DE3533104C2 - - Google Patents
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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
- H03B21/00—Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies
- H03B21/01—Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies by beating unmodulated signals of different frequencies
- H03B21/02—Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies by beating unmodulated signals of different frequencies by plural beating, i.e. for frequency synthesis ; Beating in combination with multiplication or division of frequency
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- H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
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- H03D7/125—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing by means of semiconductor devices having more than two electrodes with field effect transistors
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Description
Zur Teilung hoher Frequenzen werden heute neben stati
schen Teilern sogenannte dynamische Frequenzteiler ver
wendet. Ein dynamischer Frequenzteiler ist beispiels
weise in der Zeitschrift "Philips technische Rundschau
38", Nr. 2, 1979, Seiten 47 bis 62, insbesondere Seite
59 beschrieben. Dieser dynamische Frequenzteiler weist
eine Mischstufe auf, die zur Mischung von Signalen
dient, deren Frequenzen sich um den Faktor 2 unterschei
den.
Unipolare Transistoren sind Transistoren, die - im Ge
gensatz zu bipolaren Transistoren - nur auf dem Trans
port einer Ladungsträgersorte (Elektronen oder Löcher)
basieren. Hierzu gehören die MESFET-Transistoren und
die Junction-FET-Transistoren. Ein MESFET-Transistor
ist bekanntlich ein Feldeffekttransistor (FET), bei dem
wie bei einem Junction-FET der Querschnitt der Kanal
zone durch eine Raumladungszone verändert wird. Während
bei einem Junction-FET diese Raumladungszone durch ei
nen pn-Übergang erzeugt und gesteuert wird, wird die
Raumladungszone bei einem MESFET-Transistor durch einen
Schottky-Kontakt erzeugt. Mit unipolaren Transistoren
lassen sich höhere Grenzfrequenzen erzielen als mit
Bipolartransistoren, wenn sie auf Verbindungshalblei
tern wie z.B. GaAs basieren. Außerdem weisen sie eine
höhere Strahlungsfestigkeit auf.
Die Erfindung geht von einem dynamischen Frequenzteiler
für hohe Frequenzen mit einer Mischstufe aus, die als
Gegentaktmodulator ausgeführt ist, und der zwei Lastwi
derstände nachgeschaltet sind. Ein solcher dynamischer
Frequenzteiler ist aus "Philips technische Rundschau
38", Nr. 2, 1979, Seiten 47 bis 62, bekannt. Das in der
Zeitschrift "Philips technische Rundschau" angegebene
Beispiel eines dynamischen Frequenzteilers mit Gegen
taktmodulator ist mit Bipolartransistoren aufgebaut und
enthält keine Verstärkerstufe. In einem weiteren Bei
spiel mit Diodenmischer wird ein Verstärker verwendet,
der aber nicht als Transimpedanzverstärker ausgeführt
ist.
Ausgehend von dem aus dieser Zeitschrift bekannten Stand
der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen dynamischen Frequenzteiler mit einer als Gegen
taktmodulator ausgeführten Mischstufe anzugeben, der
gegenüber dem bekannten dynamischen Frequenzteiler eine
höhere obere Grenzfrequenz bei - für dieses Schaltungs
konzept - maximal möglichem Frequenzbereich, eine höhe
re Eingangsempfindlichkeit (d.h. kleine minimale Ein
gangsspannung) im gesamten Frequenzbereich und einen
größeren Dynamikbereich, d. h. größeres zulässiges Ver
hältnis von maximaler zu minimaler Eingangsspannung bei
stabilem Betrieb im gesamten Frequenzbereich (ohne merk
lichen Phasenjitter und ohne instabile Bereiche) auf
weist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich
nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Vorteile der Erfindung werden - im Unterschied zum
Stand der Technik - sowohl durch Verwendung von Unipo
lartransistoren (die neben der höheren Grenzfrequenz
auch eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Strahlun
gen aufweisen können) als auch durch Einfügung einer
Transimpedanzstufe zwischen dem Ausgang des Mischers
und einem seiner Eingänge erzielt. Der Transimpedanz
verstärker erlaubt es, den Frequenzgang der gesamten
rückgekoppelten Schleife (aus Mischer und Verstärker)
zu optimieren, so daß dieser möglichst weitgehend dem
eines idealen Tiefpasses mit hoher Grenzfrequenz ent
spricht. Das liegt u. a. daran, daß die Transimpedanz
stufe eine kleine Ein- und Ausgangsimpedanz, der Gegen
taktmodulator aber eine große Ein- und Ausgangsimpedanz
aufweist. Ein solcher Frequenzgang ist Voraussetzung
für die oben genannten Vorteile der Erfindung, wie Si
mulationen und experimentelle Ergebnisse zeigen. Insta
bile Bereiche zwischen der maximalen und minimalen Be
triebsfrequenz werden dadurch vermieden, daß der Ver
stärker eine möglichst geringe Laufzeit hat, was nur
durch eine einstufige Ausführung des Frequenzteilers
gewährleistet ist.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungs
beispiel erläutert.
Die Figur zeigt einen Frequenzteiler nach der Erfindung
mit einem transistorisierten Doppelgegentaktmodulator
und einem Transimpedanzverstärker. Bei Verwendung eines
Doppelgegentaktmodulators treten keine Probleme mit der
Arbeitspunkteinstellung auf, da diese nicht mehr von
der prozeßbedingten Schwankung der Schwellspannung der
Transistoren abhängt. Dies liegt daran, daß nun sämtli
che Signale Differenzsignale sind. Durch einen Transim
pedanzverstärker lassen sich besonders gute Teilerei
genschaften erzielen. Ein Transimpedanzverstärker be
sitzt bis zu hohen Frequenzen eine kleine Ein- und Aus
gangsimpedanz und eine konstante Übertragungsfunktion,
die durch den Quotient aus Ausgangsspannung und Ein
gangsstrom definiert ist. Ein Teil des Transimpedanz
verstärkers der Figur bildet eine Differenzstufe. Diese
Differenzstufe besteht aus den Transistoren T 4 und T 4′,
den Widerständen R 3 und R 4 und der Stromquelle I 2. Die
Transimpedanzstufe wird dadurch realisiert, daß je ein
Widerstand (R 5, R 6) zwischen Drain und Gate der Verstär
kertransistoren (T 4, T 4′) geschaltet wird. Zur Pegel
verschiebung ist ein Source-Folger (T 6, T 6′) in Reihe
zum Gegenkopplungswiderstand (R 5, R 6) geschaltet. Eine
weitere Pegelverschiebung kann durch zusätzliche Schott
ky-Dioden (D 1, D 2) bewirkt werden. Die Transistorstrom
quellen sind durch Stromquellensymbole dargestellt.
Die Eingangsspannung des Frequenzteilers, dessen Fre
quenz f geteilt werden soll, liegt zwischen den Gate-
Elektroden der Transistoren T 1 und T 1′. Die Gate-Elek
troden von T 2 und T 2′ sowie von T 3 und T 3′ sind verbun
den. Zwischen den Verbindungspunkten von T 2 und T 2′
einerseits und T 3 und T 3′ andererseits liegt die zweite
Eingangsspannung des Modulators der Frequenz f/2.
Die Ausgangsspannung der Transimpedanzstufe, die an den
Lastwiderständen R 3, R 4 liegt, wird über Source-Folger
(T 5, T 5′) auf den zweiten Eingang des Modulators gekop
pelt. Die Source-Folger dienen zur Pegelverschiebung
und Impedanzwandlung und erhöhen die obere Grenzfre
quenz der geschlossenen Schleife. Zur weiteren Pegel
verschiebung werden Schottky-Dioden (D 1, D 2 bzw. D 1′,
D 2′) verwendet.
Claims (6)
1. Dynamischer Frequenzteiler für hohe Frequenzen mit
einer Mischstufe, die als Gegentaktmodulator ausgeführt
ist, und der zwei Lastwiderstände nachgeschaltet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (T 1, T 1′,
T 2, T 2′, T 3, T 3′) der Mischstufe Unipolartransistoren
sind, daß die an den Lastwiderständen (R 3, R 4) anliegende
Spannung als Differenzspannung über zwei Source-Folger
(T 5, T 5′) auf Mischereingänge zurückgeführt ist
und daß ein Transimpedanzverstärker (T 4, T 4′, R 5, R 6,
T 6, T 6′) zwischen den Ausgang der Mischstufe (T 2, T 2′,
T 3, T 3′) und die Lastwiderstände (R 3, R 4) geschaltet ist.
2. Dynamischer Frequenzteiler nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß in Reihe zur Source der Source-Fol
ger (T 5, T 5′) Schottky-Dioden (D 1, D 2, D 1′, D 2′) ge
schaltet sind.
3. Dynamischer Frequenzteiler nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gegentaktmodulator eine
Differenzstufe (T 1, T 1′) sowie zwei Transistorpaare
(T 2, T 2′, T 3, T 3′) aufweist, deren Gate-Elektroden mit
einander verbunden sind, und daß die eine Eingangsspan
nung des Mischers den Transistoren (T 1, T 1′) der Diffe
renzstufe und die andere Eingangsspannung des Mischers
den Gateverbindungen der beiden Transistorpaare (T 2,
T 2′, T 3, T 3′) zugeführt ist.
4. Dynamischer Frequenzteiler nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Drain und
Gate der Verstärkertransistoren (T 4, T 4′) des Transim
pedanzverstärkers je ein Widerstand (R 5, R 6) geschaltet
ist.
5. Dynamischer Frequenzteiler nach einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu den
Gegenkopplungswiderständen der Transimpedanzstufe (R 5,
R 6) je ein Source-Folger (T 6, T 6′) geschaltet ist.
6. Dynamischer Frequenzteiler nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß in Reihe zu den Source-Folgern (T 6,
T 6′) je eine Schottky-Diode geschaltet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853533104 DE3533104A1 (de) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | Frequenzteiler mit mischstufe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853533104 DE3533104A1 (de) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | Frequenzteiler mit mischstufe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3533104A1 DE3533104A1 (de) | 1987-04-02 |
DE3533104C2 true DE3533104C2 (de) | 1989-12-14 |
Family
ID=6281161
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853533104 Granted DE3533104A1 (de) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | Frequenzteiler mit mischstufe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3533104A1 (de) |
Families Citing this family (5)
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---|---|---|---|---|
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US5448772A (en) * | 1994-08-29 | 1995-09-05 | Motorola, Inc. | Stacked double balanced mixer circuit |
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DE10210708B4 (de) * | 2002-03-12 | 2015-05-28 | Intel Mobile Communications GmbH | Mobilfunkgerät mit einer Schaltungsanordnung zur Frequenzumsetzung |
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Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4032851A (en) * | 1976-05-07 | 1977-06-28 | Rca Corporation | Complementary symmetry fet mixer circuits |
-
1985
- 1985-09-17 DE DE19853533104 patent/DE3533104A1/de active Granted
Also Published As
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---|---|
DE3533104A1 (de) | 1987-04-02 |
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