DE2803846A1

DE2803846A1 - Shf-band-oszillatorschaltung mit feldeffekttransistor

Info

Publication number: DE2803846A1
Application number: DE19782803846
Authority: DE
Inventors: Keiro Shinkawa; Hiroji Shoyama; Chuichi Sodeyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-01-31
Filing date: 1978-01-30
Publication date: 1978-08-03
Also published as: US4187476A; DE2803846C2

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

SHF-Band-Oszillatorschaltung mit Feldeffekttransistor

Die Erfindung betrifft eine Oszillatorschaltung mit einem Feldeffekttransistor (FET) und insbesondere eine Oszillatorschaltung, die für einen Ortsoszillator eines SHF-Band-Empfängers geeignet ist.

Eine herkömmliche Oszillatorschaltung mit einem FET ist in Fig. 1 dargestellt und zeigt eine Mikrostreifenleitungen verwendende (nichtstationäre) Leitungskonstanten-Schaltung. Es sind dargestellt ein FET 1 einer Form, die zur Verwendung in einer Mikrostreifenschaltung geeignet ist, mit einem Gateanschluß2,mit einem Sourceanschluß 5 und mit einem Drainanschluß 7· Der Gateanschluß 2 besitzt eine Länge, die annähernd gleich einer Viertelwellenlänge der gewünschten Oszillatorfrequenz ist, und ist mit einem Resonator 3 verbunden, der eine Mikrostreifenleitung mit offenem Ende aufweist. Eine Vorspannung ist am Gateanschluß 2 angelegt über eine Drosselspule 4 von einer (nicht dargestellten) Vorspannungsschaltung. Der Sourceanschluß 5 ist mit einer Mikrostreifenleitung 6 verbunden, deren Endanschluß mit Masse verbunden ist und die als Rückkopplungsschaltung wirkt. Der Endanschluß der Mikrostreifenleitung 6 ist mit einem Leiter an der Rückseite eines Substrats, das einen Mikrostreifen bildet, an einem seiner Enden verbunden oder geerdet durch Verbindung mit einem leitfähigen Gehäuse, wie das üblicherweise bei

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Mikrostreifenschaltungen der Fall ist, was in der Zeichnung durch das üblicherweise verwendete Erdungssymbol dargestellt ist. In allen Figuren der Zeichnung sind Erdungsabschnitte in ähnlicher Weise dargestellt. Der Drainanschluß ist mit einer Mikrostreifenleitung 8 verbunden, die ein Oszillator-Ausgangssignal führt. Die A us gangs signal-Mikrostreifenleitung 8 ist in der Mitte geteilt, wobei die jeweiligen Hälften über einen Kondensator 10 verbunden sind, um sie gleichstromseitig von der folgenden Stufe zu trennen. Eine Vorspannung wird dem Drainanschluß 7 über eine Drosselspule 9 von einer (nicht dargestellten) Vorspannungsschaltung zugeftlhrt.

Bei einer derart aufgebauten Schaltung erfolgt eine Rückkopplung vom Drain zum Gate über die RiIc kkopp lungs se ha It ung bzw. die Mikrostreifenleitung 6, die mit dem Sourceanschluß verbunden ist derart, daß die Schaltung auf der Resonanzfrequenz des Resonators 3 schwingt, der mit dem Gateanschluß verbunden ist. Bei dieser Oszillatorschaltung ist üblicherweise eine negative Vorspannung an den Gateanschluß 2 angelegt.

Bei einer derartigen Oszillatorschaltung kann der FET 1 auch mit geerdetem Drainanschluß 7 ausgebildet sein, wie das in Fig. 2 dargestellt ist. Bei dem Aufbau mit geerdetem Drainanschluß 7 ist kein äußerer Rückkopplungsweg erforderlich, da das Ausmaß der Rückkopplung zwischen Gate und Source im FET 1 groß ist. Folglich kann wie in Fig. 2 dargestellt, der Drainanschluß 7 geerdet werden und kann eine Ausgangs-Mikrostreifenleitung 11 an den Sourceanschluß 5 angeschlossen werden. Der Kondensator 10 ist in der Ausgange-Mikrostreifen leitung 11 zwischengeschaltet zur Gleichsignal-Blockierung. In dieser Schaltung sind negative Spannungen erforderlich für die an den Gateanschluß 2 über die Drosselspule 4 und für

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die an den Sourceanschluß 5 über eine Drosselspule 12 angelegten Vorspannungen.

Bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Oszillatorschaltungen ist die Oszillations- oder Schwingungsbedingung durch eine Beziehung zwischen den Impedanzen des FET 1 und des Resonators 3 gegeben bei Blickrichtung vom Gateanschluß 2. Wie üblich, ändert sich die Impedanz einer Leitung mit offenem Ende abhängig von einer Beziehung zwischen der Länge der Leitung und der Wellenlänge und von der Frequenz. Weiter gibt es viele Frequenzen und nicht nur eine, durch die die gleiche Impedanz auftreten kann. Folglich kann, wenn sich die Impedanz des FET durch Änderung der Umgebungstemperatur ändert, die Oszillationsfrequenz sich stark ändern oder auf eine unerwünschte Frequenz springen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine FET-Oszillatorschaltung anzugeben, deren Oszillationsfrequenz stabil gegenüber Änderungen der Umgebungstemperatur ist und nicht auf eine unerwünschte Frequenz springt und die geeignet ist zur Verwendung für einen Ortsoszillator bei einem Empfänger zum Empfang von im SHF-Band Übertragenen Fernsehsignälen.

Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß die Gate-Vorspannung eines FET, dessen Gateanschluß mit einem Resonator verbunden ist, durch eine Spannungsteilerschaltung gesteuert oder geregelt, die eine temperaturempfindliche Halbleitereinrichtung aufweist zur Änderung der Gate-Vorspannung abhängig von Änderungen der Umgebungstemperatur. Auf diese Weise wird die Impedanzänderung des FET aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur kompensiert durch Ändern der Gate-Vorspannung zum Ändern des Drain-Stroms, um eine Stabilisierung

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der Oszillatorfrequenz oder der Schwingungsfrequenz zu erreichen. Zum weiteren Stabilisieren des Oszillator-Ausgangssignals ist ein Widerstand parallel zum mit dem Gateanschluß verbundenen Resonator geschaltet derart, daß eine mit dem Gateanschluß verbundene Impedanz im wesentlichen durch diesen Widerstand bei einer Frequenz bestimmt ist, die von der Resonanzfrequenz des Resonators entfernt ist. Weiter ist der mit dem Gateanschluß verbundene Resonator vorzugsweise durch einen dielektrischen Resonator gebildet, um eine stabilere Oszillatorschaltung zu erreichen.

Die Erfindung gibt eine SHF-Band-Oszillatorschaltung an mit einem Feldeffekttransistor (FET), mit einem Rückkopplungsweg zwischen Gate und Drain oder Source und einem mit dem Gateanschluß verbundenen Resonator. Impedanzen, die mit den jeweiligen Anschlüssen des FET verbunden sind, enthalten Mikrostreifenleitungen. Eine Gate-Vorspannungsschaltung enthält eine temperaturenupf-indliehe Halbleitereinrichtung derart,daß eine Gate-Vorspannung mit Änderungen der Umgebungstemperatur änderbar ist. Auf diese Weise wird eine Änderung der Oszillatorfrequenz, die ansonsten durch eine Änderung der Umgebungstemperatur auftreten würde, kompensiert. Der mit dem Gateanschluß verbundene Resonator enthält einen dielektrischen Resonator zum weiteren Stabilisieren> der Oszillatorfrequenz.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Mikrostreifen-Musterjaufweisende Schaltung zur Darstellung einer herkömmlichen Oszillatorschaltung mit einer Mikrostreifenschaltungj

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Fig. 2 eine zur Fig. 1 ähnliche Schaltung,bei dem der Drainanschluß eines FET's geerdet ist;

Fig. 5 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 4 ein Schaltbild zur Darstellung eines Beispiels einer Vorspannungsschaltung,die zur Erhöhung der Änderung der Vorspannung infolge von Tetnperaturänderungen dient;

Fig. 5» 6 Ausfuhrungsbeispiele einer Oszillatorschaltung, bei der eine positive Vorspannung dem Sourceanschluß des FET zugeführt wird;

Fig. 7 ein Schaltbild zur Erreichung einer stabilen Schwingung, bei dem ein Teil einer Vorspannungsschaltung durch den gleichen Widerstand gebildet ist;

Fig. 8 die Vorspannungsschaltung gemäß Fig. Y;

Fig. 9 eine ähnliche Vorspannungsschaltung wie Fig. 8,bei der die Temperaturabhängigkeit der Vorspannungsschaltung groß ist;

Fig.10 eine zur Fig. J ähnliche Oszillatorschaltung,die so geändert ist, daß eine positive Vorspannung am Sourceanschluß liegt;

Fig.11 ein Äquivalentschaltbild der Gate-Vorspannungsschaltung gemäß Fig. 10;

Fig.12 eine Vorspannungssehaltung, bei der ein gemeinsamer Widerstand zum Stabilisieren des Oszillators und zum Bestimmen der Vorspannung verwendet ist, um im wesentlichen unterschiedliche Widerstände abzuleiten;

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Fig. IJ> eine zur Fig. 7 ähnliche Oszillatorschaltung, bei dem ein unterschiedlicher Resonator am Gateanschluß angeschlossen ist;

Fig. 14 ein A'quivalentschaltbild der Oszillatorschaltung,

der
bei der/nit dem Gateanschluß verbundene Resonator einen dielektrischen Resonator aufweist;

Fig. 15 und 16 Schaltbilder von AusfUhrungsbeispielen einer Oszillatorschaltung, die einen dielektrischen Resonator zum Erreichen stabiler Schwingungen verwenden.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten herkömmlichen Oszillatorschaltungen wurden bereits erläutert.

Fig. J5 zeigt ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung. Wie bei der Schaltung gemäß Fig. 1 ist der Resonator 5 mit dem Gateanschluß 2 des FETs 1 verbunden, ist die RUckkopplungs-Mikrostreifenleitung 6 mit dem Sourceanschluß 5 verbunden und ist die Ausgangs-Mikrostreifenleitung 8 mit dem Drainansohluß 7 verbunden. Die Gate-Vorspannungssehaltung enthält eine Reihenschaltung aus einem Widers land 14,einem Varistor als temperaturempfindliche Halbleitereinrichtung und einem Widerstand 16, die zwischen einem Anschluß 13»an der die Vorspannungs-Versorgungsspannung anliegt und Erde oder Masse geschaltet ist, wobei die Drosselspule 4 zwischen de« verbindungs· punkt . zwischen dem Varistor I5 und dem Widerstand 16 und dem Gateanschluß 2 geschaltet ist. Eine Gatespannung V,,, die am Gateanschluß 2 liegt, ergibt sich aus der folgenden Gleichung:

( - V + V) R₂
B2

V = _ _t ₍₁₎

R_{1 +} R₂

mit R₁, R₂ = Widerstandswert des Widerstands 14 bzw. 16,

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- V = am Anschluß 13 anliegende Spannung, und = Spannungsabfall über dem Varistor I5.

Wenn die Spannung über dem Varistor I5 sich um Δ V_ß ändert, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, ergibt sich die dadurch ergebende Gatespannung V_Q' durch:

'G R₊IL. R+a. R ₊

Die Gatespannung ändert sich um ( A V-n R₂)/(Ri + Rp)» wenn die Spannung über den Varistor I5 sich um Δΐ_β ändert. Da sich die Spannung über dem Varistor I5 üblicherweise mit einer Änderung der Umgebungstemperatur ändert in einem Ausmaß von -3m V/K zeigt die Gatespannung eine Änderung von (- 3 R₂)Z(R₁ + R₂) mV/K.

Die Änderung der Oszillator- oder Schwingungsfrequenz aufgrund einer Änderung der Gatespannung hat sich im 10 GHz-Band zu - 50 MHz/V durch Versuche ergeben. Bei einer derartigen Oszillatorschaltung ergibt sich daher durch Wirkung des Varistors I5 aufgrund Änderungen der Umgebungstemperatur eine .Änderung der Oszillatorfrequenz bei Änderungen der 'Umgebungstemperatur durch ein Produkt aus 50 MHz/V und aus (- 3 R₂)ZC R₁₊R₂) . 10"³ vZK, d. h. zu 0,15 R₂Z(R₁ + MHzZK.

Andererseits ergatydie Änderung der Oszillatorfrequenz durch Änderungen der Impedanz des FET infolge einer Änderung

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der Umgebungstemperatur zu - 0,5 MHz/K, wie ein Versuch bei einer ähnlichen Schaltung ergab. Wenn folglich die Schaltung so aufgebaut ist, daß eine Änderung der Oszillatorfrequenz infolge einer Änderung der Vorspannung aufgrund einer Änderung der Ungebungstemperatur 0,5 MHz/K entspricht, ändert sich die Oszillatorfrequenz nicht trotz einer Änderung der Umgebungstemperatur. Um eine größere Änderung der Gatespannung aufgrund einer Änderung der Umgebungstemperatur zu erreichen, können mehrere Varistoren 15a, 15b, 15c, wie in Fig. h dargestellt, reihengeschaltet sein. Wenn η Varistoren I5 verwendet werden, ist die Änderung der Gatespannung aufgrund einer Änderung der Umgebungstemperatur umjien Paktor η vervielfacht. Folglich kann bei der erläuterten Oszillatorschaltung, bei der sich die Oszillatorfrequenz mit 0,5 MHz/K ändert, dann, wenn die Konstanten R, , Rp und η so gewählt sind, daß sie die Gleichung ((0,15 B₂)Z(R₁ + R₂)). η = 0,5 erfüllen, die Änderung der Oszillatorfrequenz aufgrund einer Änderung der Umgebungstemperatur beseitigt werden. Diese Kompensation durch die Vorspannungsschaltung ist auch auf eine Oszillatorschaltung anwendbar, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, die einen geerdeten Drainanschluß verwendet.

Fig.5 zeigt eine Oszillatorschaltung, bei der ein Endanschluß der Mikrostreifenleitung 6,die als Rückkopplungs impedanz wirkt und die mit dem Sourceanschluß 5 verbunden ist, nicht direkt geerdet ist sondern über einen Kondensator geerdet ist und bei der eine positive Vorspannung an den Sourceanschluß 5 über eine Drosselspule I9 angelegt ist. Bei dieser Anordnung kann eine positive Vorspannung gegenüber Masse an den Gateanschluß 2 angelegt werden derart, daß die erforderlichen SpannungsVersorgungen alle positive Spannungen

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erzeugen. Beim erläuterten Ausfiihrungsbeispiel wird die
Oszillatorfrequenz, die absinkt mit steigender Temperatur, dadurch kompensiert, daß die Gate-Vorspannung zum Erhöhen der Oszillatorfrequenz herabgesetzt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schaltungsaufbau auch so, daß
die Gate-Vorspannung mit ansteigender Umgebungstemperatur absinkt. Dazu ist, wie in Fig.5 dargestellt, ein Varistor 15' zwischen dem Verbindungspunkt zwischen der Drosselspule 4 und Erde geschaltet, im Gegensatz zum AusfUhrungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 4. Die Gatespannung V₁-,' ergibt sich durch folgende Gleichung:

ν ι _ ( V - V_R - A V.

^VG - § ü—z- + V_n + _Δν_Ώ

R₁ + R₂

j-T?

l ⁺ *2 R₁

^B ⁺ AV„

_f(V - V_B)R₂ I aV R

R₂ ⁽³⁾'

f(V - V_B)R₂ I aV

J B_2_ ₊ γ I ₊ AV₃

1 R₁ + R₂ ^B( R₁

mit V = am Anschluß 1]5 anliegende Spannung,
R₁, R₂ = Widerstandswert des Widerstands 14 bzw. 16, und £Vt3 = Änderung der Spannung über dem Varistor 15' aufgrund Unugebungstemperatür-Änderungen.

Folglich ändert sich die Gate-Vorspannung um ( Δ V_ß R₁ bei einer Änderung von Δ V_n und damit kann auch die

Jo

Änderung der Oszillatorfrequenz durch eine Änderung der
Umgebungstemperatur kompensiert werden, wie bei den zuvor

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erläuterten Ausführungsbeispielen. Um ' eine größere Änderung der Vorspannung zu erreichen, kann selbstverständlich wie erwähnt die Anzahl der Varistoren 15' erhöht werden.

Fig. 6 zeigt eine Oszillatorschaltung ähnlich der gemäß Fig. 5> bei der eine Mikrostreifenleitung 21 mit dem Gateanschluß 2 anstelle des Resonators 3 verbunden ist und wobei ein Resonator 31 sehr nahe der Mikrostreifenleitung 21 angeordnet ist. Der Resonator J>1 besitzt eine Gesamtlänge, die gleich der halben Wellenlänge bei der gewünschten Oszillatorfrequenz ist, wobei eine Hälfte der Gesamtlänge, d. h. ein Viertelwellenlängen-Abschnitt parallel zur Mikrostreifenleitung 21 angeordnet ist und uobei der andere Viertelwellenlängen-Abschnitt einen Resonator mit offenem Ende bildet. Die Kompensation bezüglich der Änderung der Oszillatorfrequenz aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur gemäß der Erfindung ist erreichbar unabhängig von der Ausbildung des mit dem Gateanschluß 2 verbundenen Resonators.

Fig. 7 zeigt ein weiteres AusfUhrungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Resonator 32, der ähnlich dem Resonator 3 gemäß Fig. 3 ausgebildet ist, mit dem Gateanschluß 2 verbunden und ist eine Leitung 22 parallel dazu angeordnet, wobei die Leitung 22 durch einen Widerstand 2£ abgeschlossen ist. Die Vorspannungsschaltung zum Anlegen der Gate-Vorspannung ist gegenüber der gemäß Fig. 3 etwas geändert. Die Reihenschaltung aus dem Widerstand 14, dem Varistor 15 und der Drosselspule 4 ist nämlich zwischen dem Stromversorgungs-Anschluß 13 für die Vorspannung und dem ßateanschluß geschaltet. Die übrigen Abschnitte sind in gleicher Weise ausgebildet wie bei der Schaltung gemäß Fig. 3· Die Gate-Vor-

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Spannungsschaltung dieser Schaltungsanordnung kann wie in Fig. 8 dargestellt wiedergegeben werden, da die Mikrostreifenleitung 22 für Gleichspannungen vernachlässigt werden kann. Die Lage der Verbindung zwischen der Drosselspule 4 in dieser Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der gemäß Fig. 3, jedoch wirkt die Vorspannungsschaltung gemäß Fig. 8 in der gleichen Weise wie die Vorspannungsschaltung gemäß Fig. 3» weil die am Gateanschluß 2 angelegte Spannung die gleiche ist, unabhängig von dem Einsetzungsort der Drosselspule 4, da die Vorspannung eine Gleichspannung ist. Folglich sind die Gleichungen (1 ) und (2) ebenso verwendbar, wobei R₂ der Widerstand des Widerstands 26 ist, und die Änderung der Oszillatorfrequenz aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur kann in gleicher Weise wie bei den zuvor erläuterten AusfUhrungsbeispielen kompensiert werden. Weiter können, wie bei dem AusfUhrungsbeispiel gemäß Fig. 4 ggf. mehrere Var_wistoren 15a, 15b, 15c verwendet werden, wie das in Fig. 9 dargestellt ist.

Der die Vorspannungsschaltung bildende Widerstand 26 bestimmt nicht nur die Vorspannung sondern hat auch eine nützliche Wirkung, wie das im folgenden erläutert wird. Da der Resonator 32 ein offenes Ende besitzt (nicht abgeschlossen ist) und eine Länge besitzt, die annähernd der Viertelwellenlänge der Oszillatorfrequenz entspricht, ist dessen Impedanz vom Gateanschluß 2 aus gesehen sehr gering nahe deitOszillatorfrequenz und erfüllt die Oszillator-Bedingung des FET 1. Weiter wird, wenn die charakteristische Impedanz der Mikrostreifenleitung 2 nahe dem Widerstandswert des Widerstands gewählt wird, die gleiche Wirkung wie wenn der Widerstand direkt mit dem Gateanschluß 2 verbunden ist erreicht, weshalb die Schaltungsanordnung auch so aufgefaßt werden kann, als ob lediglich der Widerstand 26 mit dem Gateanschluß 2 bei Frequenzen verbunden ist, die sich von der Resonanzfrequenz

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des Resonators 32 oder der Oszillatorfrequenz unterscheiden. Polglich wird eine parasitäre Impedanz, die die Oszillator-Bedingung bei unerwünschten Frequenzen erfüllt ungleich gebildet und wird das Problem, daß die Oszillatorfrequenz auf eine unerwünschte Frequenz springt, vermieden.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Sourceanschluß 5 des FETs 1 gleichstrommäßig schwimmend ausgebildet ist,durch einen Kondensator 18 und bei dem eine positive Vorspannung am Sourceanschluß 5 über eine Drosselspule 19 anliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.5, da die Gate-Vorspannung durch eine positive Spannung angesteuert ist, der Varistor 15' zum Ändern der Gate-Vorspannung aufgrund von Umgebungstemperatur-Änderungen zwischen dem Gateanschluß 2 und Masse bzw. Erde angeschlossen. Ein Kondensator 28 dient als Bypaß-Kondensator, der so wirkt, als ob die Mikrostreifenleitung 22 nur durch den Widerstand 26 abgeschlossen wäre bei einem Hochfrequenz-Signal. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Widerstand 26 wieder doppelte Funktion zur einerseits Verhinderung einer Schwingung bei einer unerwünschten Frequenz und andererseits als Spannungsteilerwiderstand zum Zuführen der Gate-Vorspannung. Fig. 11 zeigt lediglich die Gate-Vorspannungsschaltung der Oszillatorschaltung. Da die Drosselspule 4 für Gleichspannungen vernachlässigt werden kann, ist die Vorspannungsschaltung gemäß Fig. 11 äquivalent der Vorspannungsschaltung gemäß Fig. 5 oder 6, und eine Vorspannung, die durch die Gleichung (3) gegeben ist, wobei Rp dem Widerstandswert des Widerstands 26 entspricht, ist an den Gateanschluß 2 angelegt. Folglich wird eine Änderung der Oszillatorfrequenz aufgrund einer Änderung der Umgebungstemperatur kompensiert durch Ändern der Vorspannung in der gleichen Weise, wie bei den zuvor erläuterten AusfUhrungsbeispielen.

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Wie erläutert besitzt der Widerstand 26 doppelte Wirkung zum· einerseits Verhindern eines Springens der Oszillatorfrequenz und andererseits Bestimmen der Gate-Vorspannung. Wenn der gleiche Widerstand nicht für beide Funktionen oder Wirkungen verwendet werden kann, sondern ein geringerer Widerstand zum Verhindern des Springens der Oszillatorfrequenz und ein größerer Widerstand zum Sicherstellen einer notwendigen Höhe der Vorspannung und der Änderung der Vorspannung aufgrund Änderungen der Umgebungstemperatur erforderlich sind, kann der zwischen dem Gateanschluß 2 und Erde bzw. Masse eingesetzte Widerstand in zwei reihengeschaltete Widerstände 26a und 26b aufgetrennt werden, wie in Fig. 12 dargestellt, und kann deren Verbindungspunkt über einen Bypaß-Kondensator 28' geerdet werden. Diese Anordnung ist für ein Hochfrequenz-Signal äquivalent einer Schaltungsanordnung, bei der der Gateanschluß 2 über den Widerstand 26a geerdet ist, wobei die Vorspannung durch die Summe der Widerstandswerte aEer beiden Widerstände 26a, 26b bestimmt ist, da der Bypaß-Kondensator 28' für ,Gleich^-Komponentaider Vorspannung vernachlässigt werden kann.

Fig. 13 zeigt eine Osζillatorschaltung mit einem gemeinsamen Widerstand für einen Abschnitt oder Teil des Widerstands der Vorspannungsschaltung für die Gate-Vorspannung und einen Widerstand zur Stabilisierung des Oszillators, ähnlich der Schaltung gemäß Fig.7* bei der, anstatt den Resonator mit dem Gateanschluß 2 direkt zu verbinden, der Resonator 33 mit der Leitung 23 verbunden ist, die mit dem Gateanschluß verbunden ist, entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6. Das AusfUhrungsbeispiel gemäß Fig. 13 erreicht die gleiche Wirkung wie die zuvor erläuterten Ausführungsbeispiele,

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Der mit detn Gateanschluß 2 verbundene Resonator ist nicht auf die erläuterten AusfUhrungsbeispiele beschränkt, vielmehr können auch andere Anordnungen verwendet werden. Beispielsweise kann bei den Schaltungsanordnungen gemäß den Fig. 6 oder 15, bei denen die ..Mikrostreifenleitung 21 bzw. 23 mit dem Gateanschluß verbunden sind ein dielektrischer

einen Resonator, der dreidimensional durch/Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante gebildet ist anstelle der Mikrostreifenresonatoren 3I bzw. 33 verwendet werden. Fig.14 zeigt ein Ä'quivalentschaltbild einer derartigen Oszillatorschaltung, bei der die Vorspannungssehaitung nicht dargestellt ist. Es sind dargestellt eine Mikrostreifenleitung 24, die mit dem Gateanschluß des FET la verbunden ist, und ein dielektrischer Resonator 34, der in einer Stellung angeordnet ist, die vom Gateanschluß um einen Abstand 1 beabstandet ist. Der dielektrische Resonator 34 weist einen dreidimensionalen dielektrischen Körper auf, wie ein Parallelepiped, ein Quader oder ein Zylinder und bildet einen Reso-

e inem
na tar ähnlich/Hohlraumresonator abhängig von der Form und Größe des Körpers. Die Mikrostreifenleitung 24,mit der der Resonator 34 gekoppelt ist, ist äquivalent einer Schaltung, die an der Stellung oder Lage des Resonators 34 durch einen LC-Serienresonanzschaltung kurzgeschlossen ist, die die Resonanzfrequenz des Resonators besitzt. Die Impedanz bei der Resonanzfrequenz^vom Gateanschluß des FET la in die Mikrostreifenleitung 24 gesehen, ändert sich auf diese Weise mit dem Abstand 1 zur Lage oder Stellung des dielektrischen Resonators 34. Weiter sind eine RUckkopplungs impedanz 5I» die mit dem Sourceanschluß des FET la und eine Lastimpedanz, die mit dem Drainanschluß des FET la verbunden sind,dargestellt.

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Dureh so Einstellen der Riickkopplungs impedanz 51» daß die Eingangsimpedanz des FET la vom Gateanschluß gesehen einen negativen Widerstandswert besitzt, und durch so Wählen des Abstands 1 zum dielektrischen Resonator 34, daß die Impedanz der Mittelstreifenleitung 24 vom GateanschluS gesehen die folgenden Bedingungen erfüllt, . kann die Schaltung bei der Resonanz».frequenz des dielektrischen Resonators 3^ schwingen. Die Oszillator- oder Schwingungsbedingung ergibt sich durch R* £ R,, wobei die Impedanz des FET la vom GateanschluS aus gesehen = gegeben ist dureh Z, = - R. + j X₁ und wobei die Impedanz der Mikrostreifenleitung 24 vom Gateanschluß aus gesehen gegeben ist durch Z, = R^ - j X,. Um die obige Bedingung zu erfüllen, kann der Abstand 1 vom Gateanschluß zum Resonator 34 so gewählt werden, daß er annähernd m λ /2 ist, wobei m ganzzahlig ist und λ die Wellenlänge bei der Resonanzfrequenz des Resonators ist. Da der dielektrische Resonator 3^ eine sehr hohe Resonanzgüte (Q) besitzt, wird die Stabilität der Oszillatorfrequenz weiter verbessert durch Verwenden des dielektrischen Resonators 3^ als den mit dem Gateanschluß verbundenen Resonator.

Fig. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Oszillatorschaltung mit einem dielektrischen Resonator, der mit der Gate-Leitung verbunden ist. Eine Leitung 24, an die der dielektrische Resonator 34 angekoppelt ist, ist mit dem Gateanschluß 2 des FET 1 verbunden und eine Xeitung 24* ist mit dem Ende der Leitung 24 Über einen Gleichspannungsbloekier-Kondensator 41 verbunden. Die Leitung 24* ist durch einen Blind- oder Scheinwiderstand 36 abgeschlossen. Durch Wählen des Widerstandswertes des Scheinwiderstands 36 derart, daß er gleich der charakteristischen Impedanz der Leitung 24 und 24' ist, enthält die Impedanz vom Gateanschluß aus gesehen lediglich den Scheinwiderstand 36 bei Frequenzen, die sich von der Resonanzfrequenz des dielektrischen Resonators 34 unterscheiden. Wenn der Scheinwiderstand 36 nicht vorgesehen ist, M^ft^iprApitynse¹¹ 24 und 24'

verschiedene Resonanzschaltungen mit verschiedenen Resonanzfrequenzen blinden, jedoch wenn der Scheinwiderstand 36 vorgesehen ist, wird eine stabile Schwingung erreicht, da keine parasitären Resonanzschaltungen anstatt der Resonanzschaltung des dielektrischen Resonators 34 gebildet wird. Der Widerstandswert kann in der Größenordnung von 50 bis 200 Δ liegen. Da keine parasitären Resonanzfrequenzen bestehen, kann die Drosselspule der Vorspannungsschaltung unter Berücksichtigung lediglich der Resonanzfrequenz des dielektrischen Resonators 34 bestimmt werden, d. h. der Impedanz bei Frequenzen nahe der gewünschten oder Soll-Oszillatorfrequenz, wodurch der Aufbau der Schaltungsanordnung vereinfacht ist.

Ein mit dem Drainansehluß 7 verbundener Impedanzwandler kann ein üblicherweise bei Mikrost reifen-Technik verwendeter sein und führt eine Impedanzanpassung für eine Last 54 durch, wenn Leitungen unterschiedlicher charakteristischer Impedanzen miteinander verbunden werden. Weiter ist ein Stabilisierfilter 91 vorgesehen zum Sperren eines Res onanzf requenz Signals , und wird eine Drain-Vorspannung an einen Anschluß angelegt, die dem DrainansehluS 7 zugeführt wird. Weiter ist ein Gleichspannungsblockier-Kondensator IO' vorgesehen, um zu verhindern, daß die Vorspannungen den Lastwiderstand 54 angelegt wird.

Eine Gate-Vorspannung wird von einem Anschluß I3' über die mit der Leitung 24 verbundene Drosselspule 4 zugeführt. Wenn der dielektrische Resonator 34 verwendet wird, wird ein Oszillatorausgangssignal stabiler Frequenz erreicht wegen der hohen Güte (Q}_/Jedoch kann sich die Oszillatorfrequenz ändern aufgrund der Temperaturcharakteristik des dielektrischen

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Resonators, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert. Durch Zuführen der Gate-Vorspannung an den Anschluß I3' über die erläuterte Temperaturkompensations-Vorspannungsschaltung abhängig von der Temperaturcharakteristik der Oszillatorfrequenz kann eine stabilere Oszi11atorschaltung vorgesehen werden. Zur Änderung der Polarität der Änderung der Vorspannung aufgrund von Temperaturänderungen können die Varistoren 15a, 15b, 15c in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4, beispielsweise, näher zur Masse oder Erde eingesetzt werden, als der Verbindungspunkt der Drosselspule 4.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 15 kann, wenn ein Scheinwiderstand 36 direkt mit der Leitung 24 verbunden ist und wenn der Gleichspannungsblockier-Kondensator 41 und die Leitung 24' weggelassen sind sowie ein Widerstand und ein Varistor an den Anschluß 13' in der gleichen Weise wie in Fig. 7 dargestellt, angeschlossen sind, der Scheinwiderstand 36 gemeinsam verwendet werden als Spannungsteilerwiderstand für die Vorspannungsschaltung.

Fig.l6 zeigt eine Oszillatorschaltung, bei der ein Scheinwiderstand auch als Drosselspule wirkt, weshalb eine besondere Drosselspule weggelassen ist. Diese Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der gemäß Fig. I5 dadurch, daß ein Scheinwiderstand 46 anstelle der Drosselspule 4 mit der Leitung 24 verbunden ist, die mit dem Gateanschluß 2 verbunden ist, wobei das der Spannungsversorgung nähere Ende des Scheinwiderstands 46 über einen Bypaß-Korudensator 38 geerdet ist und wobei die Leitung 24', der Gleichspannungsblockier-Kondensator 41 und der Scheinwiderstand 36, der zwischen der Leitung 24 und Masse oder Erde angelegt ist, weggelassen sind.

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Die verbleibenden Teile sind genau die gleichen. Bei dieser Anordnung kann die Oszillatorschaltung ohne Verwendung irgendwelcher Spulen-Bauelemente aufgebaut werden.

Auch bei diesem AusfUhrungsbeispiel kann durch Anlegen der Gate-Vorspannung über eine Spannungsteilerschaltung mit einem Widerstand und einer temperaturempfindlichen Halbleitereinrichtung, wie einem Varistor, wie anhand der zuvor erläuterten AusfUhrungsbeispiele beschrieben, die Temperaturabhängigkeit der Oszillatorfrequenz auf zumindest einen sehr geringen Wert verringert werden.

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Claims

Ansprüche

IJ SHP-Band-Oszillatorschaltung mit einem Feldeffekttransistor (FET), mit einer Resonanzschaltung, die mit dessen Gateanschluß gekoppelt ist, um eine Rückkopplung zwischen deren Ausgangsanschluß und dem Gateanschluß zu erreichen zum Schwingen bei einer Frequenz, die annähernd der Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung gleich ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine Spannungsteilerschaltung vorgesehen ist mit einem Festwiderstand (14, 16, 26, 26a, 26b) und mit einer temperaturempfindlichen Halbleitereinrichtung (Varistor 15, 15', 15a, 15b, 15c) zur Erzeugung einer Teilspannung, die sich mit Änderungen der Umgebungstemperatur ändert, und

daß die Teilspannung dem Gateanschluß (2) des FET (1) als Vorspannung zugeführt ist zum Kompensieren der Änderung der Oszillatorfrequenz aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur.
2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzschaltung eine Mikrostreifenleitung (3, 32) mit offenem Ende besitzt, deren Länge etwa der Viertelwellenlänge der Soll-Oszillatorfrequenz entspricht, die. mit dem Gateanschluß (2) verbunden ist.
3· Osζiliatorsohaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (26, 26a, 26b, 36, 46) mit dem Gateanschluß (2) verbunden ist, an dem die Resonanzschaltung angekoppelt ist.
81 - (A 2825-02) -MeF 8 0 9 8 31/0911 ORIGINAL INSPECTED
4. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Mikrostreifenleitung (21, 22, 23, 24) mit dem Gateanschluß (2) verbunden ist, daß ein Resonator (31, 32, 33, 34) mit der Leitung (21, 22, 23, 24) gekoppelt ist, daß ein Abschlußende der Leitung (21, 22, 23, 24) über einen Widerstand (2β, 26a) geerdet ist, and daß der Widerstand (26, 26a) gemeinsam als Bauelement der Spannungsteilerschaltung verwendet ist, die die Gate-Vorspannung zuführt.
5. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzschaltung eine Mikrostreifenleitung (24) aufweist, die mit dem Gateanschluß (2) verbunden ist, sowie einem dreidimensionalen dielektrischen Körper (34) nahe der Mikrostreifenleitung (24 ).
6. Oszillatorschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endabschluß der Mikrostreifenleitung (24) über einen Widerstand (36, 46) geerdet ist.

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