlleiter 2, in dem sich die Diode 3 befindet, die z.B. eine steil recovery-Diode
sein kann. An den Hohlraum 2 ist über eine induktive Blende 4 ein Hohlraumresonator
5 angekoppelt, der sich durch einen 0,uarzglasstempel 6 auf die Ausgangsfrequenz
abstimmen läßt. Die optimale Leistungsanpassung der Diode an den Hohlraumresonator
5 und die an der Koppelschleife 7 angeschlossene Last wird mit einer Koppelschraube
8 eingestellt, Die Kapazität, welche die Durchführung 9 der Diodenhalterung mit
der Ausnehmung in dem Gehäuse 1 bildet, ist. derart bemessen, daß sie nahezu einen
Kurzschluß für Harmonische höherer Ordnung darstellt, die im Hohlleiter 2 auftreten.
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Eine wichtige Voraussetzung für eine rauscharme Frequenzvervielfachung
mit hohem Vervielfachungsgrad ist neben einer geringen Bandbreite des Ausgangsfilters
eine gute Entkopplung der Oberwellen des die Grundfrequenz erzeugenden Oszillators
von der Diode 3 und in umgekehrter Richtung eine gute Entkopplung der an der Diode
3 entstehenden Oberwellen von diesem Oszillator.
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Die eingangs erwähnten, aus konzentrierten Bauelementen oder aus konzentrischen
Leitungskreisen aufgebauten Entkopplungsne tzwerke ermöglichen jedoch nicht die
zur Lösung der vorlie-; genden Aufgabe notwendige starke Entkopplung, da infolge
von Nebenresonanzen DämpfunGseinbrüche auftreten.
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Aus dem Artikel 'Band-Paß Filters Using Strip-Line Teehniques' in
der Zeitschrift Electronics, Mai 1955, Seite 152 bis 155 ist es bekannt, Filter
im Frequenzbereich von 0,7 bis.10 GHz als gedruckte Schaltung auszuführen.
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Wie Fig.2 zeigt, wird gemäß der Erfindung von-dieser Technik Gebrauch
gemacht, um Leitungskreise darzustellen, die frei von Nebenresonanzen sind. Diese
befinden sich auf einer Isolierstoffplatte 15, die an den mit einem Kze.uz gekennzeichneten
Stellen,
z.B. durch Schrauben, auf der Bodenfläche 10 (Fig.l) des oberen Teiles des Gehäuses
befestigt ist.
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Die Schwingung mit der Grundfrequenz gelangt über den Anschluß 16
an einen Tiefpaß, der aus den mäanderförmigen Leitungsstükken 17 und 18. auf der
Oberseite der .Platte 15 und den leitenden Flächen 19, 20 und 21 auf der Unterseite
der. Platte 15 besteht. Die Flächen 19, 20 und 21 sind, wie Fig.3 zeigt,* jeweils
durch eine elektrisch leitende Verbindung 22 an die Leitungsstücke 17'und 18 angeschlossen.
Zwischen den Flächen 19, 20 und 21 und der Bodenfläche 10 befindet sich eine Folie
23 aus Isolierstoff, sodaß die Außenfläche des darunterliegenden Hohlraumfilters
den Gegenbelag der Tiefpaßkapazitäten bildet. Der elektrische'Abschluß des Tiefpaßfilters
ist ein Steg 24, der eine Induktivität darstellt, und, wie angedeutet, elektrisch
mit der Bodenfläche 10 verbunden ist.
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Die Schwingung mit der Grundfrequenz vom Ausgang des Tiefpasses gelangt
über den Kondensator 25 und das Leitungsstück 26, die einen auf die Grundfrequenz
abgestimmten Serienresonanzkreis darstellen, an den Anschluß 27, der über die Durchführung
9 mit der Diode 3 verbunden ist.
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Die Serienresonanzkreise am Anschluß 27, die auf die Blindharmonischen
abgestimmt sind, bestehen aus den Leitungsstücken 28 und 29 und den Trimmern 30
und 31. Die Rotoren derselben sind, wie angedeutet, auf dem kürzesten Wege mit dem
Gehäuse 1 elektrisch verbunden. Der Widerstand 32 dient zur Festlegung des Arbeitspunktes
der Diode 3.