DE2718590B2 - UHF-Festkörperoszillator-Anordnung - Google Patents

UHF-Festkörperoszillator-Anordnung

Info

Publication number
DE2718590B2
DE2718590B2 DE2718590A DE2718590A DE2718590B2 DE 2718590 B2 DE2718590 B2 DE 2718590B2 DE 2718590 A DE2718590 A DE 2718590A DE 2718590 A DE2718590 A DE 2718590A DE 2718590 B2 DE2718590 B2 DE 2718590B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
frequency
oscillator
solid
state
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2718590A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2718590C3 (de
DE2718590A1 (de
Inventor
Mutsuo Tachikawa Tokio Ikeda
Hiroshi Tokio Okamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP51047469A external-priority patent/JPS585615B2/ja
Priority claimed from JP9265676A external-priority patent/JPS5318369A/ja
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Publication of DE2718590A1 publication Critical patent/DE2718590A1/de
Publication of DE2718590B2 publication Critical patent/DE2718590B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2718590C3 publication Critical patent/DE2718590C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/24—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal directly applied to the generator
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H03B9/00—Generation of oscillations using transit-time effects
    • H03B9/12—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices
    • H03B9/14—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices and elements comprising distributed inductance and capacitance
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H03B9/00—Generation of oscillations using transit-time effects
    • H03B9/12—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices
    • H03B2009/126—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices using impact ionization avalanche transit time [IMPATT] diodes
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H03B2200/00—Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
    • H03B2200/006—Functional aspects of oscillators
    • H03B2200/0074—Locking of an oscillator by injecting an input signal directly into the oscillator

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

I Λ f/fa I < Q-UP1JP0 )2 . (1)
Qex, ist der Kopplungsfaktor zwischen dem Hauptoszillator 1 und einer externen Schaltung.
Bei dieser Mitnahmemethode erzeugt der Hauptoszillator 1 bei Erreichen der Synchronisierung ein Ausgangssignal mit verringertem Störpegel, wenn die Injektionssignalquelle 3 bei relativ geringem Störpegel stabil ist Das Ausgangssignal des Oszillators 3 hat somit eine hohe Frequenzstabilität Im allgemeinen wird es jedoch schwierig, wenn die Schwingungsfrequenz zunimmt, einen Oszillator mit geringem Störpegel zu realisieren. Bei dieser Methode ist es daher schwierig, einen Oszillator zu realisieren, der ein stabiles Injektionssignal bei geringem Störpegel bei einer Frequenz gleich oder sehr nahe der UHF-Frequenz des zu stabilisierenden Festkörperoszillators erzeugen kann (Proceedings of the IEEE, Bd. 61, Okt. 1973, S.
1386-1410).
Die zweite Frequenzmitnahmemethode ist die sogenannte subharmonische Frequenzmitnahme (a. a. O., S. 1407). Bei dieser Methode wird von einer Injektionssignalquelle 3 Gebrauch gemacht, deren Frequenz finj
etwa gleich-der Schwingungsfrequenz fo des UHF-n
Festkörper-Hauptoszillators 1 ist
Die Erfindung betrifft eine frequenzstabile UHF-Festkörperoszillator-Anordnung, umfassend einen Festkörperoszillator mit einem im UHF-Bereich arbeitenden Schwingungselement, das von einem Vorstromkreis versorgt wird, eine an den Festkörperoszillator wobei angeschlossene Injektionssignalquelle hoher Stabilität sowie einen nahe dem Festkörperoszillator angeordneten Hohlraumresonator hoher Güte, wie sie aus der US-PS 38 24 485 bekannt ist.
Zur Stabilisierung eines UHF-Festkörperoszillators wie eines IMPATT-Diodenoszillators oder eines Gunn-Diodenoszillators wurden insbesondere zwei Methoden entwickelt, nämlich die Ankopplung einet Resonators mit hohem Gütefaktor Q an den Oszillator und die Frequenzmitnahme (Injektion).
Bei der Ankopplung eines Resonators mit hohem Gütefaktor Q wird der Störpegel durch Erhöhung der Güte Q eines Resonators, der einen Teil des Oszillators bildet, verringert. Bei dieser Methode kann jedoch die Frequenz des Oszillatorausgangssignals nur durch eine mechanische Änderung der Resonanzfrequenz des finj —
Die Injektionssignalfrequenz wird auf Grund der Nichtlinearität des Schwingungselements im Hauptoszillator 1 mit n-ter Ordnung multipliziert, so daß ein Signal mit der Frequenz fo + Δ /"erzeugt wird. Wenn die folgende Gleichung (2) zwischen dem Ausgangssignal Po des Hauptoszillators 1 und dem Injektionssignal Pinj der Injektionssignalquelle 3 erfüllt ist, wird der
to synchrone Zustand erreicht, und die Schwingungsfrequenz fo des Hauptoszillators 1 stimmt mit der Frequenz fo + Af überein, die das n-fache der Injektionssignalfrequenz /An/ist:
f/f„\<
wobei k der Kopplungskoeffizient zwischen dem Hauptoszillator 1 und einer externen Schaltung ist.
Nach dieser zweiten Methode kann eine Signalquelle niedriger Frequenz zufriedenstellend als Injektionssignalquelle verwendet werden. Solch eine niedrigfrequente Signalquelle ist relativ leicht realisierbar. Diese Methode hat jedoch den Nachteil, daß, wenn die Ordnung der Multiplikation (n » folfinj) erhöht wird, die Injektionsbandbreite bzw. der Fangbereich verringert wird. Die Injektionsbandbreite bedeutet dabei einen Frequenzbereich, innerhalb dem die Freque-z des HauptoszlMators 1 sich entsprechend der Änderung der Frequenz des Injektionssignals ändern kann. Bei einem experimentellen Beispiel wurde festgestellt, daß, wenn π = 9 ist und die subharmonische Frequenzmitnahmemethode auf einen Oszillator angewandt wird, der mit 8,5 GHz arbeitet, die Injektionsbandbreite Af im wesentlichen auf etwa 1 MHz verringert wird. Dagegen beträgt die Injektionsbandbreite Af der Grundwellen-Frequenzmitnahmemethode etwa 100 MHz oder mehr. Dies bedeutet, daß bei der zweiten Methode die Schwingungsfrequenz fo in einem sehr schmalen Frequenzbereich geändert werden kann.
Die dritte Methode wird als Seitenband-Frequenzmitnahme bezeichnet Bei dieser Methode wird ein Signal mit einer gegenüber der Hauptoszillatorfrequenz beträchtlich niedrigeren Frequenz f,„j-\ dem Hauptoszillator 1 zugeführt, der Seitenbänder mit den Frequenzen fu = fo + finj-\ und //. = /0-4yi nahe der Osz Ilatorfrequenz f0 erzeugt Ein weiteres Injektionssignal mit der Frequenz /}„;? nahe der Frequenz fU oder fL wird auf dem Oszillator 1 gegeben. Eine der Seitenbandfrequenzen /U oder fL wird dann entsprechend der Grundwellen-Frequenzmitnahmemethode auf die Frequenz fmji eingerastet. Die Frequenz fo des Hauptoszillatorsignals wird stabilisiert und ihr Seitenbandstörpegel verringert, während durch Festlegen der Frequenz eines der beiden Injektionssignale und durch Änderung der Frequenz des anderen die Frequenz fo des Hauptoszillatorsignals entsprechend der Beziehung fo + fmj-\ = fmji oder fo—fmji = fmji geändert werden kann (Proceeding of the IEEE, Bd. 57, März 1969, S. 342-343).
Bei dieser Methode jedoch muß die Frequenz fmji des zweiten Injektionssignals so hoch wie die Hauptschwingungsfrequenz fo des Festkörperoszillators 1 sein. Es ist daher schwierig, die zweite Injektionssignalquelle zu realisieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Anordnung so auszubilden, daß bei großer Injektionsbandbreite die Frequenzstabilisierung durch ein Injektionssignal ermöglicht wird, dessen Frequenz wesentlich niedriger ist als die Frequenz des Festkörperoszillators, und daß die Abstimmung elektronisch erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Frequenz eines der beiden Seitenbänder durch einen fest abgestimmten Hohlraumresonator »festgehalten« wird. Durch die Abstimmung der wesentlich niedrigeren Frequenz der Injektionssignalquelle, die sich leicht elektronisch durchführen läßt, wird damit zwangläufig auch die Frequenz des Festkörperoszillators über denselben Frequenzbereich verändert.
Die Frequenz des Injektionssignals ist innerhalb gewisser Grenzen frei wählbar. Das Injektionssignal kann dem Festkörperoszillator über seinen Vorstromkreis zugeführt werden. Der Hohlraumresonator mit hohem Gütefaktor ist nahe dem UHF-Festkörperoszillator angeordnet. Seine Resonanzfrequenz ist nahe der Frequenz eines der Seitenbänder gewählt, die um die Grundschwingung des UHF-Festkörperoszillators auftreten, wenn das Injektionssignal zugeführt wird.
Durch die Anordnung dieser Elemente kann, wie später beschrieben wird, die Grundschwingung einen niedrigeren Störpegel haben, und die Frequenz kann entsprechend der Änderung der Injektionssignalfrequenz linear geändert werden.
Auf Grund der Erfindung ist es möglich, einen ίο preiswerten, sehr zuverlässigen und leicht erhältlichen NF-Oszillator als injektionssignalquelle zur Synchronisierung des UHF-Festkörperoszillators zu verwenden. Die Injektionsbandbreite kann trotz der niedrigen Frequenz des Injektionssignals groß sein.
Da die Frequenz des Injektionssignals gleich oder nahezu gleich der Frequenz f0 — iist, d. h. der Differenz zwischen der Injektionssignalfrequenz fo des Festkörperoszillators und der Resonanzfrequenz f. des Hohlraumresonators mit hohem Gütefaktor Q, kann die Frequenz des Injektionssignals durch geeignete Bestimmung der Resonanzfrequenz //des Hohlraumresonators gewählt werden.
Zwar ist schon aus »Proceedings of the IEEE«, Bd. 60, Juni 1972, S. 739—740, eine Anordnung bekannt, die ebenfalls einen Festkörperoszillator enthält, dem über eine Vorstromschaltung zusätzlich ein Signal mit einer Frequenz zugeführt wird, die niedriger ist als die Schwingfrequenz. In der Ausgangsleitung liegt ein Hohlraumresonator, der auf das Mischprodukt (oberes Seitenband) abgestimmt ist Es wird also ein Seitenband durch Mischen einer stabilen Oszillatorwelle und einer Injektionswelle erzeugt, so daß diese Anordnung als selbstschwingende Mäschschaltung arbeitet, der folglich auch das Mischprodukt entnommen wird. Der Resonator dient hierbei nicht zur Stabilisierung der Oszillatorfrequenz, sondern lediglich zur Selektion des Seitenbandes. Demgegenüber wird bei der Anordnung nach der Erfindung eine Oszillatorwelle stabilisiert und dann die Frequenz der Oszillatorwelle variiert. Außerdem ergibt sich ein wesentlich anderer Ausgangspegel als bei der bekannten Anordnung.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der F i g. 1 bis 7 beispielsweise erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der üblichen Frequenzmitnahmemethode für einen UHF-Festkörperoszillator,
F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 3A bis 3C Diagramme zur Erläuterung der Erfindung an Hand der Beziehungen zwischen den Frequenzen der verschiedenen Signale,
F i g. 4 Kennlinien innerhalb der Mitnahmebandbreite einer Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 5 Kennlinien innerhalb der Mitnahmebandbreite einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 6a und 6b zur Erläuterung der technischen Wirkung der Erfindung die Spektren von Oszillatorschwingungen und
F i g. 7 ein Blockschaltbild eines angewandten Beispiels der Erfindung.
Bei dem eine Ausführungsform der Erfindung zeigenden Blockschaltbild in F i g. 2 ist der UHF-Festkörperoszillator 1 ein IMPATT-Diodenoszillator oder ein Gunn-Diodenoszillator.
Da der Zweck der Erfindung ebenso bei Verwendung eines Gunn-Diodenoszillators an Stelle eines IMPATT-Diodenoszillators erreicht wird, wird die Beschreibung nur auf den Fall eines IMPATT-Diodenoszillators
begrenzt. Die verwendete Diode 2 kann z. B. eine GaAs-Schottky-Sperrschichtdiode sein. Dieses Schwingungselement ist an einer Diodenhalterung 3 in Form eines Koaxialwellenleiters befestigt. Dem Schwingungselement wird von der koaxialen Seite her ein ϊ Gleichstrom als Vorstrom zugeführt. Das Oszillatorsignal wird von der Wellenleiterseite des Oszillatorgehäuses abgenommen. Die Koaxialseite der Halterung 3 ist mit einer Gleichspannungs-Vorspannungsquelle 5 über ein LC-T-Glied 4 verbunden. Die andere Seite des ι ο T-Glieds 4 ist mit einer NF-Mitnahmesignalquelle 7 über einen Richtungsleiter(isolator) 6 verbunden. Die Frequenz und die Größe des Mitnahmesignals können mittels eines Frequenzzählers 8 und eines Leistungsmessers 9 gemessen werden, der zwischen der Halterung 3 ι i und dem T-Glied 4 angeordnet ist. Das Oszillatorgehäuse ist mit einem kurzen Stempel 10 versehen, der mit der Halterung 3 als Einstellelement zur Impedanzanpassung der Diode an eine Last verbunden ist. Nahe der Halterung 3 ist ein Hohlraumresonator 12 mit hohem Gütefaktor Q über einen Wellenleiter 11 angeordnet. Der Wellenleiter 11 ist mit einem Wellenleiterschalter If über einen Isolator 14 und ein einstellbares Dämpfungsglied 15 verbunden. Die Änderung der Frequenz der Hauptojzillatorwelle des Diodenoszilla- :j tors 1 und die Änderung des Spektrums der Oszillatorwelle infolge der Mitnahme durch das NF-Signal kann mit einem Frequenzanalysator 17 kontrolliert werden, der an den einen Zweig des Wellenleiterschalters 16 angeschlossen ist. Der andere Zweig des Wellenleiter- jn Schalters 16 ist mit einem Frequenzmesser 18 und einem Leistungsmesser 19 zur Ermittlung der Frequenz und der Größe der Hauptosziiiatorwelie verbunden.
Bei der zuvor erläuterten Ausführungsform hat der IMPATT-Diodenoszillator 1 z. B. eine solche Leistungs- j-, fähigkeit, daß die Schwingungsfrequenz fo = 36,7 GHz und das Schwingungsausgangssignal Po = 19,2 dBm im freischwingenden Zustand, wenn der von der Vorspannungsquelle 5 der IMPATT-Diode 2 zugeführte Strom IDC = 85 mA.
Es wird zunächst das in Fig. 3A gezeigte Frequenzspektrum 20 der Oszillatorwelle fo auf dem Spektralanalysator 17 untersucht. Ein Signal 21 der Mitnahmesignalquelle, deren Frequenz finj viel kleiner als die Schwingungsfrequenz fo ist, z. B. 2 GHz oder weniger, wird auf die IMPATT-Diode 2 über den Richtungsleiter 6 und das T-Glied 4 gegeben. Dieses Signal 21 moduliert das Oszillatorausgangssignal 20 und erzeugt dadurch Seitenbänder mit der Frequenz fU = fo + finj (22) und der Frequenz fL = fo — HnJ(Zi), wie F i g. 3A zeigt Die Resonanzfrequenz fi des Resonators 12 wird dann auf eine Frequenz 24 gleich einer oder sehr nahe einer dieser Seitenbandfrequenzen fU oder fL eingestellt. Fig.3B zeigt den FaIL daß die Resonanzfrequenz fi nahe auf KJ eingestellt ist, während F i g. 3C den Fall zeigt, daß H nahe auf fL eingestellt ist In beiden Fällen tritt auf Grund der Nichtlinearität der Schwingungsdiode eine parametrische Wechselwirkung zwischen der Oszillatorfrequenz fo (20) und der Mitnahmefrequenz HnJ(H) und der Seitenbandfrequenz /1/(22) oder fL (23) «j auf, die nahe der Resonanzfrequenz fi (24) des Resonators liegt Dies bedeutet, daß, wenn die Frequenz finj des Mitnahmesignals 21 geändert wird, die Frequenz /ϊ/oder fL des Seitenbandes 22 oder 23, die nahe der Resonanzfrequenz /7(24) des Resonators liegt, von dem Resonator mitgenommen und an einer Änderung gehindert wird. Daher ändert sich die Schwingungsfrequenz fo entsprechend der Änderung der Mitnahmefrequenz finj. In den F i g. 3B und 3C isi die Frequenz der Oszillatorwelle 20 nach Änderung entsprechend der Änderung der Mitnahmefrequenz ///? mit fo bezeichnet. Die zuvor beschriebene parametrisehe Wechselwirkung wird hier als parametrische Frequenzmitnahme bezeichnet. An Hand der F i g. 4 unc 5 wird die parametrische Frequenzmitnahme weiter beschrieben. F i g. 4 zeigt die Eigenschaften innerhalb der Mitnahmebandbreite im Falle der F i g. 3B, wenn / auf einen Wert nahe fU eingestellt wird. Fig. 5 zeigi diese Eigenschaften im Falle der Fig.3, wenn //aul einen Wert nahe fL eingestellt wird.
Wie F i g. 3B zeigt, ist die Resonanzfrequenz fi des Resonators 12 auf eine Frequenz nahe der Frequenz fü des oberen Seitenbandes 22 eingestellt, die gleichzeitig mit dem unteren Seitenband 23 auf Grund der Zufuhr des Mitnahmesignals 21 erzeugt wird. Wenn die Frequenz finj des Mitnahmesignals 21 geändert wird, ist die Frequenz fU der oberen Seitenbandwclle 22 nahe der Resonanzfrequenz fi festgehalten und durch eine Änderung der Frequenz finj des Mitnahmesignals 21 nicht beeinträchtigt. Dies ist daraus ersichtlich, daß AfU = fU — fi, das in F i g. 4 durch Δ angegeben ist, unabhängig von der Änderung der Frequenz finj im wesentlichen auf einem konstanten Wert bzw. Null gehalten wird. Wenn die Frequenz finj des Mitnahmesignals 21 geändert wird, ändert rieh die Frequenz fo der Oszillatorwelle 20 linear entsprechend der Änderung der Frequenz finj. Aus Fig.4 ist klar ersichtlich, daß die Änderung der Oszillatorfrequenz Δίο = fo — fo, die durch Q angegeben ist, im wesentlichen linear zunimmt, wenn die Frequenz finj abnimmt. Die durch Oin Fig. 4 angegebene Kurve zeigt die Größe des Ausgangssignals Po der Oszillatorwelle 20 des IM-PATT-Diodenoszillators 1, die um nicht mehr als !dB abnimmt, wenn sich die Frequenz von 1400 MHz bis 1220 MHz ändert.
Die Mitnahmeeigenschaften in Fig. 5 entsprechen dem Fall der F i g. 3C, bei dem die Resonanzfrequenz fi des Resonators 12 auf eine Frequenz nahe der Frequenz fL de:, unteren Seitenbandes 23 eingestellt ist. Auch dabei ist ersichtlich, daß die gleiche parametrische Frequenzmitnahmebeziehung, wie sie zuvor erwähnt wurde, zwischen der Frequenz fo der Oszillatorwelle 20, der Frequenz finj der Mitnahmewelle 21 und der Frequenz fL des Seitenbandes 23 eintritt Wenn die Frequenz finj des Mitnahmesignals allmählich erhöht wird, wird die Frequenzabweichung AfL = fL — //des unteren Seitenbandes von der Resonanzfrequenz //des Resonators 12 im wesentlichen konstant gehalten, und die Abweichung der Frequenz fo der Oszillatorfrequenz Afo = fo - fo nimmt im wesentlichen linear zu. Po gibt die Ausgangsleistung des IMPATT-Diodenoszil-Iators 1 an, die nur um 1 dB oder weniger abnimmt
In beiden Fällen der Fig.4 und 5 macht die parametrische Frequenzmitnahme durch Verwendung einer elektrisch abstimmbaren Mitnahmesignalquelle 7 den IMPATT-Diodenoszillator 1 auch elektrisch abstimmbar. Es ist ziemlich leicht, eine elektrisch abstimmbare Mitnahmesignalquelle 7 zu realisieren, da deren Frequenz viel niedriger als die des IMPATT-Diodenoszillators 1 ist
Außerdem beträgt die Bandbreite bzw. der Frequenzbereich, innerhalb dem sich die Frequenz fo der Oszillatorwelle 20 entsprechend der Änderung der Mitnahmesignalfrequenz Hnj ändern kann, etwa 180 MHz bei dem in F i g. 4 gezeigten Beispiel. 300 MHz oder mehr Mitnahmebandbreite kann bei einem
anderen Beispiel erzielt werden. Die Mitnahmebandbreite bei der parametrischen Frequenzmitnahme ist daher viel größer als die Mitnahmebandbreite bei der zuvor erwähnten subharmonischen Frequenzmitnahme und ist ebenso groß wie bei der zuvor erwähnten Grundfrequenzmitnahme.
Außerdem wird der Seitenband-Störpegel (der in F i g. 3A bei 25 angegeben ist) der Oszillatorwelle durch das Vorhandensein des Resonators 12 merklich verringert. Die Fig. 6a und 6b zeigen experimentell ι ο ermittelte Beispiele des Oszillatorwellenspektrums im frei schwingenden Zustand und im synchronisierten Zustand. In beiden Fällen sind auf der Abszisse 1 MHz/Teilstrich und auf der Ordinate 10 db/Teilstrich aufgetragen. Aus dem Vergleich der beiden Zeichnungen ist ersichtlich, daß der Seitenband-Störpegei 25 der Oszillatorwelle 20 im synchronisierten Zustand um etwa
25 dB niedriger als im freischwingenden Zustand ist. Der Störpegel verringert sich, wenn der Gütefaktor Q des Resonators 12 zunimmt.
Obwohl bei der zuvor erläuterten Ausführungsform ein IMPATT-Diodenoszillator als Festkörperoszillator verwendet ist, ist die Erfindung nicht auf diesen Oszillatortyp beschränkt, sondern es kann die vollkommen gleiche parametrische Frequenzmitnahmeeigenschaft erreicht werden, wenn ein Gunn-Diodenoszillator an Stelle des IMPATT-Diodenoszillators verwendet wird.
Bei dem synchronisierten UHF-Festkörperoszillator der Erfindung unter Anwendung der zuvor erwähnten parametrischen Frequenzmitnahme kann ein Kreis zur automatischen Frequenzregelung zu der Schaltungsanordnung der F i g. 2 zugefügt werden, um die Oszillatorfrequenz f'o weiter zu stabilisieren. Zum Beispiel wird, wie F i g. 7 zeigt, ein Teil des Ausgangssignals des IMPATT-Diodenoszillators 1 von einem Richtkoppler
26 aufgenommen und einem Frequenzdiskriminator 27 zugeführt. Der Frequenzdiskriminator 27 besteht hauptsächlich aus z. B. einem Hohlraumresonator mit hohem Gütefaktor Q, der ein elektrisches Signal proportional der Abweichung öfo der Frequenz f'o der Oszülatorwelle 20 des Festkörperoszillators 1 erzeugt. Dieses elektrische Signal wird der Mitnahmesignalquelle 7 zugeführt, um deren Frequenz finjzu ändern und die Abweichung öfo zu beseitigen. Die Frequenz der Oszillatorwelle 20 des UHF-Festkörperoszillators 1 kann durch automatische Änderung der Frequenz finj des Mitnahmesignals entsprechend der Abweichung 6fo der Oszillatorfrequenzen f'o stabilisiert werden.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist ein Aufwärtsumsetzer mit Leistungsverstärkung. In diesem Anwendungsfall wird das Mitnahmesignal 21 als Eingangssignal und die Oszülatorwelle 20 als Ausgangssignal betrachtet. Die in Fig.2 gezeigte Ausführungsform kann ais ein Aufwärtsumsetzer angesehen werden, bei dem die Eingangssignalfrequenz finj in die Frequenz f'o des Ausgangssignals nach oben umgesetzt wird. Wie F i g. 4 oder 5 zeigt, beträgt die Mitnahmesignalgröße Pinj5 dBm in F i g. 4 und 13 dBm in F i g. 5. Diese Werte sind viel geringer als die Größe Po des Ausgangssignals, die 18 bis 19 dBm beträgt. Dies bedeutet, daß dieser Aufwärtsumsetzer eine Leistungsverstärkung hat.
Außerdem ist aus der linearen Abhängigkeit der Frequenzänderung Δίο der Oszülatorwelle bei Änderung der Mitnahmesignalfrequenz finj, wie die Fig.4 und 5 zeigen, ersichtlich, daß, wenn das Eingangssignal FM-moduliert ist, ein FM-moduliertes Ausgangssignal von dem UHF-Festkörperoszillator erhalten werden kann.
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß bei dem synchronisierten UHF-Festkörperoszillator der Erfindung unter Anwendung der parametrischen Frequenzmitnahmemethode verschiedene Seitenbänder mit den Frequenzen / = f'o ± η χ finjYwobei η = 1.2S 3,,,) um die Oszülatorwelle mit der Frequenz f'o auftreten. Da diese Seitenbänder durch Verwendung eines Bandpaßfilters leicht entfernt werden können, stellen sie in der Praxis kein Hindernis dar.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Frequenzstabile UHF-Festkörperoszillator-Anordnung, umfassend einen Festkörperoszillator mit einem im UHF-Bereich arbeitenden Schwingungselement, das von einem Vorstromkreis versorgt wird, eine an den Festkörperoszillator angeschlossene Injektionssignalquelle hoher Stabilität sowie einen nahe dem Festkörperoszillator angeordneten Hohlraumresonator hoher Güte, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators (12) nahe bei der Frequenz eines der Seitenbänder liegt, die durch Mischung des Injektionssignals mit dem Signal des Festkörperoszillators (1) entstehen, derart, daß über die Stabilisierung der Frequenz dieses Seitenbandes die Frequenz des Festkörperoszillators (1) stabilisiert wird, und daß die Injektionssignalquelle (7) elektronisch abstimmbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingungselement (2) eine IMPATT-Diode ist
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingungselement (2) eine Gunn-Diode ist
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingungselement (2) in dem Oszillator (1) in einer als koaxialer Wellenleiter ausgebildeten Halterung (3) angeordnet ist
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators (12) der Frequenz des oberen Seitenbandes entspricht.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators (12) der Frequenz des unteren Seitenbandes entspricht.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Injektionssignal dem Festkörperoszillator (1) über den Vorstromkreis (4) zugeführt wird.
Resonators geändert werden. Dem Oszillator fehlt es somit an der elektronischen Abstimmbarkeit
Die Frequenzmitnahme kann in drei Methoden unterteilt werden. Die erste Methode ist die sogenannte Grundfrequenzmitnahmemethode. Wie F i g. 1 zeigt besteht diese Methode darin, über einen Zirkulator 2 ein Ausgangssignal mit einer Frequenz finj eines Oszillators 3 dem Festkörper-Hauptosziliator 1 zuzuführen, der mit der Frequenz fo frei schwingt Die Frequenz finj des Injektionssignals kann gleich der Frequenz fo des Hauptoszillators 1 sein oder dieser sehr nahe liegen. Wenn die folgende Gleichung (1) zwischen dem Ausgangssignal Po des Hauptoszillators 1 und dem Injektionssignal Pinj des Oszillators 3 erfüllt ist, ist der eingerastete bzw. synchronisierte Zustand erreicht und die Schwingungsfrequenz fo des Hauptoszillators 1 stimmt mit der Injektionssignalfrequenz ßn/überein:
DE2718590A 1976-04-26 1977-04-26 UHF-Festkörperoszillator-Anordnung Expired DE2718590C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP51047469A JPS585615B2 (ja) 1976-04-26 1976-04-26 超高周波同期固体発振器
JP9265676A JPS5318369A (en) 1976-08-03 1976-08-03 Ultra-high frequency synchronizing solid oscillator

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2718590A1 DE2718590A1 (de) 1977-11-03
DE2718590B2 true DE2718590B2 (de) 1980-02-14
DE2718590C3 DE2718590C3 (de) 1980-10-16

Family

ID=26387641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2718590A Expired DE2718590C3 (de) 1976-04-26 1977-04-26 UHF-Festkörperoszillator-Anordnung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4099144A (de)
DE (1) DE2718590C3 (de)
FR (1) FR2349996A1 (de)
GB (1) GB1540166A (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2459582A1 (fr) * 1979-06-15 1981-01-09 Thomson Csf Oscillateur pour hyperfrequences stabilise, a conversion de frequence, et sa realisation a l'etat solide
US4634999A (en) * 1984-06-05 1987-01-06 Plessey South Africa Limited RF oscillator frequency stabilizing circuit using self-mixing with reference frequency
US4631497A (en) * 1984-06-05 1986-12-23 Plessey South Africa Limited Injection locked RF oscillator with control hoop
US4730169A (en) * 1986-08-14 1988-03-08 Hughes Aircraft Company Injection locking and tuning circuit for microwave diode oscillator
CN113507274B (zh) * 2021-07-05 2023-10-31 山东大学 一种利用注入锁定实现微谐振器边带连续可调的方法及装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3559097A (en) * 1969-02-05 1971-01-26 Rca Corp High power,high efficiency silicon avalanche diode uhf and l band oscillator
US3588735A (en) * 1969-06-05 1971-06-28 Rca Corp Uhf or l band nonfree-running avalanche diode power amplifying frequency synchronized oscillator
US3593193A (en) * 1969-06-19 1971-07-13 Rca Corp High power avalanche diode microwave oscillators having output frequency above diode transit time frequency
US3970965A (en) * 1975-03-26 1976-07-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Injection locked Josephson oscillator systems
US4041412A (en) * 1976-06-14 1977-08-09 Motorola, Inc. High power, pulsed microwave frequency converter

Also Published As

Publication number Publication date
DE2718590C3 (de) 1980-10-16
GB1540166A (en) 1979-02-07
DE2718590A1 (de) 1977-11-03
US4099144A (en) 1978-07-04
FR2349996B1 (de) 1981-07-10
FR2349996A1 (fr) 1977-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1002828B (de) Richtungskoppler im Mikrowellenbereich fuer unsymmetrische Bandleitungen
DE3336392A1 (de) Einrichtung mit verringerter hf-abstrahlung
DE4017625A1 (de) Mikrowellen-antwortsender
DE1773746C3 (de) Bimodaler Hohlraumresonator fur Spektrometer fur gyromagnetische Resonanz
DE68913331T2 (de) Magnetron.
DE69216531T2 (de) Mikrowellenoszillatoren und Sender mit Frequenzstabilisierung
DE2707176B2 (de) In Streifenleitertechnik ausgebildeter Resonanzkreis
DE2718590C3 (de) UHF-Festkörperoszillator-Anordnung
DE3007580A1 (de) Oszillator mit einem dielektrischen resonator
DE3202329C2 (de)
DE2331500C3 (de) Frequenzwandler für Mikrowellen
DE2828928A1 (de) Einrichtung zur kombination von hochfrequenzenergie
DE2437284A1 (de) Mikrowellen-normalfrequenzgenerator mit frequenzsynthese
DE1286585C2 (de) Frequenzvervielfacher mit mindestens einem ein nichtlineares Element enthaltenden Leitungskreis
DE2122658A1 (de) Mischschaltung
DE2300999C3 (de) Festkörper-Mikrowellenoszillator
DE2828874A1 (de) Einrichtung zur kombination von hochfrequenzenergie
DE69110494T2 (de) Abstimmbarer Mikrowellenfilter.
DE4125592C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Abstimmen einer Mikrowellen-Quelle
DE1949645A1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung von Mikrowellen
DE2833734C2 (de)
DE2828821A1 (de) Hochfrequenzsender
DE2826098A1 (de) Frequenzsyntheseschaltung
DE827508C (de) Schaltung zur Erzeugung von phasen- oder frequenzmodulierten Schwingungen
DE2231700A1 (de) Frequenzsyntheseschaltung mit mehreren rueckkopplungskreisen

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE CORP., TOKIO/TOKYO,

8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: KINZEBACH, W., DIPL.-CHEM. DR.PHIL. RIEDL, P., DIPL.-CHEM.DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN

8339 Ceased/non-payment of the annual fee