DE2803846C2

DE2803846C2 - Zentimeterwellen-Oszillatorschaltung mit einem Feldeffekttransistor

Info

Publication number: DE2803846C2
Application number: DE2803846A
Authority: DE
Inventors: Keiro Shinkawa; Hiroji Shoyama; Chuichi Yokohama Sodeyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-01-31
Filing date: 1978-01-30
Publication date: 1986-01-30
Also published as: DE2803846A1; US4187476A

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die MikrostripleitunE an ihrem anderen Anschlußende durch einen Widerstand (26, 26a, 36, 46) abgeschlossen 1st, dessen Widerstandswert ungefähr gleich dem Wellenwiderstand der Mikrostripleitung 1st.

2. Zentimeterwellen-Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschaltung einen Spannungsteller aus einer temperaturempfindlichen Halbleitereinrichtung (IS, 15', I5a-c) und einem Festwiderstand (14, 16, 26, 26α, 26Λ) aufweist.

3. Zentimeterwellen-Oszillatorschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator durch einen dielektrischen Körper (34) nahe der Mikrostripleitung (24) gebildet 1st (Fig. 10-Fig. 12).

4. Zentimeterwellen-Oszillatorschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator (32; 33) eine weitere Mikrostripleitung darstellt, die mit der Mikrostripleitung (22; 23) gekoppelt ist (F I g. 3, 6 und 9).

5. Zentimeterwellen-Oszillatorschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der an das andere Anschlußende der Mikrostripleitung angeschlossene Widerstand (26; 46) gleichzeitig Bestandteil der Vorspannnungsschaltung 1st (Flg. 6 und 12).

Die Erfindung betrifft eine Zentimeterwellen-Oszillatorschaltung mit einem Feldeffekttransistor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Oszillatorschaltung 1st insbesondere als Überlagerungsoszillator eines Zentimeterwellen·

■"' Empfängers geeignet, z. B. beim Empfang von Fernseh-Zentlmeterwellen.

Eine bekannte Oszillatorschaltung (vgl. M. Maeda et al »Design and Performance of X-Band Oscillators with GaAs Schottky-Gate Fields-Effect Transistors« IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. MTT-23, No. 8, August 1975, S. 661-665, Insbesondere Fig. 3b und 7) mit einem FET (Feldeffekttransistor) 1st In F1 g. 1 dargestellt und zeigt eine Mlkrostrelfenleltungen verwendende Schaltung. Es

*' sind dargestellt ein FET 1 einer Form, die zur Verwendung in einer Mikrostrelfenschaltung geeignet ist, mit einem Gateanschluß 2, mit einem Sourceanschluß S und mit einem Drainanschluß 7. Der Gateanschluß 2 weist eine Länge auf, die annähernd gleich einer Viertelwellenlänge der gewünschten Oszillatorfrequenz Ist, und 1st mit einem Resonator 3 verbunden, der eine Mlkrostreifenleltung mit offenem Ende aufweist. Von einer (nicht dargestellten) Vorspannungsschaltung 1st eine Vorspannung am Gateanschluß 2 angelegt über eine Drosselspule

;^; 4. Der Sourceanschluß S 1st mit einer Mlkrostreifenleltung 6 verbunden, deren Anschlußende mit Masse verbunden Ist und die als Rückkopplungsschaltung wirkt. Das Anschlußende der Mikrostrelfenschaltung 6 ist verbunden mit einem Leiter an der Rückseite eines Substrats, das einen Mlkrostrelfen an einem seiner Enden bildet, oder geerdet durch Verbindung mit einem leitfähigen Gehäuse, wie das üblicherweise bei Mlkrostrelfenschaltungen der Fall ist, was In der Zeichnung durch das üblicherweise verwendete Erdungssymbol dargestellt Ist. In allen Figuren der Zeichnung sind Erdungsabschnttte In ähnlicher Welse dargestellt. Der Drainanschluß 7 ist mit einer Mlkrostreifenleltung 8 verbunden, die ein Oszillator-Ausgangssignal führt. Die Ausgangsslgnal-Mlkrostrelfenleltung 8 1st in der Mitte geteilt, wobei die jeweiligen Hälften über einen Kondensator 10 verbunden sind, um eine gleichstrommäßige Trennung von der folgenden Stufe zu erzielen. Eine Vorspannung wird dem Drainanschluß 7 über eine Drosselspule 9 von einer (nicht dargestellten) Vorspannungsschaltung zuge-

Bei einer derart aufgebauten Schaltung erfolgt eine Rückkopplung vom Drainanschluß 7 zum Gateanschluß 2 über die Rückkopplungsschaltung bzw. die Mikrostrelfenschaltung 6, die mit dem Sourceanschluß S verbunden 1st, derart, daß die Schaltung auf der Resonanzfrequenz des Resonators 3 schwingt, der mit dem Gateanschluß 2 verbunden 1st. Bei dieser Oszillatorschaltung ist üblicherweise eine negative Vorspannung an den Gatean-

<·'' Schluß 2 angelegt.

Bei einer derartigen Oszillatorschaltung kann der FET 1 auch mit geerdetem Drainanschluß 7 ausgebildet sein, wie das in Flg. 2 dargestellt 1st. Bei dem Aufbau mit geerdetem Drainanschluß 7 1st kein äußerer Rückkopplungsweg erforderlich, da der Grad der Rückkopplung zwischen Gate und Source im FET 1 hoch 1st. Folglich kann, wie in Flg. 2 dargestellt, der Drainanschluß 7 geerdet und eine Ausgangs-Mlkrostrelfenieltung 11 an

'■' den Sourceanschluß 5 angeschlossen werden. Der Kondensator 10 Ist in der Ausgangs-Mlkrostrelfenieltung 11 zur Gleichstrom-Trennung zwischengeschaltet. In dieser Spannung sind negative Spannungen erforderlich für die an den Gateanschluß 2 über die Drosselspule 4 und für die an den Sourceanschluß 5 über eine Drosselspule 12 angelegten Vorspannungen.

Bel den In F1 g. 1 und 2 dargestellten Oszillatorschaltungen Ist die Schwingungsbedingung durch eine Beziehung zwischen den Impedanzen des FET 1 und des Resonators 3 In bezug auf den Gateanschluß 2 gegeben. Wie üblich, ändert sich die Impedanz einer Leitung mit offenem Ende abhängig von einer Beziehung zwischen der Länge der Leitung und der Wellenlänge und abhängig von der Frequenz. Weiter gibt es viele (nicht nur eine) Frequenzen, durch die die gleiche Impedanz auftreten kann. Folglich kann, wenn sich die Impedanz des s FET durch Änderung der Umgebungstemperatur ändert, die Oszillatorfrequenz sich stark ändern oder auf eine unerwünschte Frequenz springen.

Schließlich ist eine Oszillatorschaltungsanordnung der eingangs genannten Art (allerdings ohne nähere Angabe des Frequenzbereichs) bekanntgeworden (vgl. BE-PS 7 05 149), bei der die Kompensation der Umgebungstemperatur-Änderungen im Source.-K.rels des Oszillator-Feldeffekttransistors mittels eines weiteren Feld- i< > effekttcTiaslstors als Halbleitereinrichtung er folgt.

Aus der DE-OS 18 10 274 ist eine Einrichtung zum Begrenzen temperaturbedingter Frequenzschwankungen eines quarzgesteuerten Hochfrequenzoszillators auf einen vorgegebenen Frequenzbereich bei Schwankungen der Raumtemperatur, die mit einer Heizvorrichtung versehen 1st bekannt, die Ihrerseits von einer Regelschaltung derart gesteuert wird, daß sie die Umgebungstemperatur des Oszillator-Quarzes konstanthält; die Regelschaltung weist dabei einen Spannungsteller auf, der unter anderem einen Festwiderstand und ein temperaturabhängiges Bauelement, nämlich einen Heißleiter, enthält.

Aus der DE-OS 25 33 459 Ist eine integrierbare Mikrowellenschaltung, die Insbesondere Streifenleiter aufweist bekannt.

Demgegenüber 1st es Aufgabe der Erfindung, die Oszillatorfrequenz einer Zentlrneterwellen-Oszlllatorschal- ?" tungsanordnung der eingangs genannten Art stabil gegenüber Umgebungstemperatur-Änderungen zu halten und ein Springen der Oszillatorfrequenz zu vermeiden. Eine derartige Oszillatorschaltungsanordnung soll insbesondere als Überlagerungsoszillator in einem Empfänger zum Empfang von Fernseh-Zentimeterwellen geeignet sein.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Tell des ^ Patentanspruchs 1.

Da also erfindungsgemäß die Impedanz der Mikrostreifenleitung, bezogen auf den Gateanschluß des Feldeffekttransistors, lediglich gleich dem an das Anschlußende der Mikrostreifenleitung angeschlossenen Widerstand bei Frequenzen 1st, die von der Resonanzfrequenz des mit der Mikrasireifenschaiiung gekoppelten Resonators verschieden sind, können sich keine parasitären Resonatoren ausbilden, d. h. die Resonanzfrequenz i" springt nicht auf eine von der Sollfrequenz voll!? verschiedene Frequenz, weshalb stabile Schwingungen selbst bei Änderungen der Umgebungstemperatur und/oder Versorgungsspannung unterhalten werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der nach dem Patentanspruch 3 vorzugsweise verwendete dielektrische Resonator weist eine besonders hohe . Güte auf, so daß die angestrebte gute Stabilität der Oszillatorfrequenz welter verbessert wird. :>?

Die Lehre nach dem Patentanspruch 4 1st baulich besonders einfach. Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt Flg. 1 Mikrostripleitungen aufweisende Schaltung zur Darstellung einer bekannten Oszillatorschaltung; Flg. 2 eine Flg. 1 ähnliche Schaltung, bei der der FET-Dralnanschluß geerdet 1st;

Fig. 3 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels, bei dem zur Erreichung stabiler Schwingungen ein Wider- 4u stand vorgesehen 1st, der gleichzeitig Teil einer Vorspannungsschaltung ist;

Flg. 4 die Vorspannungsschaltung für Flg. 3; Fig. 5 eine ähnliche Vorspannungsschaltung (wie In Flg. 4);

Flg. 6 eine FU. 3 ähnliche Oszillatorschaltung, die so geändert Ist, daß eine positive Vorspannung am Sourceanschluß Hegt;

Flg. 7 ein Ersatzschaltbild der Gate-Vcrspannungsschaltung gemäß Fig. 6; Flg. 8 eine weitere Vorspannungsschaltung;

Flg. 9 eine Flg. 3 ähnliche Oszillatorschaltung, bei der ein anderer Resonator mit dem Gateanschluß gekoppelt Ist;

Flg. 10 ein Ersatzschaltbild der Oszillatorschaltung, bei der der mit dem Gateanschluß verbundene Resonator 5» einen dielektrischen Resonator aufweist;

Fig. 11 und 12 Schaltbilder von Ausführungsbeispielen einer Oszillatorschaltung, die einen dielektrischen Resonator zum Erreichen stabiler Schwingungen verwendet.

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

FI g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel 1st ein Resonator 32 mit dem Gateanschluß 2 verbunden und eine Leitung 22 parallel, dazu angeordnet, wobei die Leitung 22 durch einen Widerstand 26 abgeschlossen 1st. Die Vorspannungsschaltung zum Anlegen der Gate-Vorspannung besteht aus einer Reihenschaltung eines Widerstandes 14 eines Varistors IS und einer Drosselspule 14 und 1st zwischen dem Stromversorgungs-Anschiuß 13 für die Vorspannung und dem Gateanschluß 2 geschaltet.

Die Gate-Vorspannungsschaltung dieser Schaltungsanordnung kann wie in Flg. 4 dargestellt ausgeführt v> werden, da die Mikrostreifenleitung 22 für Gleichspannungen vernachlässigt werden kann.

Die am Gateaanssschluß 2 angelegte Spannung 1st unabhängig vom Ort der Drosselspule 4 in der Schaltung, da die Vorspannung eine Gleichspannung ist. Eine Gatespannung V₀, die am Gateanschluß 2 liegt, ergibt sich aus der folgenden Gleichung:

mit R₁₁R₂ = Widerstandswert des Widerstands 14 bzw. 26,

- V = am Anschluß 13 anliegende Spannung, und :

V_B - Spannungsabfall über dem Varistor 15.

Wenn die Spannung über dem Varistor 15 sich um AV₈ ändert, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, ergibt sich die dadurch ergebende Gatespannung Vq zu:

_v. _ (. _B+AV_B)R₂ _ (V + V₈) R₂ AV_bR₂

τ Q —~ ^——————————— __ ________________ -j- _____________ 121

(- V+ V_B+AV_B)	Ri	(- V -	*■ Vb)	, ΔΥ_Β	Ri
R₁ + R₂		R₁	+ Ri	R₁ +

Die Gatespannung ändert sich um (AV₈ R₁)Z(R,+ R₁), wenn die Spannung am Varistor 15 sich um AV₈ f:

ändert. Da sich die Spannung am Varistor 15 üblicherweise mit der Umgebungstemperatur ändert zu - 3m VZK, zeigt die Gatespannung eine Änderung von (- 3 R₁)Z(R, + R₁) mV IK. "J,

'? Die Änderung der Oszillatorfrequenz 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 15 aufgrund Änderungen der Umgebungstemperatur eine Änderung der Oszillatorfrequenz bei Änderungen der Umgebungstemperatur durch das Produkt aus 50 MHz/ V und aus (- 3 Rz)Z(R, +R₁) ■ 10-³ VIK, d. h. zu 0,15 R₁I(R, + R₁) MHzIK.

Andererseits ergab steh die Änderung der Oszillatorfrequenz durch Änderungen der Impedanz des FET's infolge einer Änderung der Umgebungstemperatur zu - 0,5 MHzIK, 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 Umgebungstemperatur 0,5 MHzIK entspricht, ändert sich die Oszillatorfrequenz nicht trotz einer Änderung der Umgebungstemperatur. Um eine größere

^;i Änderung der Gatespannung aufgrund einer Änderung der Umgebungstemperatur zu erreichen, können mehrere Varistoren 15a, 156, 15c, wie in Fig. 5 dargestellt. In Reihe geschaltet sein. Wenn η Varistoren 15 verwendet werden, ist die Änderung der Gatespannung aufgrund einer Änderung der Umgebungstemperatur um den Faktor π vervielfacht. Folglich kann bei der erläuterten Oszillatorschaltung, bei der sich die Oszillatorfrequenz mit 0,5 MHzIK ändert, dann, wenn die Konstanten R₁, R₁ und η so gewählt sind, daß sie die Gleichung (0,15

"i R₁)I(R, + R₁) ■ n = 0,5 erfüllen, die Änderung der Oszillatorfrequenz aufgrund einer Änderung der Umgebungs- r

temperatur 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.

Der zur Vorspannungsschaltung gehörende Widerstand 26 bestimmt nicht nur die Vorspannung, sondern zeigt auch den folgenden Vorteil: Da der Resonator 32 nicht abgeschlossen ist und eine Länge aufweist, die annähernd der Viertelwellenlänge der Oszillatorfrequenz entspricht, ist seine Impedanz, vom Gateanschluß 2 aus gesehen, nahe der Oszillatorfrequenz sehr gering, d. h. sie erfüllt die Schwingungs-Bedingung des FET 1. Welter wird, wenn der Wellenwiderstand der Mlkrostrelfenleltung 22 nahe dem Widerstandswert des Widerstands 26 gewählt wird, die gleiche Wirkung, wie wenn der Widerstand 26 direkt mit dem Gateanschluß 2 verbunden wäre, erreicht, weshalb die Schaltungsanordnung auch so aufgefaßt wenden kann, als ob lediglich der Widerstand 26 mit dem Gateanschluß 2 bei Frequenzen verbunden ist, die sich von der Resonanzfrequenz des Resonators 32 oder der Oszillatorfrequenz unterscheiden. Folglich wird eine parasitäte Impedanz, die die Oszillator-Bedingung bei unerwünschten Frequenzen erfüllt, kaum gebildet und so das Problem, daß die Oszillatorfrequenz auf eine unerwünschte Frequenz springt, vermieden.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Sourceanschluß 5 des FET's 1 gleichstrommäßig erdfrei gemacht ist durch einen Kondensator 18 und bei dem eine positive Vorspannung am Sourceanschluß 5 über eine Drosselspule 19 anliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, 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 für ein Hochfrequenz-Signal wirkt, als ob die Mikrostrelfenleitung 22 nur durch den Widerstand 26 abgeschlossen wäre. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Widerstand 26 wieder die Doppel-Funktion einerseits der Verhinderung einer Schwingung bei einer unerwünschten Frequenz und andererseits eines Spannungsteilerwiderstands zum Zuführen der Gate-Vorspannung.

Die Gatespannung Vq ergibt sich durch folgende Gleichung:

R₁

R₂ Ri + R₂

R₁ + R₂

mit V = am Anschluß 13 anliegende Spannung,

Ru R₂ = Widerstandswert des Widerstands 14 bzw. 26, und AVb = Änderung der Spannung am Varistor 15' aufgrund Umgebungstemperatur-Änderungen.

Folglich ändert sich die Gate-Vorspannung um (AV₈ Rt)Z(R₁ + R₂) bei einer Änderung von AV₈ und damit kann auch die Änderung der Oszillatorfrequenz durch eine Änderung der Umgebungstemperatur kompensiert werden, wie bei den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen. Um eine größere Änderung der Vorspannung zu erreichen, kann selbstverständlich wie erwähnt die Anzahl der Varistoren 15' erhöht werden.

Flg. 7 zeigt lediglich die Gate-Vorspannungsschaltung der Oszillatorschaltung. Da für Gleichspannungen die s Drosselspule 4 vernachlässigt werden kann, ergibt sich eine Vorspannung, die durch die Gleichung (3) gegeben ist.

Folglich wird eine Änderung der Oszillatorfrequenz aufgrund einer Änderung der Umgebungstemperatur kompensiert durch Ändern der Vorspannung in der gleichen Welse wie bei den zuvor erläuterten Ausführungs-. belsplelen. ι ο

Wie erläutert, zeigt der Widerstand Ϊ6 die Doppel-Wirkung einerseits des Verhlnderns eines Sprlngens der Oszillatorfrequenz und andererseits des Festlegens der Gate-Vorspannung. Wenn der gleiche Widerstandswert nicht für beide Funktionen oder Wirkungen verwendet werden kann, sondern ein geringerer Widerstandswert zum Verhindern des Sprlngens der Oszlllatorfrequenz und ein größerer Widerstandswert zum Sicherstellen einer notwendigen Höhe der Vorspannung und der Änderung der Vorspannung aufgrund Änderungen der Umge- i> bungstemperatur erforderlich sind, kann der zwischen dem Gateanschluß 2 und Erde bzw. Masse eingesetzte Widerstand In zwei Relhen-Wlderstände 26a und 26b aufgetrennt werden, wie In Flg. 8 dargestellt, und kann deren Verbindungspunkt über einen Bypaß-Kondensator 28' geerdet werden. Diese Anordnung ist für Hochfrequenz-Signale einer Schaltungsanordnung äquivalent, bei der der Gateanschluß 2 über den Widerstand 26a geerdet 1st, wobei die Vorspannung durch die Summe der Widerstandswerte der beiden Widerstände 26a, 266 :« bestimmt 1st, da der Bypaß-Kondensator 28' für Gleichspannungs-Anteile der Vorspannung vernachlässigt werden kann.

: Fig. 9 zeigt eine Oszillatorschaltung mit einem gemeinsamen Widerstand als Teil-Widerstand der Vorspannungsschaltung für die Gate-Vorspannung und als Widerstand zur Stabilisierung des Oszillators, ähnlich der Schaltung gemäß Flg. 3, bei der, anstatt den Resonator mit dem Gateanschluß 2 direkt zu verbinden, der Reso- :s nator 33 mit der Leitung 23 verbunden Ist, die mit dem Gateanschluß 2 verbunden 1st.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Flg. 9 erreicht die gleiche Wirkung wie die zuvor erläuterten Ausführungsbeispiele. Der mit dem Gateanschluß 2 verbundene Resonator kann einen anderen Aufbau als In den erläuterten Ausführungsbeispielen aufweisen. Beispielsweise kann bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 9, bei der die Mlkrostrelfenleltung 23 mit dem Gateanschluß 2 verbunden ist ein dielektrischer Resonator, der dreidlmenslo- Mi nal durch einen Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante gebildet 1st, anstelle des Mlkrostrelfenresonators 33 verwendet werden. Flg. 10 zeigt ein Ersatzschaltbild einer derartigen Oszillatorschaltung, bei der die Vorspannungsschaltung nicht dargestellt 1st. Es sind dargestellt eine Mikrostreifenleltung 24, die mit dem Gateanschluß des FET la verbunden Ist, und ein dielektrischer Resonator 34 in einem Abstand / vom Gateanschluß. Der dielektrische Resonator 34 weist einen dreidimensionalen dielektrischen Körper auf, wie ein Parallelepiped, .i> einen Quader oder einen Zylinder, und bildet einen Resonator ähnlich einem Hohlraumresonator, abhängig von der Form und Größe des Körpers. Die Mlkrostrelfenleitung 24, mit der der Resonator 34 gekoppelt 1st, 1st äquivalent einer Schaltung, die am Ort des Resonators 34 durch eine LC-Serlenresonanzschaltung mit der Resonanzfrequenz des Resonators kurzgeschlossen 1st. Die Impedanz bei der Resonanzfrequenz, vom Gateanschluß des FET la zur Mlkrostrelfenleltung 24 hin, ändert sich auf diese Weise mit dem Abstand / zum Ort des dlelektrl- *t sehen Resonators 34. Welter sind eine Rückkopplungsimpedanz 51 am Sourceanschluß des FET la und eine Lastimpedanz am Drainanschluß des FET la dargestellt. Durch Einstellen der Rückkopplungsimpedanz 51 derart, daß die Eingangsimpedanz des FET la, vom Gateanschluß 2 gesehen, einen negativen Widerstandswert aufweist, und durch Wahl des Abstands / zum dielektrischen Resonator 34 derart, daß die Impedanz der Mlkrostrelfenleltung 24, vom Gateanschluß 2 gesehen, die folgenden Bedingungen erfüllt, kann die Schaltung a> bei der Resonanzfrequenz des dielektrischen Resonators 34 schwingen. Die Schwingungsbedingung ergibt sich durch R₁^ R₁, wobei die Impedanz des FET la, vom Gateanschluß aus gesehen, gegeben ist durch Zp - Λ, +j X, und wobei die Impedanz der Mikrostreifenleltung 24, vom Gäteanschluß aus gesehen, gegeben ist durch Zi=Rj-X₁, Um die obige Bedingung zu erfüllen, kann der Abstand / vom Gateanschluß zum Resonator 34 so gewählt werden, daß er annähernd mX/2 1st, wobei m ganzzahlig 1st und λ die Wellenlänge bei der Resonanzfre- so quenz des Resonators 1st. Da der dielektrische Resonator 34 eine sehr hohe Resonanzgüte (Q) aufweist, wird die Stabilität der Oszillatorfrequenz weiter verbessert durch Verwenden des dielektrischen Resonators 34 als mit dem Gateanschluß 2 verbundenen Resonator.

Flg. II zeigt ein Ausführungsbelsplel einer Oszillatorschaltung mit einem dielektrischen Resonator, der mit der Gate-Leitung verbunden 1st Eine Leitung 24, an die der dielektrische Resonator 34 angekoppelt ist, ist mit ;< dem Gateanschluß 2 des FET 1 verbunden, und eine Leitung 24' ist mit dem Ende der Leitung 24 über einen Koppel-Kondensator 41 verbunden. Die Leitung 24' 1st durch einen Lastausglelchs-Widerstand 36 abgeschlos- : sen. Durch Wahl des Widerstandswertes des Widerstands 36 derart, daß er gleich dem Wellenwiderstand der Leitung 24 und 24' 1st, enthält die Impedanz, vom Gateanschluß 2 aus gesehen, lediglich den Widerstandswert des Widerstands 36 bei Frequenzen, die sich von der Resonanzfrequenz des dielektrischen Resonators 34 unter- m scheiden. Wenn der Widerstand 36 nicht vorgesehen ist, können die Leitungen 24 und 24' verschiedene Resonanzschaltungen mit verschiedenen Resonanzfrequenzen bilden, jedoch wenn der Widerstand 36 vorgesehen 1st, wird eine stabile Schwingung erreicht, da keine parasitären Resonanzschaltungen zusätzlich zur Resonanzschaltung des dielektrischen Resonators 34 gebildet wird. Der Widerstandswert kann In der Größenordnung von 50 bis 200 Ω liegen. Da keine parasitären Resonanzfrequenzen bestehen, kann die Drosselspule der Vorspannungs- r.s schaltung unter Berücksichtigung lediglich der Resonanzfrequenz des dielektrischen Resonators 34 gewählt werden, d. h. der Impedanz bei Frequenzen nahe der gewünschten oder Soll-Oszillatorfrequenz, wodurch der Aufbau der Schaltungsanordnung vereinfacht 1st.

Ein mit dem Drainanschluß 7 verbundener Impedanzwandler kann In Üblicher Mlkrostrelfen-Technlk ausgeführt sein und führt eine Impedanzanpassung für eine Last 54 durch, wenn Leitungen unterschiedlichen Wellenwiderstands miteinander verbunden werden. Welter Ist ein Filter 91 vorgesehen zum Sperren eines Resonanzfrequenz-Signals, und eine Drain-Vorspannung wird Ober einen Anschluß 93 dem Drainanschluß 7 zugeführt. Welter Ist ein Koppel-Kondensator 10' vorgesehen, um zu verhindern, daß die Vorspannung an den Lastwiderstand 54 angelegt wird.

Eine Gate-Vorspannung wird von einem Anschluß 13' 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 Resonators, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert. Durch Zuführen der Gate-Vorspannung an den Anschluß 13' über die erläuterte Temperaturkompensatlons-Vorspannungsschaltung abhängig von der Temperaturcharakteristik der Oszillatorfrequenz kann die Oszillatorschaltung stabiler gemacht werden. Zur Änderung der Polarität der Änderung der Vorspannung aufgrund von Temperaturänderungen können z. B. die Varistoren 15a, 156, 15c in der Schaltungsanordnung gemäß Flg. S näher als der Anschlußpunkt der Drosselspule 4 an Masse oder Erde liegen.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß Flg. 11 kann, wenn der Widerstand 36 direkt mit der Leitung 24 verbunden 1st und wenn der Koppel-Kondensator 41 und die Leitung 24' weggelassen sind sowie ein Widerstand und ein Varistor an den Anschluß 13', in der gleichen Welse wie In Flg. 3 dargestellt, angeschlossen sind, der Widerstand 36 auch verwendet werden als Spannungsteilerwiderstand für die Vorspannungsschaltung.

Fig. 12 zeigt eine Oszillatorschaltung, bei der ein Lastausglelchs-Wlderstand auch als Drosselspule wirkt, weshalb letztere weggelassen Ist. Diese Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der gemäß Flg. 11 dadurch, daß ein Lastausglelchs-Wlderstand 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 Widerstands 46 über einen Bypaß-Kondensator 38 geerdet 1st und wobei die Leitung 24', der Koppel-Kondensator 41 und der Widerstand 36 , der zwischen der Leitung 24 und Masse oder Erde gelegt 1st, weggelassen sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:
1. Zentimeterweilen-Oszillatorschaltung mit einem Feldeffekttransistor, mit

- einer Mikrostripleitung, (22, 23, 24'), die mit Ihrem einen Ende an den GateanschluB des Feldeffekttransistors angeschlossen Ist,

einem Resonator (32; 33; 34), der mit der Mikrostripleitung und dem Gateanschluß des Feldeffekttransistors gekoppelt ist,

einer Rückkopplungsschaltung zwischen einem Ausgangsanschluß der Oszillatorschaltung und dem Gateanschluß des Feldeffekttransistors, so daß die Oszillatorfrequenz ungefähr gleich der Resonanzfrequenz des Resonators 1st, und mit

einer Vorspannungsschaltung, die eine Vorspannung an den Gateanschluß des Feldeffekttransistors anlegt,