DE2803798C2

DE2803798C2 -

Info

Publication number: DE2803798C2
Application number: DE19782803798
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 7900 Ulm De Lindner
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1978-01-28
Filing date: 1978-01-28
Publication date: 1988-07-21
Also published as: DE2803798A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikrowellen-Oszillator ge mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie er aus dem Arti kel von Y. Fukatsu und H. Kato: "Frequency Conversion With Gain Through Sideband Locking of an IMPATT Diode Oscillation", in Proceedings of the IEEE, März 1969, Bd. 57, Seiten 342-343 bekannt ist.

Für den dm- und cm-Wellenbereich sind zum Erzeugen von phasen starr miteinander schwingenden Schwingungen Schaltungen mit meh reren Phasen-Regelkreisen (PLL-Schaltungen) bekannt. Zu den klas sischen Verfahren zählt die Aufbereitung mittels eines pulssyn chronisierten Kohärenzoszillators (Coho). Diese bekannte Metho den der Radartechnik sind jedoch insbesondere für die kürzeren Mikrowellen, vorzugsweise die Millimeterwellen, für die meisten Anwendungsfälle nur zu aufwendig realisierbar.

Aus "IEEE Transactions on Aerospace Support Conference Procuedures", Vol. AS-1, No. 2, Aug. 1963, Seiten 17-37 ist eine Mikrowellen oszillator-Anordnung bekannt, bei der die starre Phasenbeziehung zwischen zwei Schwingfrequenzen mittels eines Einseitenbandmodu lators (Single Sideband Modulator) hergestellt wird. Solche Modulatoren sind üblicherweise als Mischer mit Filter am Aus gang oder als symmetrische Mischer mit zwei 90°-Phasenschiebern realisiert. Sie sind bis zu einem Frequenzbereich von maximal 18 GHz sinnvoll einsetzbar und haben den Nachteil, daß insbeson dere im Millimeterwellenbereich die Verluste der Mischer zu hoch sind und der Aufwand zu groß ist.

Aus "Proceedings of the IEEE", Vol. 61, No. 10, Oct. 1973, Sei te 1407 ist es prinzipiell bekannt, einen Mikrowellenoszillator auf einem durch Modulation erzeugten Seitenband zu synchronisieren.

Aus dem eingangs genannten Artikel von Y. Fukatsu und H. Kato, auf den sich der Patentanspruch 1 in seinem Oberbegriff bezieht, ist schließlich eine Mikrowellen-Oszillatoranordnung mit einem frequenzmodulierten IMPATT-Oszillator bekannt, der nach Bessel- Verteilung viele Seitenbänder erzeugt, welche mit einem Steuer sender insbesondere im Millimeterwellen-Bereich bei dem gerin gen Abstand der beiden gewünschten Frequenzen f ₁, f ₂ nur schwer zu "treffen" sind. Außerdem reduziert sich je nach Modulations index der Amplitudenanteil der Trägermitte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Oszillator der eingangs genannten Art für Radar- und Funkgeräte sowie Meßanord nungen anzugeben, der mit geringem Aufwand realisierbar ist und auch bei höchsten Frequenzen u. a. im Millimeterwellen-Bereich einsetzbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dem Patentanspruch 1 entnehmbar. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Aus gestaltungen der Erfindung.

Wesentlich für die Erfindung ist die Anwendung einer Seitenband synchronisation zur Gewährleistung einer starren Phasenbeziehung zweier Mikrowellen-Schwingungen zueinander, womit gemeint ist, daß die Schwingung der Frequenz f ₂ phasenstarr zur Schwingung der Frequenz f ₁ ist.

Zwei zueinander phasenstarre Steuerfrequenzen sind bei einem Pulsdoppler-Radargerät beispielsweise die Sendefrequenz und die Frequenz des Empfänger-Überlagerers.

Die Abbildungen dienen der näheren Erläuterung der Erfindung.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung.

Fig. 2 Frequenzspektren der Millimeterwellen-Quelle dieses Ausführungsbeispiels.

Ein Steueroszillator LO, welcher mit der Frequenz f ₁ schwingt, gibt sein Leistung über Zirkulatoren an einen aktiven Gunn- Mischer M, wobei ein Teil der Steuerleistung durch eine gezielte Reflexionsstelle R für den Mischer M zur Verfügung steht. Über die Versorgungsspannung wird dem Gunn-Mischer gleichzeitig eine Modulationsspannung zugeführt. Die Arbeitsfrequenz f ₂ des Mi schers wird so dimensioniert, daß eines der entstehenden Modu lationsseitenbänder auf die Steuerfrequenz f ₁ fällt und somit der Träger selbst mit der Frequenz f ₂ schwingt. Durch Synchro nisation bleiben die Ausgangssignale konstant und phasenstarr im Abstand der Modulationsfrequenz, welche vorteilhaft quarz stabilisiert sein sollte. Das Filter F beseitigt die unerwünsch ten Frequenzanteile des Gesamtspektrums und läßt nur die Träger frequenz f ₂ des selbstschwin genden Mischers passieren. Die Modulationsleistung kann im Dauer strich oder getastet zugeführt werden.

Für Pulsdoppler-Radargeräte kann somit durch Tastung des Modula tionssignals die Frequenz f ₂ in den Sendepausen völlig unterdrückt und direkte Einstrahlung dieses Anteils in den Empfangsteil verhin dert werden. Zur Demodulation im Empfangsteil kann die Modulations frequenz f ₃ (vor der Taststufe!) entnommen und einem Synchrondemo dulator zugeführt werden.

Das Steuersystem eignet sich besonders für den Millimeter-Wellen bereich, da hier der Aufbau von passiven Mischern oder Transistor mischern mit den notwendigen Verstärkern sehr aufwendig wird. Mit entsprechenden Modifikationen läßt es sich auch zur Frequenzumta stung für Radar- und Meßsysteme verwenden.

Claims

1. Mikrowellen-Oszillator, insbesondere Millimeterwellen-Os zillator, zum Erzeugen zweier phasenstarr zueinander schwin gender Mikrowellen-Schwingungen, insbesondere Millimeterwellen- Schwingungen, mit den um eine vorgegebene Differenzfrequenz, vorzugsweise Zwischenfrequenz, unterschiedlichen Frequenzen f ₁ und f ₂, mit einem Steueroszillator zum Erzeugen der Schwingung mit der Frequenz f ₁ und einem mit der vorgegebenen Differenz frequenz f ₃ modulierten Generator der Schwingung mit der Fre quenz f ₂, wobei die starre Phasenbeziehung zwischen f ₁ und f ₂ durch Seitenbandsynchronisation, d. h. durch Synchronisation eines vorgegebenen der Modulationsseitenbänder (f ₂ ± f ₃) des Generators mit f ₁ gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (M) ein aktiver Gunn-Mischer ist, dessen Versorgungsspannung mit der Differenzfrequenz f ₃ modulierbar ist, und daß die Modulation des Gunn-Mischers eine Amplituden modulation bzw. Tastung ist.

2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Differenzfrequenz f ₃ ein hochstabiler, z. B. quarzstabili sierter Modulationssignalgenerator vorgesehen ist.

3. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch ge kennzeichnet, daß zum Gewährleisten der starren Phasenbezie hung zwischen f ₂ zu f ₁ ein vorgegebener Energieanteil der Schwingung der Frequenz f ₁ in den Gunn-Mischer (M) eingekoppelt ist.

4. Oszillator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwi schen den Steuergenerator (LO) der Frequenz f ₁ und den modulier baren Gunn-Mischer mindestens ein Hybrid-Baustein, z. B. ein Zir kulator (Z ₃) geschaltet ist.

5. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß zum alleinigen Durchlaß von f ₂ vor dem Oszillator ausgang der Frequenz f ₂ ein Mikrowellenfilter (F) liegt.

6. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß zum Auskoppeln der Schwingung der Frequenz f ₁ am Ausgang des Steuergenerators (LO) ein Hybrid-Baustein, z. B. ein Zirkulator (Z ₁), liegt, ggf. in Verbindung mit einer Soll-Refle xionsstelle (R) am Leitungszug.

7. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch seine Anwendung zum Erzeugen der Sende- und der Empfänger- Überlagerungsfrequenzen in einem Puls-Doppler-Radargerät.