DE2718590C3 - UHF-Festkörperoszillator-Anordnung - Google Patents
UHF-Festkörperoszillator-AnordnungInfo
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- 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
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- 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
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Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
\f/f„\< Q^(PiJP.,)2
Qext 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 InjektionssignalqueUi 3 bei relativ geringem Störpegel stabil ist Das Ausgangssignal des Oszillators 3 hat somit eine hohe Frequenzstabilität Im allgemeinen wird es
Bei dieser Mitnahmemethode erzeugt der Hauptoszillator 1 bei Erreichen der Synchronisierung ein Ausgangssignal mit verringertem Störpegel, wenn die InjektionssignalqueUi 3 bei relativ geringem Störpegel stabil ist Das Ausgangssignal des Oszillators 3 hat somit eine hohe Frequenzstabilität Im allgemeinen wird es
ίο 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
π 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
4r> 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 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 eines Resonators
mit hohem Gütefaktor Q an den Oszillator und die Frequenzmitnahme (Injektion).
Bei der Ankopplung eines Resonators mit hohem Gütefaktor C? 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
wobei
r = A±J-r
Jini
n
η = 2, 3,4 ...).
Die Injektionssignalfrequenz wird auf Grund der Nichtlinearität des Schwingungselements im Hauptos-
Vi zillator 1 mit /7-ter Ordnung multipliziert, so daß ein
Signal mit der Frequenz fo + <d/"erzeugt wird. Wenn die
folgende Gleichung (2) zwischen dem Ausgangssignal /Odes Hauptoszillators 1 und dem Injektionssignal Pinj
der Injektionssignalquelle 3 erfüllt ist, wird der
ho synchrone Zustand erreicht, und die Schwingungsfrequenz
fo des Hauptoszillators 1 stimmt mit der Frequenz fo + Af überein, die das /j-fache der
Injektionssignalfrequenz finj ist:
\f/f„\<k{PiJP„)'"\
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 » fo/finj) erhöht wird,
die Injektionsbandbreite bzw. der Fangbereich verringert wird. Die Injektionsbandbreite bedeutet dabei
einen Frequenzbereich, innerhalb dem die Frequenz des Hauptoszillators 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-FrequenOTiitnahmemethode
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 Hauptoszillatot frequenz
beträchtlich niedrigeren Frequenz /jn;-i dem Hauptoszillator
1 zugeführt, der Seitenbänder mit den Frequenzen /„ = /„+ finji und 4 = fo—finji nahe der Oszillatorfrequenz
/„ erzeugt Ein weiteres Injektionssignal mit der Frequenz finj7 nahe der Frequenz fU oder /L wird auf
dem Oszillator 1 gegeben. Eine der Seitenbandfrequenzen fU oder /L wird dann entsprechend der Grundwellen-Frequenzmitnahmemethode
auf die Frequenz /jny7
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 f„ des Hauptoszillatorsignals
entsprechend der Beziehung fo + fi„ji — f,„ji oder
£>—finj-x = finji geändert werden kann (Proceeding of
the IEEE, Bd. 57, März 1969, S. 342-343).
Bei dieser Methode jedoch muß die Frequenz fi„ji des
zweiten Injektionssignals so hoch wie die Hauptschwingungsfrequenz fo des Festkörperoszillators i 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 hut 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-Osziliator 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 fo - £ ist d. h. der Differenz zwischen der Injektionssignalfrequenz fo des Festkörperoszillators und der Resonanzfrequenz /, des Hohlraumresonators mit hohem Gütefaktor O kann die Frequenz des Injeküonssignals durch geeignete Bestimmung der Resonanzfrequenz //des IV.^iIraumresonators gewählt werden.
Da die Frequenz des Injektionssignals gleich oder nahezu gleich der Frequenz fo - £ ist d. h. der Differenz zwischen der Injektionssignalfrequenz fo des Festkörperoszillators und der Resonanzfrequenz /, des Hohlraumresonators mit hohem Gütefaktor O kann die Frequenz des Injeküonssignals durch geeignete Bestimmung der Resonanzfrequenz //des IV.^iIraumresonators 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 V· rstromschaltung 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 Mischschaltung arbeitet der folglich auch das Mischprodukt entnommen wird. Der Resonaj5
tor dient hierbei nicht zur Stabilisierung der Oszillat.orfrequenz,
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,
Fig.3A bis 3C Diagramme zur Erläuterung der ίο Erfindung an Hand der Beziehungen zwischen den
Frequenzen der verschiedenen Signale,
F i g. 4 Kennlinien innerhalb der Mitnahmebandbreite
einer Ausführungsform der Erfindung,
F'. g. 5 Kennlinien innerhalb der Mitnahmebandbreite
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig.6a und 6b zur Erläuterung der technischen
Wirkung der Erfindung die Spektren von Oszillatorschwingungen und
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines angewandten Beispiels der Erfindung.
Bei dem eine Ausführungsform der Erfindung zeigenden Blockschaltbild in Fig.2 ist der UIIF-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-Diodenoszülators
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 ι
Gleichstrom als Vorstrom zugeführt. Das Oszillatorsignal wird von der Wellenleiterseite des Oszillatorgehäuses
abgenommen. Die Koaxialseite der Halterung 3 ist mit einer Gleichspannungs-Vorspannungsquelle 5
Ober ein LC-T-Glied 4 verbunden. Die andere Seite des in
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 -, 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
uei Diode an eine Last verbunden ist. Nahe der
Halterung 3 ist ein Hohlraumresonator 12 mit hohem :n Gütefaktor Q über einen Wellenleiter 11 angeordnet.
Der Wellenleiter 11 ist mit einem Wellenleiterschalter 16 über einen Isolator 14 und ein einstellbares
Dämpfungsglied 15 verbunden. Die Änderung der Frequenz der Hauptoszillatorwelle des Diodenoszilla- :-,
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- w schalters 16 ist mit einem Frequenzmesser 18 und einem
Leistungsmesser 19 zur Ermittlung der Frequenz und der Größe der Hauptoszillatorwelle verbunden.
Bei der zuvor erläuterten Ausführungsform hat der IMPATT-Diodenoszillator 1 z. B. eine solche Leistung^- r>
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. w
Es wird zunächst das in Fig.3A gezeigte Frequenz-
jr>el-«riim 70 H«»r Os7illatnrwpllp fn 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, 4-,
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— finj(23), wie F i g. 3A zeigt. Die
Resonanzfrequeni //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 Fall, daß die Resonanzfrequenz fi
nahe auf fU eingestellt ist, während F i g. 3C den Fall zeigt, daß fi 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 /in/(21) und der Seitenbandfrequenz /1/(22) oder fL (23)
auf, die nahe der Resonanzfrequenz fi (24) des Resonators liegt Dies bedeutet, daß, wenn die Frequenz
finj des Mitnahmesignals 21 geändert wird, die Frequenz fU 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 Mitnahmefrequcnz finj. In den Fig. 3B und 3C ist
die Frequenz der Oszillatorwelle 20 nach Änderung entsprechend der Änderung der Mitnahmefrequenz finj
mit fo bezeichnet. Die zuvor beschriebene parametrische Wechselwirkung wird hier als parametrische
Frequenzmitnahme bezeichnet. An Hand der F i g. 4 und 5 wird die parametrische Frequenzmitnahme weiter
beschrieben. Fig.4 zeigt die Eigenschaften innerhalb
der Mitnahmebandbreite im Falle der Fig.3B, wenn fi
auf einen Wert nahe flJ eingestellt wird. Fig.5 zeigt
diese Eigenschaften im Falle der Fig. 3, wenn //auf
einen Wert nahe fL eingestellt wird.
Wie Fig. 3B zeigt, ist die Resonanzfrequenz //des Resonators 12 auf eine Frequenz nahe der Frequenz. fU
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 Scitcnb^ndwellR 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 Ί\ geändert wird, ändert sich die Frequenz fo
der Oszi'\itorwelle 20 linear entsprechend der Änderung
der Frequenz finj. Aus F i g. 4 ist klar ersichtlich, daß die Änderung der Oszillatorfrequenz Δίο — fo -
fo, die durch l·! angegeben ist, im wesentlichen linear
zunimmt, wenn die Frequenz finj abnimmt. Die durch Gin Fig.4 angegebene Kurve zeigt die Größe des
Ausgangssignals Po der Oszillatorwelle 20 des IM-PATT-Diodenoszillators
1, die um nicht mehr als IdB abnimmt, wenn sich die Frequenz von 1400 MHz bis
1220 MHz ändert.
Die Mitnahmeeigenschaften in Fig. 5 entsprechen dem Fall der F i g. JC, bei dem die Resonanzfrequenz /i
des Resonators 12 auf eine Frequenz nahe der Frequenz fL des 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 dei
Frequenz fL des Seitenbandes 23 eintritt Wenn die Frequenz finj des Mitnahmesignals allmählich erhöhl
wird, wird die Frequenzabweichung AfL = fL — fi des unteren Seitenbandes von der Resonanzfrequenz /ides
Resonators 12 im wesentlichen konstant gehalten, unc die Abweichung der Frequenz fo der Osziliai -'frequenz
Δίο = fo — fo nimmt im wesentlichen linear zu Po gibt die Ausgangsleistung des !MPATT-Diodenoszil·
lators 1 an, die nur um 1 dB oder weniger abnimmt
In beiden Fällen der Fig.4 und 5 macht di« parametrische Frequenzmitnahme durch Verwenduni
einer elektrisch abstimmbaren Mitnahmesignalquelle i den IMPATT-Diodenoszillator 1 auch elektrisch ab
stimmbar. Es ist ziemlich leicht, eine elektriscl abstimmbare Mitnahmesignalquelle 7 zu realisieren, di
deren Frequenz viel niedriger als die des IMPATT-Di odenoszillators 1 ist
Außerdem beträgt die Bandbreite bzw. der Frequenz bereich, innerhalb dem sich die Frequenz Po de
Oszillatorwelle 20 entsprechend der Änderung de Mitnahmesignalfrequenz finj ändern kann, etwa 184
MHz bei dem in F i g. 4 gezeigten Beispiel. 300 MH: oder mehr Mitnahmebandbreite kann bei einen
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 „'. 3A bei 25 angegeben ist) der Oszillatorwelle durch
das Vorhandensein des Resonators 12 merklich verringert. Die F i g. 6a und 6b zeigen experimentell
ermittelte Beispiele des Oszillatorweilenspektrums 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-Störpegel 25 der
Oszillatorwelle 20 im synchronisierten Zustand um etwa
25 dB niedriger als im freischwingenden Zustand ist. Der Siüi pegel verringert sicm, wenn der Güiefakiur (/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-Festkörperoszillatoi
der Erfindung unter Anwendung der zuvor erwähnten p«rametrischen 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 dfo der Frequenz f'o der Oszillatorwelle 20 des Festkörperoszillators 1 erzeugt.
Dieses elektrische Signal wird der Mitnahmesignalquel-
ri Ie 7 zugeführt, um deren Frequenz finj zu ändern und die
Abweichung dfo zu beseitigen. Die Frequenz der Oszillatorwelle 20 des UHF-Festkörperoszillators 1
kann durch automatische Änderung der Frequenz finj des Mitnahmesignals entsprechend der Abweichung öfo
in 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 Oszillatorwelle 20 als Ausgangssignal
i) betrachtet. Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform
kann als ein Aufwärtsumsetzer angesehen werden, bei dem die Eingangssignalfrequenz finj'm die Frequenz f'o
des Ausgangssignals nach oben umgesetzt wird. Wie F i g. 4 oder 5 zeigt, beträgt die rviitnahmesignaigröße
Pinj5 dBm in F i g. 4 und 13 dBm in F i g. 5. Diese Werte
sind viel geringer als die Größe /Odes Ausgangssignals,
die 18 bis 19 dBm beträgt. Dies bedeutet, daß dieser Aufwärtsumsetzer eine Leistungsverstärkung hat.
Außerdem ist aus der linearen Abhängigkeit der
2r> Frequenzänderung afo der Oszillatorwelle bei Änderung
der Mitnahmesignalfrequenz finj, wie die F i g. 4 und 5 zeigen, ersichtlich, daß, wenn das Eingangssignal
FM-moduliert Ist, ein FM-moduliertes Ausgangssignal
von dem UHF-Festkörperoszillator erhalten werden
so kann.
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß bei dem synchronisierten UHF-Festkörperoszillator der Erfindung
unter Anwendung der parametrischen Frequenzmitnahmemethode verschiedene Seitenbänder mit den
3) Frequenzen /= f'o ± η χ finj (wobei /J= 1,2,3...) um
die Oszillatorwelle 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.
Hierau 5 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
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 (!) in einer als koaxialer Wellenleiter ausgebildeten Halterung (3) angeordnet
ist
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Lit Resonanzfrequenz
des Hohlraumresonator (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-Hauptoszillator 1 zuzuführen, der mit
der Frequenz fo frei schwingt Die Frequenz finj des
ίο 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 and 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 finj überein:
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 DE2718590B2 (de) | 1980-02-14 |
| DE2718590C3 true DE2718590C3 (de) | 1980-10-16 |
Family
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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 |
|---|---|
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| DE (1) | DE2718590C3 (de) |
| FR (1) | FR2349996A1 (de) |
| GB (1) | GB1540166A (de) |
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|---|---|---|---|---|
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-
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- 1977-04-25 GB GB17115/77A patent/GB1540166A/en not_active Expired
- 1977-04-26 DE DE2718590A patent/DE2718590C3/de not_active Expired
Also Published As
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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 |
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| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |