DE2709246C2 - Passive temperature stabilized microwave oscillator - Google Patents
Passive temperature stabilized microwave oscillatorInfo
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- H03B7/12—Generation of oscillations using active element having a negative resistance between two of its electrodes with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance
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Description
Die vorliegende Erfindung betiifft einen passiv temperaturstabilisierten Mikrowellenoszillator, der aus einem nichtlinearen Element, das in einem einseitig mit einer Last abgeschlossenen Leitungsstück angeordnet ist, und einem an dieses Leitungsstück angekoppelten Resonator hoher Güte besteht.The present invention relates to a passively temperature stabilized microwave oscillator which consists of a non-linear element which is arranged in a line section terminated on one side with a load, and a high-quality resonator coupled to this line section.
Aus Electronics Letters, Vol. 10,31. Okt. 1974, No. 22, S. 463 bis 464; IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, VoL MTT-24, Okt 1976, H. 10, S. 668 bis 669 und US-PS 36 23 146 sind Hohlraumresonatoren mit Abstimmstiften bzw. Kurzschlußschiebern bekannt, wobei die Abstimmstifte und Resonatorwände aus Materialien solcher Temperaturkoeffiziente bestehen, daß die Temperaturabhängigkeit der Resonatorfrequenz möglichst gering wird.From Electronics Letters, Vol. 10,31. Oct. 1974, No. 22, pp. 463 to 464; IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, VoL MTT-24, Oct 1976, H. 10, pp. 668 to 669 and US Pat. No. 3,623,146 are cavity resonators known with tuning pins or short-circuit sliders, the tuning pins and resonator walls Materials such temperature coefficients exist that the temperature dependence of the resonator frequency is as low as possible.
Auch aus der DE-OS 26 05 629 und IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-18, Nov. 1970, No. 11, S. 890 bis 897, sind frequenzstabilisierle Mikrowellenoszillatoren bekannt, die aus einem nichtlinearen Element, einem Leitungsstück und einem temperaturstabilisierten Resonator bestehen.Also from DE-OS 26 05 629 and IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol.MTT-18, Nov. 1970, No. 11, p. 890 to 897, frequenzstabilisierle microwave oscillators are known, which from a non-linear element, a line piece and a temperature-stabilized resonator.
Mikrowellenoszillatoren bestehen in ihrer einfachsten Ausführung aus einem nichtlincaren aktiven Element mit differentiellem negativen Widerstand (Gunn, IMPATT, Tunneldiode oder ähnliche), einem Lastwiderstand L und einem meist kurzgeschlossenen Leitungsstück der Länge /(vgl. Fig. la). Stationäre Schwingungen treten auf, wenn der negative Widerstand die Verluste im Lastwiderstand und in dem Leitungsstück gerade aufhebt und der Blindwiderstand der Leitung / die Kapazität des aktiven Elements (E) kompensiert Diese Kapazität bildet mit der Impedanz des Leitungsstücks einen Resonator R 1 mit dem Gütefaktor Qx und der Resonanzfrequenz /Ί, die gleich der Schwingfrequenz f0 ist. Insbesondere die Temperaturstabilität:In their simplest form, microwave oscillators consist of a non-linear active element with differential negative resistance (Gunn, IMPATT, tunnel diode or similar), a load resistance L and a mostly short-circuited line section of length / (cf. Fig. La). Stationary oscillations occur when the negative resistance cancels out the losses in the load resistance and in the line section and the reactance of the line / capacitance of the active element (E) compensates.This capacitance forms a resonator R 1 with the quality factor Q with the impedance of the line section x and the resonance frequency / Ί, which is equal to the oscillation frequency f 0 . In particular the temperature stability:
_L . JZL_L. JZL
/. dd /. dd
vj von /i ist bei diesem Aufbau jedoch gering. Die Kapazität des aktiven Elements ist stark temperaturabhängig,However, vj of / i is small in this structure. The capacity of the active element is strongly dependent on temperature,
|| 40 wie auch die Impedanz des Leitungsstückes. (Die Länge ändert sich mit dem Temperaturkoeffizienten a.) Man|| 40 as well as the impedance of the line section. (The length changes with the temperature coefficient a.) Man
p erreicht eine Temperaturstabilität von typisch: p achieves a temperature stability of typically:
-J £&- = -6· 10-5l/°C,-J £ & - = -6 · 10- 5 l / ° C,
Ά cdΆ cd
I) wobei ft die Temperatur ist. Das Tcmpcraturvcrhaltcn läßt sich verbessern, wenn man einen zusätzlichenI) where ft is the temperature. The temperature control can be improved if you have an additional
!| Resonator R 2 mit dem Gütefaktor Q2 ankoppelt. Eine solche Anordnung bezeichnet man als Oszillator mil! | Coupled resonator R 2 with the quality factor Q 2 . Such an arrangement is called an oscillator mil
'0- passiver Stabilisierung. Eine mögliche Art der Kopplung ist in der I·' i g. 1 b dargestellt. '0- passive stabilization. One possible type of coupling is shown in FIG. 1 b shown.
k Es läßt sich mathematisch zeigen, daß die Schwingfrequenz /!>, wie folgt, von den L.cistungsverlusten p\ und p2 k It can be shown mathematically that the oscillation frequency /!>, as follows, depends on the power losses p \ and p 2
te 50 in den Resonatoren R 1 und R 2 und von den Resonatorgüten Q\ und Q2 abhängtte 50 in the resonators R 1 and R 2 and on the resonator quality Q \ and Q 2 depends
PiQiPiQi ++ P2Q2P2Q2
Daraus ergibt sich die relative Frequenzabweichung durch die Temperatur if This results in the relative frequency deviation due to the temperature if
JLi^»£iÖL _L IA+JL lA = Fl + Fu
/0 as P2Q2 /, dd j2 dd ' "JLi ^ »£ iÖL _L IA + JL lA = Fl + F u
/ 0 as P 2 Q 2 /, dd j 2 dd '"
Der AnteilThe amount
F = EiQl _L IA
1 P1Q1 A ss F = EiQl _L IA
1 P1Q1 A ss
aßt sich durch folgende Maßnahmen verringern:can be reduced by the following measures:
- Wahl einer großen Güte Q2. Die Grenzen liegen bei <A· = 10 000... 20 000.- Choosing a high quality Q 2 . The limits are <A = 10 000 ... 20 000.
— Feste Ankopplung des Resonators Λ 2. Die Ankopplung darf aber nicht beliebig fest sein, da mit dem Koppelgrad die Verluste pi ansteigen und die Ausgangsleistung des Oszillators sinkt- Fixed coupling of the resonator Λ 2. However, the coupling must not be arbitrarily fixed, since the losses pi increase with the coupling degree and the output power of the oscillator decreases
läßt sich verringern durchcan be reduced by
— Abdichtung des Resonators R 2 (Einfluß der Luftfeuchte),- Sealing of the resonator R 2 (influence of air humidity),
— Verwendung von Quarz oder Invar als Werkstoff (Materialausdehnung),- Use of quartz or invar as a material (material expansion),
— Einbau einer Einrichtung in den Resonator R 2 zur Kompensation der Materialausdehnung.- Installation of a device in the resonator R 2 to compensate for the expansion of the material.
Da all diese Maßnahmen nur eine begrenzte Wirksamkeit haben, erreicht man durch sie eine Temperaturdrift vonSince all of these measures are only of limited effectiveness, they result in a temperature drift from
7 · 10-M/°C 7 x 10-M / ° C
Die bei den bekannten Mikrowellenoszillatoren angewandten Temperaturkompensationsmaßnahmen reichen aber noch nicht aus, um eine bessere Temperalurstabilität als 7 - 10~7/°C zu erreichen.The temperature compensation measures applied in the known microwave oscillators are not yet sufficient to achieve a better temperature stability than 7-10 ~ 7 / ° C.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen passiv temperaturstabilisierten Mikrowellen-Oszillator aufzubauen, dessen Temperaturstabilität besser ist alsThe invention is based on the object of a passively temperature-stabilized microwave oscillator build whose temperature stability is better than
7 · 10-7l/°C.7 · 10 7 l / ° C.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Leitungsstück als zweiter Resonator mit einem temperaturkompensierenden Kurzschlußschieber ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise wird man den temperaturkompensierenden Kurzschlußschieber mit einem temperaturkompensierenden Dielektrikum oder mit einem eintauchenden, temperaturabhängigen Abstimmstift versehen.According to the invention this object is achieved in that the line piece as a second resonator with a temperature-compensating short-circuit slide is formed. The temperature-compensating short-circuit slide is expediently provided with a temperature-compensating dielectric or with a immersed, temperature-dependent tuning pin provided.
Durch eine derartige Anordnung, zusätzliche Temperaturkompensation im Resonator R 1, läßt sich die Temperaturdri't durch Beeinflussung des Anteils Fi um den Faktor 0,05 verbessern.Such an arrangement, additional temperature compensation in the resonator R 1, the temperature drift can be improved by influencing the portion Fi by a factor of 0.05.
Anhand der Fig. 2 in der Zeichnung und der mathematischen Darstellung soll der Erfindungsgedanke noch näher erläutert werden.With reference to FIG. 2 in the drawing and the mathematical representation, the idea of the invention is still intended are explained in more detail.
Der Kompensator K 1 am Resonator R 1 ändert die elektrische Länge der Leitung / in der Weise, daß die Temperaturabhängigkeit des Blindwiderstandes des aktiven Elements und der Leitung /ausgeglichen wird und damitThe compensator K 1 on the resonator R 1 changes the electrical length of the line / in such a way that the temperature dependence of the reactance of the active element and the line / is compensated and thus
1 df\ 1 df \
~fx Tf "5 ~ fx Tf "5
um den Faktor Jt<l reduziert wird (Fig.2). Er besteht aus einem Kurzschlußschieber, der proportional zur Temperaturänderung verschoben wird, oder aus einer temperaturabhängigen Kapazität in Form eines speziellen Dielektrikums mit einem definierten e (<5M) bzw. eines temperaturabhängigen eintauchenden Abstimmstiftes. Damit ist der Temperaturkoeffizient der Schwingfrequenz /Όis reduced by the factor Jt <l (Fig.2). It consists of a short-circuit slide that is shifted proportionally to the change in temperature, or of a temperature-dependent capacitance in the form of a special dielectric with a defined e (<5M) or a temperature-dependent immersed tuning pin. Thus the temperature coefficient of the oscillation frequency is / Ό
_L J%_ _ P1Qi . (±_ JVl Λ
/ο ^ PiQi V/i '^ / _L J% _ _ P 1 Qi. (± _ JVl Λ
/ ο ^ PiQi V / i '^ /
I— Einfluß des Kompensator K1 Einfluß des Stabilisierungsresonators R 2I— Influence of the compensator K 1 Influence of the stabilization resonator R 2
~ IrT~ IrT
ohne weiteres erreichbar.easily accessible.
Folglich hat der Einbau einer »Vorkompensation« in den Resonator R I bei einem passiv stabilisierten Oszillator einen doppelten Effekt:Consequently, the installation of a »precompensation« in the resonator R I has a double effect in a passively stabilized oscillator:
1. Eine anders nicht erreichbare hohe Gesamtstabilität. Die Wirkung der Vorkompensation geht multiplikativ 5 in die Temperaturstabilität ein.1. A high overall stability that cannot be achieved otherwise. The effect of the pre-compensation is multiplicative 5 into the temperature stability.
2. Eine höhere Ausgangsleistung gegenüber dem Aufbau ohne Kompensator K 1 bei vorgegebener Temperaturstabilität, da der Stabilisierungsresonator R 2 bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nicht mehr so stark angekoppelt werden muß.2. A higher output power compared to the structure without compensator K 1 with a given temperature stability, since the stabilization resonator R 2 no longer has to be coupled so strongly in the embodiment according to the invention.
10 Diese Temperaturkompensation läßt sich bei allen bekannten Schaltungstechnikcn anwenden, vor allem auch in der Mikrostrip-Technik.10 This temperature compensation can be used with all known circuit technology, and above all in microstrip technology.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19772709246 DE2709246C2 (en) | 1977-03-03 | 1977-03-03 | Passive temperature stabilized microwave oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19772709246 DE2709246C2 (en) | 1977-03-03 | 1977-03-03 | Passive temperature stabilized microwave oscillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2709246A1 DE2709246A1 (en) | 1978-09-07 |
| DE2709246C2 true DE2709246C2 (en) | 1984-11-22 |
Family
ID=6002699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19772709246 Expired DE2709246C2 (en) | 1977-03-03 | 1977-03-03 | Passive temperature stabilized microwave oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2709246C2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3623146A (en) * | 1968-05-29 | 1971-11-23 | Hitachi Ltd | Temperature compensated cavity for a solid-state oscillator |
| FR2301129A1 (en) * | 1975-02-13 | 1976-09-10 | Cit Alcatel | FREQUENCY STABILIZED MICROWAVE SOURCE |
-
1977
- 1977-03-03 DE DE19772709246 patent/DE2709246C2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2709246A1 (en) | 1978-09-07 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: AEG-TELEFUNKEN NACHRICHTENTECHNIK GMBH, 7150 BACKN |
|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ANT NACHRICHTENTECHNIK GMBH, 7150 BACKNANG, DE |
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| D2 | Grant after examination | ||
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