DE1766433B1 - Spannungsabstimmbarer Oszillator - Google Patents
Spannungsabstimmbarer OszillatorInfo
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- 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
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/18—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance
- H03B5/1805—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a coaxial resonator
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Description
eines rechteckigen Hohlraumresonators oder Gehäuses 11 angeordnet ist. Die Abstimmübertragungsleitung
10 erstreckt sich zwischen der Vorder- und der Hinterwand des Hohlraumresonators 11, und
zwar in der Mitte zwischen Boden- und Deckplatte (F i g. 2) und in der Mitte zwischen den Seitenwänden
(Fig. 1). Diese symmetrische Anordnung erlaubt die Anregung der Grundfrequenz im Gegentakt beim
Oszillators 9 dargestellt. Dieser enthält eine Ableitung und die Dioden bilden einen in Resonanz sich 25 stimmübertragungsleitung 10, welche entlang einer
befindenden Schaltkreis für einen Oszillator mit Tran- Achse eines Übertragungsleitungssystems innerhalb
sistoren derart, daß durch das Anlegen einer variablen
Vorspannung an die Dioden die Schwingungsfrequenz
des Oszillators sich ändert. Durch die Erfindung soll
ein verbesserter Betrieb eines derartigen spannungs- 30
abstimmbaren Oszillators erreicht werden.
Vorspannung an die Dioden die Schwingungsfrequenz
des Oszillators sich ändert. Durch die Erfindung soll
ein verbesserter Betrieb eines derartigen spannungs- 30
abstimmbaren Oszillators erreicht werden.
Bei einem spannungsabstimmbaren Oszillator der
eingangs genannten Art wird dies erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß zwei in gleicher Weise gegensinnig in Reihe geschaltete Paare von Scheinwider- 35 Betrieb im Resonator 11. Die Gegentaktkonfigurastandselementen ihrerseits in Reihe geschaltet sind, tion erwirkt, daß der Klirrfaktor in der Ausgangsdaß diese Reihenschaltung symmetrisch zur Masse welle reduziert ist. Die Abstimmleitung 10 enthält liegt und daß die erste Steuerspannung zwischen eine induktive metallische Zentralbuchse 12 und Masse und den Verbindungsleitungen zwischen den induktive metallische Endbuchsen 13 und 14. Zwi-Scheinwiderstandselementen eines jeden Paares und 40 sehen der Zentralbuchse 12 und der Buchse 13 ist die zweite Steuerspannung zwischen Masse und der ein erstes Paar von aneinanderliegenden kapazitäts-Verbindungsleitung zwischen den Paaren angelegt ist.
eingangs genannten Art wird dies erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß zwei in gleicher Weise gegensinnig in Reihe geschaltete Paare von Scheinwider- 35 Betrieb im Resonator 11. Die Gegentaktkonfigurastandselementen ihrerseits in Reihe geschaltet sind, tion erwirkt, daß der Klirrfaktor in der Ausgangsdaß diese Reihenschaltung symmetrisch zur Masse welle reduziert ist. Die Abstimmleitung 10 enthält liegt und daß die erste Steuerspannung zwischen eine induktive metallische Zentralbuchse 12 und Masse und den Verbindungsleitungen zwischen den induktive metallische Endbuchsen 13 und 14. Zwi-Scheinwiderstandselementen eines jeden Paares und 40 sehen der Zentralbuchse 12 und der Buchse 13 ist die zweite Steuerspannung zwischen Masse und der ein erstes Paar von aneinanderliegenden kapazitäts-Verbindungsleitung zwischen den Paaren angelegt ist.
Beim erfindungsgemäßen Oszillator ist eine symmetrisch innerhalb eines Hohlraumresonators angeordnete
Übertragungsleitung der Resonanzbelastung unterworfen. Es herrscht dabei eine überhöhte Ausgangsleistung
bei der Grundfrequenz. Dies wird durch ein Verstärkerpaar, welches die Übertragungsleitung
im Gegentakt betreibt, erreicht.
Der erfindungsgemäße sparinungsabstimmbare Oszillator
kann zur Frequenzablenkung über einen breiten Bereich abgestimmt werden und zur Phasenfestlegung
und automatischen Frequenzkontrolle über einen schmalen Bereich abgestimmt werden.
Dies wird durch einen abgestimmten Schaltkreis erreicht, welcher zwei Paare von kapazitätsvariablen
Dioden enthält, wobei für den weiten Abstimmbereich alle vier Dioden veränderlich sind und für den schmalen
Abstimmbereich nur zwei Dioden veränderlich sind.
Weiterhin kann der erfindungsgemäße Oszillator im Gegentakt betrieben werden, wodurch Klirrfaktoren
in den Ausgangswellen vermieden werden.
Beim erfindungsgemäßen Oszillator sind jeweils
60 veränderlichen Dioden 15 und 16 untergebracht. Zwischen der Zentralbuchse 12 und der Buchse 14 ist
ein zweites Paar von aneinanderliegenden kapazitätsvariablen Dioden 17 und 18 untergebracht. Die beiden
inneren Dioden 16 und 17 jedes Paares liegen ebenfalls aneinander. Diese Anordnung der Dioden
hält die Symmetrie der Leitung 10 aufrecht und sichert das Vorherrschen der Anregung bei der
Grundfrequenz des Resonators 11.
Ein Transistorverstärker 21 (F i g. 1) ist außerhalb der Vorderseite des Resonators 11 befestigt. Ein zweiter
Transistorverstärker 22 ist ebenfalls an der Außenseite der Rückseite des Resonators 11 befestigt. Die
Abstimmleitung 10 sieht für die Verstärker 21 und 22 eine abgestimmte Belastung vor, wobei die beiden
Verstärker im Gegentakt betrieben werden und Schwingungen mit einer Hochfrequenz angelegt sind,
welche durch die Blindwiderstände der Leitung 10 festgelegt sind. Das Anlegen von Abstimmspannungen
an die Dioden 15, 16, 17 und 18 ändert deren kapazitiven Blindwiderstand. Dadurch wird der
Blindwiderstand der Übertragungsleitung geändert und damit die Schwingungsfrequenz. Ein geeignetes
zwei in gleicher Weise gegensinnig in Reihe geschal- 65 Isoliermaterial, ζ. Β. Polyäthylenterephtalat, welches
tete Paare von Dioden ihrerseits in Reihe geschaltet. unter dem Handelsnamen Mylar bekannt ist, umhüllt
die Gehäuse der Transistoren 21 und 22, wodurch sich Kollektor-Nebenschluß-Kapazitäten 23 und 23'
Dadurch wird beim spannungsabstimmbaren Oszillator gemäß der Erfindung erreicht, daß die Frequenz
(F i g. 2 und 3) zur geerdeten Hohlraumresonatorwand ergeben.
In der F i g. 2 ist ein querliegender kurzgeschlossener Bandleitungsschleifenkoppler 30 gezeigt. Dieser
besteht beispielsweise aus einer an der Innenseite verkupferten Epoxidharzplatte, welche einen isolierten
Leiterstreifen 30' darstellt und ist auf der Bodenplatte des Resonators direkt unterhalb der Zentralbuchse
12 der Abstimmleitung 10 befestigt. Ein koaxiales Hochspannungsausgangsverbindungsstück 31
ist an der Bodenfläche des Resonators 11 angebracht, wobei der Außenleiter des koaxialen Verbindungsstückes
31 mit der Resonatorwand kontaktiert ist und der Innenleiter des koaxialen Verbindungsstückes
31 mit der Innenseite des Bandleitungskopplers 30 über dessen einem Ende kontaktiert ist. Das
entgegengesetzte Ende des Bandleitungskopplers 30 ist mit dem Resonator 11 durch die leitende Verbindung
32 kurzgeschlossen. Der Koppler 30 dient zur Aufrechterhaltung der hochfrequenten Ausgangsenergie,
und durch Einstellung seiner Geometrie kann eine einfache Einstellung des hochfrequenten Ausgangsniveaus
erreicht werden.
Die F i g. 1 zeigt, wie die Schaltungselemente des Oszillators innerhalb des Hohlraumresonators 11
physikalisch angeordnet sind. Die F i g. 3 ist ein schematisches Schaltbild, welches zum Verständnis des
Betriebes des Oszillators der F i g. 1 dienen soll. Der Hohlraumresonator 11 ist geerdet.
Mit den Verbindungsteilen zwischen den Diodenpaaren 15, 16 und 17, 18 sind Hochfrequenzschutzdrosseln
40 und 40' und Ausgleichswiderstände 41 und 41' in Reihe geschaltet. Die Ausgleichswiderstände
liegen an einem gemeinsamen Gleichstromeingang 42, welcher durch einen Hochfrequenzquerkondensator
43 nach außen führt. Während des Betriebes ist eine Spannungsquelle zur Abstimmung in
einem breiten Bereich an den Eingang 42 gelegt. Die Werte der Ausgleichswiderstände 41 und 41' sind so
eingestellt, daß die Charakteristiken der assoziierten Diodenpaare einander angepaßt sind. Dadurch wird
beim Anlegen einer Abstimmspannung an den Eingang 42 ein symmetrischer Effekt an jedem Diodenpaar
hervorgerufen. Dämpfungswiderstände 44 und 44' sind parallel zu den Schutzdrosseln 40 und 40'
geschaltet, wodurch unechte Schwingungsweisen verhindert werden.
Mit der Zentralbuchse 12 ist eine Hochspannungsschutzdrossel 45, welche an den Eingang 46 angeschlossen
ist, in Reihe geschaltet. Der Eingang 46 ist durch einen Hochspannungsquerkondensator 47 nach
außen geführt. Während des Betriebes ist eine Spannungsquelle für eine Abstimmung in einem schmalen
Bereich an den Eingang 46 gelegt. Ein Dämpfungswiderstand 48 ist zur Schutzdrossel 45 parallel geschaltet,
wodurch unechte Schwingungsweisen verhindert werden.
In Reihe mit dem Emitter eines jeden Transistors 21 und 22 sind eine Hochfrequenzschutzdrossel 49
bzw. 49' und ein Widerstand 51 bzw. 51' geschaltet. Die Widerstände sind an die Gleichstromeingänge 52
und 52' angeschlossen, welche durch die Hochfrequenzkondensatoren 53 und 53' in das Äußere des
Hohlraumresonators 11 führen. Eine negative Vorspannung (—V) für die Transistoren 21 und 22 ist
an die Anschlüsse 52 und 52' gelegt. Eine positive Vorspannung (+V) für die Kollektoren der Transistoren
21 und 22 ist an die Gleichstromeingänge 55 und 55' gelegt. Diese führen durch die Hochfrequenzquerkondensatoren
56 und 56' in das Äußere des Hohlraumresonators 11. Die Werte der Widerstände 51 und 51' regeln den Gleichstrom zu den Transistören
21 und 22. Befinden sich die Widerstände 51 und 51' innerhalb des Hohlraumresonators 11, dann
wird die Zuführung durch die Kapazitäten 53 und 53' nicht zu einem Teil des Hochfrequenzschaltkreises
und es sind deshalb Relaxationsschwingungen eliminiert.
Zwischen die Buchsen 13 und 14 der Abstimmleitung 10 und dem geerdeten Hohlraumresonator 11
sind Hochfrequenzschutzdrosseln 57 und 57' geschaltet. Dämpfungswiderstände 58 und 58', welche
parallel zu den Schutzdrosseln 57 und 57' geschaltet sind, liegen neben diesen. Der Dämpfungswiderstand
58 reduziert unechte Schwingungsmoden. Ohne diesen Dämpfungswiderstand zeigen sich unechte
Schwingungsmoden. Der Dämpfungswiderstand 58
ao berichtigt Schaltungsverluste und paßt überschüssige
Transistorverstärkung der besten Wellenform an und verhindert eine Mehrfachwirkung.
In dem rechtwinkeligen Hohlraumresonator 11 sind die Hochfrequenzschutzdrosseln 40, 40', 45, 49,
49', 57 und 57' in der Niederfeldregion angeordnet, so daß die Kopplung der Scheinwiderstände und ein
gekoppelter Energieverlust minimalisiert sind.
Zur Abstimmung in einem breiten Bereich wird die Kapazität der kapazitätsvariablen Dioden 15, 16,
17 und 18 durch die Spannung, welche an dem Anschluß 42 gelegt ist und welche von —0,7 bis 65 Volt
reicht, gesteuert. Um Schwingungen zu erzeugen, muß das Kollektor-Emitter-Potential der Transistoren
21 und 22 gleich oder über dem Basis-Emitter-Potential sein. Der Basis-Kollektor-Scheinwiderstand
soll im Gegensinn wirken in bezug auf den Basis-Emitter-Scheinwiderstand und dem Kollektor-Emitter-Scheinwiderstand.
Während des Betriebes des Oszillators 9 liegen die Abstimmleitungssegmente 12, 13 und 14 und die kapazitätsvariablen Dioden 15, 16, 17 und 18 in Reihe (Fig. 4). Die Abstimmleitungssegmente 12, 13 und 14, welche mit den Dioden 15 bis 18 in Serie geschaltet sind, liegen parallel mit der Kapazität zwisehen den Elektroden der Basis und des Kollektors der Transistoren 21 und 22 und dem Hohlraumresonator 11. Diese Parallelschaltungsanordnung ist schon wieder unparallel mit der Serienkombination der Kapazitäten zwischen den Elektroden der Basis und Emitter und der Kollektor und Emitter der Transistoren 21 und 22. Das Leitungssegment 12 bis 14, die Dioden 15 bis 18, die Elektrodenkapazitäten Kollektor—Basis der Transistoren 21 und 22 und die Elektrodenkapazitäten Basis—Emitter und KoI-lektor—Emitter der Transistoren 21 und 22 bilden den abgestimmten Ausgangsschaltkreis (Fig. 4), welcher die erzeugende Frequenz des Oszillators 9 bestimmt.
Während des Betriebes des Oszillators 9 liegen die Abstimmleitungssegmente 12, 13 und 14 und die kapazitätsvariablen Dioden 15, 16, 17 und 18 in Reihe (Fig. 4). Die Abstimmleitungssegmente 12, 13 und 14, welche mit den Dioden 15 bis 18 in Serie geschaltet sind, liegen parallel mit der Kapazität zwisehen den Elektroden der Basis und des Kollektors der Transistoren 21 und 22 und dem Hohlraumresonator 11. Diese Parallelschaltungsanordnung ist schon wieder unparallel mit der Serienkombination der Kapazitäten zwischen den Elektroden der Basis und Emitter und der Kollektor und Emitter der Transistoren 21 und 22. Das Leitungssegment 12 bis 14, die Dioden 15 bis 18, die Elektrodenkapazitäten Kollektor—Basis der Transistoren 21 und 22 und die Elektrodenkapazitäten Basis—Emitter und KoI-lektor—Emitter der Transistoren 21 und 22 bilden den abgestimmten Ausgangsschaltkreis (Fig. 4), welcher die erzeugende Frequenz des Oszillators 9 bestimmt.
Beim Auswählen der erzeugenden Frequenz des Oszillators wird die Kapazität der Dioden 15, 16, 17
und 18 invers zur Größe der umgekehrten angelegten Vorspannung geändert. Die Abstimmleitungssegmente
12, 13 und 14 und die Dioden 15, 16, 17 und 18 am unteren Ende des Frequenzbandes des Oszillators 9
nehmen die Charakteristiken eines induktiven Netzwerkes an. Das Anlegen einer Vorspannung an die
Dioden 15, 16, 17 und 18 erzeugt einen niedrigen Widerstand und die Abstimmleitungselemente 12 bis
14, welche parallel zur Elektrodenkapazität Kollektor—Emitter
liegen, sind in Resonanz mit den Elektrodenkapazitäten Basis—Emitter und Kollektor—
Emitter der Transistoren 21 und 22. Der abgestimmte Ausgangsschaltkreis des Oszillators 9 am oberen
Ende des Frequenzbandes nimmt ebenfalls die Charakteristiken eines induktiven Netzwerks an. Das
Anlegen einer umgekehrten Vorspannung an die kapazitätsvariablen Dioden 15, 16, 17 und 18 liefert
die Kapazität dieser Dioden in Serie mit den Abstimmleitungselementen 12 bis 14 und Basisleitungsinduktivitäten.
Der induktive Blindwiderstand des Netzes ist dabei vermindert und bewirkt ein Anwachsen
der Schwingungsfrequenz.
Über dem weiten Abstimmbereich wirken die Dioden 15, 16, 17 und 18 in drei verschiedenen Bereichen,
wobei sie im Einklang sind mit der Veränderung der Abstimmspannung am Anschluß 42,
z.B. über den Bereich -0,7 bis +65VoIt. Am unteren Ende des Frequenzbereiches sind die Dioden
15 bis 18 auf volle Leitungsfähigkeit vorgespannt, so daß ein sehr niedriger Widerstand sich zeigt. Die
niedrigste Frequenz der Schwingung ist durch die physikalische Länge der Übertragungsleitung 10 in
Verbindung mit den Leitungsinduktivitäten und den Transistorkapazitäten festgelegt. Sobald die Abstimmspannung
in positiver Richtung ansteigt, gelangen die Dioden 15 bis 18 in den Bereich der
Gleichrichtung bei der Zwischenfrequenz, wobei die Vorspannung zwischen der Spannung für die volle
Leitungsfähigkeit und der umgekehrten Scheitelspannung der Hochfrequenzspannung durch die
Dioden 15 bis 18 hindurch liegt. In diesem Bereich ändern sich der Blindwiderstand der Schaltung und
damit die Schwingungsfrequenz als Funktion der Kapazität der Dioden und des Stromwechsels während
der Leitungsbereiche und während des Bereiches der Gleichrichtung bei der Zwischenfrequenz des Hochfrequenzkreises.
Im Bereich der Gleichrichtung der Zwischenfrequenz ändert sich der Blindwiderstand
der Schaltung primär mit der Änderung des Stromdurchgangsintervalles gemittelt über den Hochfrequenzkreis
und damit mit der Durchschnittshochfrequenzstromstärke. Auf diese Weise scheint sich der
fest vorgegebene äußere Blindwiderstand der Schaltung zu ändern, da bei einer vorgegebenen Hochfrequenzspannung
der Strom sich ändert. Wenn schließlich die positive Abstimmungsspannung auf einen Wert anwächst, bei dem die umgekehrte Vorspannung
an den Dioden 15 bis 18 größer ist als der Scheitelwert der Hochfrequenzspannung durch die
Dioden hindurch, dann wirken die Dioden 15 bis 18 nur noch wie variable Kondensatoren, deren Kapazität
invers mit der Abstimmspannung sich ändert.
Der Oszillator 9 der Erfindung erlaubt neben einer breiten Abstimmung auch Änderungen in einem
schmalen Bereich für die Schwingungsfrequenzen, wenn der Anschluß 46 an eine Spannung gelegt wird.
Diese Spannung ändert nur die Vorspannung an den inneren Dioden 16 und 17 und bewirkt dadurch eine
geringere Änderung der Schwingungsfrequenz für jede Spannungsänderung bei der Abstimmspannung.
Beispielsweise ändert sich beim Anlegen einer Breitbandabstimmspannung an den Anschluß 42 die
Schwingungsfrequenz von 940 bis 2060MHz, wenn diese Spannung sich von —0,7 bis +65VoIt ändert.
Beim Anlegen einer Schmalbandabstimmspannung an den Anschluß 46 ändert sich die Schwingungsfrequenz
von 1000 MHz um 90MHz pro Volt und die Schwingungsfrequenz von 2000 MHz um 3 MHz
pro Volt. Es ist typisch, daß die Schmalbandabstimmung von +0,7 bis — 65VoIt einstellbar ist. Deshalb
werden beispielsweise grobe Änderungen bei der Schwingungsfrequenz durch Anlegen eines Ablenksignales
an den Breitbandabstimmanschluß 42 erreicht, und ein Modulationssignal wird an den
Schmalbandanschluß 46 zum Festhalten der Phasen und zur automatischen Frequenzsteuerung gelegt.
Claims (4)
1. Spannungsabstimmbarer Oszillator mit spannungsabhängigen Scheinwiderstandselementen zur
Festlegung der Schwingungsfrequenz des Oszillators, mit einem ersten Anschlußklemmenpaar,
über das eine erste elektrische Spannung an alle Scheinwiderstandselemente zur Veränderung der
Schwingungsfrequenz des Oszillators in einem weiten Bereich anlegbar ist und mit einem zweiten
Anschlußklemmenpaar, über das eine zweite elektrische Spannung nur an einige Scheinwiderstandselemente
zur Veränderung der Schwingungsfrequenz des Oszillators in einem schmalen Bereich anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei in gleicher Weise gegensinnig in Reihe geschaltete Paare von Scheinwiderstandselementen
(15, 16; 17, 18) ihrerseits in Reihe geschaltet sind, daß diese Reihenschaltung
symmetrisch zur Masse liegt und daß die erste Steuerspannung zwischen Masse und den
Verbindungsleitungen zwischen den Scheinwiderstandselementen eines jeden Paares und die zweite
Steuerspannung zwischen Masse und der Verbindungsleitung zwischen den Paaren angelegt ist.
2. Spannungsabstimmbarer Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Scheinwiderstandselemente (15, 16, 17, 18) Dioden mit spannungsabhängiger Kapazität sind.
3. Spannungsabstimmbarer Oszillator nach An-Spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Scheinwiderstandselemente (15, 16, 17, 18) im Zuge des Innenleiters eines Leitungskreises (10)
angeordnet sind, der Bestandteil eines Hohlraumresonators (11) ist.
4. Spannungsabstimmbarer Oszillator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die
Enden des Innenleiters (10) die Eingangselektroden im Gegentakt arbeitender Verstärkerelemente
(21, 22) angeschlossen sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
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---|---|
DE1766433B1 true DE1766433B1 (de) | 1971-05-06 |
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Family Applications (1)
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Country Status (5)
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FR (1) | FR1565268A (de) |
GB (1) | GB1172642A (de) |
NL (1) | NL6806132A (de) |
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US3599118A (en) * | 1969-10-16 | 1971-08-10 | Kruse Storke Electronics | Varactor tuned negative resistance diode microwave oscillators |
US4066983A (en) * | 1976-12-02 | 1978-01-03 | Raytheon Company | Voltage controlled Clapp oscillator having output isolated from tuned circuit |
DE2915134A1 (de) * | 1979-04-12 | 1980-10-16 | Siemens Ag | Steuerbare oszillatoranordnung |
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-
1968
- 1968-03-05 GB GB00503/68A patent/GB1172642A/en not_active Expired
- 1968-05-01 NL NL6806132A patent/NL6806132A/xx unknown
- 1968-05-22 FR FR1565268D patent/FR1565268A/fr not_active Expired
- 1968-05-22 DE DE19681766433D patent/DE1766433B1/de active Pending
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US3319187A (en) * | 1966-04-06 | 1967-05-09 | Simmonds Precision Products | Voltage controlled oscillator utilizing transmission-line switching elements |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL6806132A (de) | 1968-11-25 |
FR1565268A (de) | 1969-04-25 |
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