DE2905684C2 - Elektronische Abstimmschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Abstimm-Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs

Aus der JP-OS 52-75 153 ist eine elektronische Abstimmschaltung dieser Art bekannt, bei der zur Erhöhung des Spiegelfrequenz-Störabstands eine L-förmige Streifenleitung vorgesehen ist, die teilweise parallel und teilweise rechtwinklig zu den Streifenleitungen der Resonanzkreise verläuft und endseitig mit Masse bzw, mit einer Koppelleitung eines der Resonanzkreise verbunden ist Per Frequenzabstand des mit der L-förmigen Streifenleitung erzielbaren Dämpfungsmaximums von der Resonanzfrequenz ist sowohl durch den entwurfsmäßig fest vorgegebenen Abstand zwischen dem parallel verlaufenden Abschnitt der L-förmigen Streifenleitung und der Streifenleitung desjenigen Resonanzkreises, mit dessen Koppelleitung die L-förmige Streifenleitung verbunden ist, als auch durch die jeweils gewählte Resonanzfrequenz bestimmt und für eine vorgegebene Resonanzfrequenz auf den Spiegelfrequenzabstand eingestellt Bei allen anderen Resonanzfrequenzen stimmt jedoch die Frequenziage des Dämpfungsmaximums nicht mit der Spiegelfrequenz überein, so daß nur ein unzureichender Spiegelfrequenz-Störabstand erzielt wird.

Weiterhin ist aus der DE-OS 27 07 176 eine elektronische Abstimmschaltung bekannt, bei der eine ausgangsseitige Streifenleitung derart innerhalb einer U-förmig ausgeführten Resonanz-Streifenleitung angeordnet ist daß sie parallel zu deren Schenkelabschnitten und in einem solchen Abstand von diesen verläuft daß der Spiegelfrequenz-Störabstand bei einer bestimmten Resonanzfrequenz stark angehoben ist

Jedoch zeigt auch diese Abstimmschaltung bei allen

anderen Resonanzfrequenzen einen ungenügenden

Spiegelfrequenz-Störabstand. Darüber hinaus ist es aus der US-PS 26 17 880

bekannt, zum Obertragen von Mikrowellenenergie von einem aus dielektrischem Material bestehenden Stableiter zu einem zweiten die beiden Stableiter unter einem bestimmten Winkel zueinander anzuordnen. Der Anteil der auf den zweiten Stableiter übertragenen Mikrowellenenergie ist dabei durch die Wahl des aus einem kleinen Winkelbereich zu wählenden Winkels bestimmt Allerdings wird die Mikrowellenenergie hier in Stableiterlängsrichtung weitergeleitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Abstimmschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs T derart weiterzubilden, daß über einen großen Resonanzfrequenz-Bereich hinweg ein sehr hoher Spiegelfrequenz-Störabstand erhalten wird.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst

Erfindungsgemäß wird somit durch einen weiteren Sperrkreis-Abschnitt ein Spiegelfrequenz-Störabstand erzielt, der nicht nur gegenüber dem Stand der Technik wesentlich höhet', sondern auch über einen weiten

Resonanzfrequenz-Bereich hinweg nahezu konstant ist Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in

den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von

Ausfuhrungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. I eine Draufsicht auf eine elektronische Abstimmschaltung,
Fig.2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig.3 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der elektronischen Abstimmschaltung,

Fig.4 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Signalpegel und Frequenz,

F i g. 5 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Spiegelfrequenz-Störabstandes von der eingestellten Resonanzfrequenz bei üem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und bei bekannten Abstimmschaltungen,

Fi g, 6 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Frequenzabstands zwischen der Sperrfrequenz und der Resonanzfrequenz von der Resonanzfrequenz bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig,l und bei bekannten Abstimmsehaltungen und

Fig.7 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Abstimmschaltung als Bandpaß.

In Fi g, t ist eine elektronische Abstimmschaltung für ultrahohe Frequenzen mit einem leitenden Gehäuse 10 gezeigt, das bei It an MassepotenöaJ angeschlossen und mit einem Eingangsanschluß 12 an einer Stirnwand 13 und einem Ausgangsanschluß 14 an einer Seitenwand 15 des Gehäuses versehen ist Auf einem dielektrischen Substrat 17 aus beispielsweise Epoxydglas-Hartgewebe, das in dem Gehäuse 10 gemäß der Darstellung in F i g. 2 aufgehängt ist, ist ein Ankopplungskreis aus einer Streifenleitung 16 angebracht, der elektrisch an einem Ende mit dem Eingangsanschluß 12 und am anderen Ende mit einer auf Massepotential liegenden Seitenwand 18 verbunden ist und der sich parallel zu der Stirnwand 13 erstreckt Parallel zu der Streifenleitung 16 ist auf dem Substrat 17 eine Streifenleitung 19 angeordnet, die als induktives Element wirkt und an einem Ende an der Seitenwand 18 und am anderen Ende über ein kapazitives Element aus einem Kondensator 20 und einem spannungsgesteuerten Kondensator 21 an die Seitenwand 15 angeschlossen ist. Damit ist zwischen den Seitenwänden 15 und 18 ein Viertelwellen-Resonanzkreis gebildet Von dem EingangsanschluB 12 kann somit Ober die als Ankopplungselement dienende Streifenleitung 16 und die als induktives Element dienende Streifenleitung 19 Mikrowellenenergie in das Gehäuse 10 eingespeist werden. Die Streifenleitung 19 ist mit der Steuerelektrode eines Transistors 22 verbunden, der die eingespeiste Mikrowellenenergie verstärkt und die verstärkte Energie an einen Resonanzkreis abgibt, der aus einer Streifenleitung 23, einem Kondensator 24 und einem Varaktor 25 gebildet ist, die auf die gleiche Weise wie bei dem vorangehend beschriebenen Resonanzkreis geschaltet sind.

Parallel zu der als induktives Element wirkenden Streifenleitung 23 ist ein weiterer Viertel wellen-Resonanzkreis angeordnet Eine Streifenleitung 25' ist auf dem Substrat 17 angeordnet und mit einem Ende mit der Seitenwand 18 und mit dem anderen Ende mit einem kapazitiven Element aus einem Kondensator 26 und einem Varaktor 27 verbunden. Ein induktiv wirkendes Ankopplungselement 28 läuft parallel zu der Streifenleitung 25' und führt ihr Resonanzenergie zu.

Die eingangsseitig eingespeiste Mikrowellenenergie wird über die aus den Elementen 19, 20, 21; 23, 24, 25 bzw. 25', 26, 27 gebildeten Resonanzkreise bandpaßgefiltert, so daß die in das Ankopplungselement 28 eingespeiste Energie eine deutlich ausgeprägte Bandpaßcharakteristik mit einer der Resonanzfrequenz der Resonanzkreise entsprechenden Mittenfrequenz besitzt Die Bandbreite der Abstimmschaltung ist aufgrund der Zwischenstufenkopplung verhältnismäßig schmal, womit eine Steigerung der bei der Mittenfrequenz verfügbaren Energie erzielbar ist.

Das Ankopplungselement 28, das über eine Mischdiode 29 mit einem Koppelelement 30 verbunden ist, bildet zusammen mit einem Kondensator 31, einer zu diesem parallel geschalteten Spule 32, einem aus einem induktiven Element 33, einem Kondensator 34 und einem Varaktor 35 bestehenden Halbwellen-Resonanzkreis und einem Transistor 36 eine Überlagerungsoszülatorschaltung. Die mittels des Halbwellen-Resonanzkreises erzeugte Überlagerungsschwingung wird über das Koppelelement 30 ausgekoppelt und in der Mischdiode 29 mit der bandpaßgefilterten Mikrowellenenergie gemischt, Ober die Spule 32 liegt das auf der Zwischenfrequenz liegende Mischausgangssignal an dem Ausgangsanschluß 14 an.

Zum Unterdrücken der Spiegelfrequenz-Komponente der bandpaßgeRlterten Energie ist ein Spiegelfrequenz-Sperrkreis vorgesehen, der einen ersten Ab-

schnitt 41 und einen zweiten Abschnitt 42 aufweist Der erste Abschnitt 41 besteht aus einem ersten Segment 43, das sich parallel zu den Streifenleitungen 23 und 25' erstreckt, wobei gemäß der Darstellung in F i g. 2 ein Teil an der oberen Fläche des Substrats 17 und ein weiterer Teil unterhalb des Substrats angeordnet sind, und einem zweiten Segment 44, das rechtwinklig zu der Streifenleitung 25' verläuft und sich zum Ankopplungselement 28 hin erstreckt, wobei es die Streifenleitung 25' kreuzt

μ Wie aus den F i g. 4 und 5 ersichtlich ist, bewirkt der erste Abschnitt 41 bei einer Spiegelfrequenz f_tF eine Absorption der Mikrowellenenerk* um 8 bis 15 dB, so daß der sich ergebende Spiegeifreqi enz-Störabstand ungefähr 48 bis 55 dB beträgt

Ein nur aus dem ersten Abschnitt 41 bestehender Spiegelfrequenz-Sperrkreis ist aus folgendem Grund nicht zufriedenstellend: in Fig.5 ist der Spiegelfrequenz-Störabstand als Funktion der Resonanzfrequenz aufgetragen. Die Kurve 50 stellt die Kennlinie einer Abstimmschaltung mit einem derartigen Spiegelfrequenz-Sperrkreis dar, während die Kurve 51 die Kennlinie einer Abstimmschaltung ohne Spiegelfrequenz-Sperrkreis darstellt Eine brauchbare Verbesserung des Spiegelfrequenz-Störabstands wird jedoch nur bei einer bestimmten Spiegelfrequenz gemäß der Darstellung durch die Kurve 50 erzielt

Im weiteren wird zur Erläuterung des Nachteils der bekannten Abstimmschaltung auf die Fig.6 Bezug genommen. Die Fig.6 zeigt eine graphische Darstellung der Differenz zwischen der Sperrfreqiieijz fr und der Resonanzfrequenz fs als Funktion der Resonanzfrequenz fs, wobei die Spiegelfrequenz im Beispiel einen Vrequenzabstand von 120MHz von der Resonanzfrequenz besitzt Wie es durch die Kurve 60 dargestellt ist,

<t5 zeigt eine Abstimmschaltung mit einem nur aus dem ersten Abschnitt 41 bestehenden Spiegelfrequenz-Sperrkreis eine Änderung der Sperrfrequenz mit einer Änderung der Resonanzfrequenz, das heißt, die Sperrfrequenz weicht von der Spiegelfrequenz als Funktion der Resonanzfrequenz so ab, daß die Sperrfrequenz mit der Spiegelfrequenz nur bei einem bestimmten Wert / der Resonanzfrequenz übereinstimmt, während die Sperrwirkung bei einer Resonanzfrequenz /ö(= 470 MHz) in einem Frequenzabstand von 92 MHz auftritt.

Die Kurve 60 kann als Funktion des Abstands zwischen dem ciiten Segment 43 des ersten Abschnitts 41 und der Streifenleitung 25' zu einer durch die gestrichelten Linie 61 dargestellten Lage verschoben werden, indem der als Kopplungsabstand wirksame Abstand verringert wird.

Die Sperrfrequenz kann daher unabhängig von der gewählten Resonanzfrequenz in Übereinstimmung mit der Spiegelfrequenz gebracht werden, indem der Kopplungsabstand zwischen dem ersten Segment 43 und der Streifenleitung 25' als Funktion der Resonanzfrequenz verändert wird. Anders ausgedrückt heißt das, daß zum Sperren der Spiegelfrequenz bei Abstimmung

der Abstimmschaltung auf die Resonanzfrequenz f„ der Kopplungsabstand um eine vorbestimmte Strecke gegenüber dem Kopplungsabstand bei einer Abstimmung auf die Resonanzfrequenz f verringert werden muß.

Die Wirkung des zweiten Abschnitts 42 des Spiegelfrequenz-Sperrkreises ist analog einer automatischen Veränderung des vorangehend genannten Kopplungsabstandes als Funktion der Resonanzfrequenz. Der zweite Abschnitt 42 ist als leitender Streifen gebildet, der sich von dem Verbindungspunkt des ersten Abschnitts 41 mit dem Ankopplungselement 28 zu einem Punkt nahe der Streifenleitung 23 und schräg zu dieser und Streifenleitung 25' erstreckt, so daß der wirksame Kopplungsabstand zwischen der Streifenleitung 25' und dem zweiten Abschnitt 42 allmählich verändert wird.

Der Abschnitt 42 des Sperrkreises kann sich gemäß der Darstellung in Fig. 2 unter einem von Null verschiedenen Winkel zur Ebene des Substrats erstrekken und an einer Bodenwand 45 des Gehäuses 10 enden oder gemäß der Darstellung in Fig. 3 an der unteren Fläche des Substrats 17 angebracht sein. In letzterem Fall liegen die beiden Teilstiicke des Segments 43 flach an den einander gegenüber!iegende:i Seiten des Substrats 17 auf.

Der zweite Abschnitt 42 hat die Wirkung, daß die Sperrfrequenz trotz Änderung der Resonanzfrequenz über einen beträchtlichen Bereich hinweg immer drr Spiegelfrequenz der Abstimmschaltung entspricht, wie es durch die flache Kennlinie 62 in F i g. 6 dargestellt ist. Der Spiegelfrequeriz-Störabstand der Abstimmschaltung ist gemäß der Darstellung durch die Kurve 52 in

<> F i g. 5 um 20 dB verbessert.

Der zweite Abschnitt des Spiegelfrequenz-Sperrkreises ergibt also eine gleichmäßige Zwischenstufen-Kopplung zwischen den beiden Streifenleitungen 23 und 25' über einen großen Bereich von Resonanzfrequenzen.

ίο Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind die Spannungssteuerelektroden der Varaktoren 21, 25, 27 und 35 mit einer Steuergleichspannungsquelle 46 verbunden. Mit der Größe der Steuerspannung ist der Kapazitätswert eines jeden Resonanzkreises veränder-

r> bar. so daß die Resonanzfrequenz der Abstimmschaltung auf die jeweils gewünschte Frequenz verschiebbar ist.

Die Abstimmschaltung ist auch direkt als Bandpaßfilter verwendbar. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 7

dargestellt.

Dieses Bandpaßfilter hat ein Kopplungselement 71 zum Einspeisen von Energie, das induktiv mit einem Übertragungselement 72 eines Resonanzkreises gekoppelt ist. sowie ein ausgangsseitiges Kopplungs-Element

;■-. 74, das induktiv mit einem Übertragungs-Element 73 eines weiteren Resonanzkreises gekoppelt ist. Es ist ein Spiegelfrequenz-Sperrkreis mit dem gleichen Aufbau wie bei dem Ausfühningsbeispiel gemäß F i g. 1 vurgesefi.:n.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche;

1. Elektronische Abstimmschaltung mit einem leitenden Gehäuse, in dem ein erster Resonanzkreis, der eine erste Streifenleitung als induktives Element und eine parallel zu der ersten Streifenleitung verlaufende Koppelleitung aufweist, ein zweiter Resonanzkreis, der eine parallel zur ersten Streifenleitung verlaufende zweite Streifenleitung als induktives Element aufweist, und ein Spiegelfrequenz-Sperrkreis mit einem die erste Streifenleitung rechtwinklig kreuzenden und mit der Koppelleitung verbundenen ersten Abschnitt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegelfrequenz-Sperrkreis (41,42) einen zweiten Abschnitt (42) aufweist, der sowohl mit der Koppelleitung (28) als auch mit dem ersten Abschnitt (41) einen spitzen Winkel einschließt und sich von einem gemeinsamen Verbindungspunkt mit der Koppelleitung und mit dem ersten Abschnitt zu einer Seitenwand (18) des Gehäus£;(10) erstreckt

2. Elektronische Abstimmschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (42) und zumindest ein Teil des ersten Abschnitts (41) auf einer ersten Seite eines in dem Gehäuse angeordneten Trägersubstrats (17) und die Koppelleitung (28), die erste und die zweite Streifenleitung (2S' bzw. 23) auf einer zweiten Seite des Trägersubstrats (17) angeordnet sind.

3. Elektronische Abstimmschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Abschnitt (42) des Spiegeifrequenz-Sperrkreises (41, 42) schräg zur Ebene des Trägersubstrats (17£ erstreckt und an einer Seitenwand (18) oder einem Bodenteil (45) des Gehäuses (10) endet und daß der ;rste Abschnitt (41) zumindest teilweise in einem vorbestimmten Abstand zur ersten Seite des Trägersubstrats (17) verläuft

4. Elektronische Abstimmschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (42) des Spiegelfrequenz-Sperrkreises (41, 42) mit der Seitenwand (18) oder dem Bodenteil (45) des Gehäuses (10) leitend verbunden ist

5. Elektronische Abstimmschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Varaktorelement (27 bzw. 25) in Reihe mit der ersten und der zweiten Streifenleitung (25' bzw. 23) geschaltet ist

6. Elektronische Abstimmschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Bandpasses die erste und die zweite Streifenleitung (25' bzw. 23) jeweils an ihrem einen Ende direkt und an ihrem anderen über ein kapazitives Element mit Masse verbunden sind.