DE4103307A1

DE4103307A1 - Oscillator for transceiver systems - has FET with source electrode coupled to second FET drain electrode

Info

Publication number: DE4103307A1
Application number: DE4103307A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Dieter Hettstedt
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1991-02-04
Filing date: 1991-02-04
Publication date: 1992-08-06

Abstract

The oscillator consists of a first FET, with a resonator between its gate and drain electrode. The oscillator frequency is tapped at the FET drain electrode. A master oscillator is coupled to the FET. To the FET (1) source electrode (G1) a second FET (2) drain electrode (D2) is coupled. The master oscillator (M) is linked to the seond FET gate electrode (G2). The oscillator frequency is stabilised by connecting the two FETs in series and by coupling the second FET drain electrode to the first FET source electrode, as above. The frequency of the master oscillator signal (1L) equals the required output frequency of the oscillator assembly (0), or a subharmonic of the same. USE/ADVANTAGE - For frequency mixers etc., with a stabilising facility without useful signal weakening, or interference risk.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Oszillator für Sende und Empfangssysteme, bestehend aus einem ersten Feldeffekttransistor, zwischen dessen Gateelektrode und Drainelektrode ein Resonator angeschlossen ist, bei welchem die Oszillatorfrequenz an der Drainelektrode des Feldeffekttransistors abnehmbar ist und an welchen ein Mutteroszillator angeschlossen ist (US-Z "IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques", Vol. MTT-28, No. 8, August 1980, Seiten 817 bis 824).The invention relates to an oscillator for transmission and receiving systems consisting of a first Field effect transistor, between its gate electrode and Drain electrode a resonator is connected, in which the oscillator frequency at the drain electrode of the Field effect transistor is removable and which one Mother oscillator is connected (US-Z "IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques ", Vol. MTT-28, No. 8, August 1980, pages 817 to 824).

Solche Oszillatoren werden beispielsweise für Mischer eingesetzt, die zum Ab- oder Aufmischen von Frequenzen verwendet werden. Durch Mischer können die Frequenzen von zwei zugeführten Signalen in jeder beliebigen Weise durch Addition, Subtraktion oder Multiplikation in ein Ausgangssignal mit einer Zwischenfrequenz umgesetzt werden. Den Mischern wird dazu in bekannter Technik neben einem HF Signal (Eingangssignal) als zweites Signal ein von einem externen Oszillator kommendes Oszillatorsignal aufgegeben.Such oscillators are used, for example, for mixers used to mix or mix frequencies be used. The frequencies of two supplied signals in any way Addition, subtraction or multiplication in one Output signal can be implemented with an intermediate frequency. In addition to an HF, the mixers are made using known technology Signal (input signal) as second signal one from one external oscillator incoming oscillator signal abandoned.

Für den geschilderten Einsatz, aber auch für andere Anwendungsfälle, ist die Stabilität der Frequenz des Oszillators von wesentlicher Bedeutung. Änderungen der elektrischen Eigenschaften der im Oszillator eingesetzten Bauteile, die beispielsweise durch Temperaturschwankungen entstehen, können zu Phasenänderungen und entsprechenden Frequenzabweichungen führen. Zur Vermeidung solcher Phasenänderungen können beispielsweise stabilisierte Netzgeräte oder aufwendige Zusatzschaltungen eingesetzt werden.For the described use, but also for others Use cases, is the stability of the frequency of the Oscillators essential. Changes in electrical properties of those used in the oscillator Components caused, for example, by temperature fluctuations arise, can lead to phase changes and corresponding Lead frequency deviations. To avoid such Phase changes can be stabilized, for example Power supply units or complex additional circuits are used will.

Eine einfachere Möglichkeit ist durch die Verwendung des Mutteroszillators gegeben, der bei dem eingangs geschilderten Oszillator nach der US-Zeitschrift an die Gateelektrode des ersten Feldeffekttransistors angeschlossen wird. Das Ausgangssignal des Oszillators wird dabei durch den sogenannten "Injection-Locking-Effekt" an den Mutteroszillator gebunden. Das vom Mutteroszillator kommende Signal und das Resonatorsignal liegen am gleichen Eingang des Oszillators an. Ein Teil der vom Mutteroszillator eingekoppelten Leistung kann daher verloren gehen. Da das Nutzsignal in die falsche Richtung abfließen kann. Der Wirkungsgrad des Oszillators wird dadurch verschlechtert. Ein guter Erfolg dieser Anschaltung des Mutteroszillators ist damit nur dann gegeben, wenn von demselben ein ausreichend starkes Signal eingekoppelt wird. Das aber bedeutet nicht nur einen erhöhten Aufwand, sondern das starke Signal kann auch zu Störungen des Oszillatorverhaltens führen.An easier way is by using the Given mother oscillator, the one described in the introduction Oscillator according to the US magazine to the gate electrode of the first field effect transistor is connected. The Output signal of the oscillator is through the so-called "injection locking effect" to the Mother oscillator bound. The one coming from the mother oscillator Signal and the resonator signal are at the same input of the Oscillator. Part of that from the mother oscillator coupled power can therefore be lost. Since that Useful signal can flow in the wrong direction. The Efficiency of the oscillator is deteriorated. A good success of this connection of the mother oscillator is thus only given if one of them is sufficient strong signal is coupled. But that doesn't just mean an increased effort, but the strong signal can also lead to disturbances in the oscillator behavior.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs geschilderten Oszillator so weiterzubilden, daß seine Frequenz ohne Schwächung des Nutzsignals und ohne die Gefahr von Störungen unter Einsatz eines Mutteroszillators stabilisiert werden kann.The invention is based on the object further described oscillator so that its Frequency without weakening the useful signal and without the danger interference using a mother oscillator can be stabilized.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an die Sourceelektrode des ersten Feldeffekttransistors ein zweiter Feldeffekttransistor mit seiner Drainelektrode angeschlossen ist, an dessen Gateelektrode der Mutteroszillator angeschlossen ist. This object is achieved according to the invention in that the source electrode of the first field effect transistor second field effect transistor with its drain electrode is connected to the gate electrode of the Mother oscillator is connected.

Durch den zweiten Feldeffekttransistor - im folgenden kurz "FET" genannt - sind die Eingänge für das Resonatorsignal und das vom Mutteroszillator kommende Signal getrennt. Beide Signale sind jetzt also entkoppelt, so daß das vom Mutteroszillator kommende Nutzsignal nicht in die falsche Richtung abfließen kann. Der Wirkungsgrad des Oszillators bleibt daher zumindest erhalten. Durch den zweiten FET wird außerdem das Signal des Mutteroszillators so verstärkt, daß sein gegenüber dem Ausgangssignal des Oszillators kleinerer Pegel noch weiter vermindert werden kann. Es treten also weder eine Schwächung des Nutzsignals noch Störungen des Oszillatorverhaltens durch ein zu starkes Signal des Mutteroszillators auf.Through the second field effect transistor - briefly below Called "FET" - are the inputs for the resonator signal and the signal coming from the mother oscillator is separated. Both So signals are now decoupled, so that from Native oscillator useful signal coming into the wrong one Direction can flow away. The efficiency of the oscillator therefore remains at least. By the second FET also amplifies the signal from the mother oscillator so that be smaller compared to the output signal of the oscillator Level can be reduced even further. So it occurs neither a weakening of the useful signal nor interference with the Oscillator behavior due to a too strong signal from the Mother oscillator.

Der Oszillator ist wegen seines stabilen Ausgangssignals und des niedrigen Pegels des vom Mutteroszillator zugeführten Signals mit Vorteil beispielsweise für aktive Phased-Arrays einsetzbar. Die in Konvertern von Einzelstrahlern bzw. von Strahlergruppen, in denen mehrere Einzelstrahler zusammengefaßt sind, angeordneten Oszillatoren werden mit geringem Aufwand durch das im Pegel niedrige Signal des Mutteroszillators stabilisiert. Auch zum kohärenten Empfang mit mehreren Parabolantennen kann der Oszillator mit Vorteil verwendet werden.The oscillator is because of its stable output signal and of the low level of that supplied by the mother oscillator Signals with advantage, for example, for active phased arrays applicable. The in converters of single radiators or Spotlight groups in which several single spotlights are summarized, arranged oscillators are with little effort due to the low signal of the Master oscillator stabilized. Also for coherent reception with multiple parabolic antennas, the oscillator can be beneficial be used.

Bei Einsatz des Oszillators als Sendeoszillator kann die zu übertragende Nachricht als moduliertes Signal auch mit dem Signal des Mutteroszillators zugeführt werden.When using the oscillator as a transmission oscillator, the transmitting message as a modulated signal with the Signal of the mother oscillator are supplied.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment of the subject of the invention is in the Drawing shown.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Oszillator nach der Erfindung in schematischer Darstellung. The only figure in the drawing shows an oscillator the invention in a schematic representation.

Der in der Zeichnung dargestellte Oszillator O ist insgesamt durch eine strichpunktierte Linie umrandet. Er besteht aus zwei FETs 1 und 2, die jeweils drei Elektroden haben. Es handelt sich dabei um die Gateelektrode (Gate), die Sourceelektrode (Source) und die Drainelektrode (Drain). Die entsprechenden Elektroden sind für den: ersten FET 1 mit G1, S1 und D1 sowie für den zweiten FET 2 mit G2, 52 und D2 bezeichnet. Die beiden FETs 1 und 2 sind elektrisch in Reihe geschaltet und dazu über ihre Elektroden D2 und S1 miteinander verbunden. Zwischen den Elektroden G1 und D1 des ersten FET 1 ist ein Resonator R angeschlossen, der im Zusammenwirken mit dem FET 1 einen Schwingungserzeuger bildet die Eigenfrequenz des Resonators R bestimmt die Frequenz des Oszillators O.The oscillator O shown in the drawing is surrounded by a dash-dotted line. It consists of two FETs 1 and 2 , each with three electrodes. These are the gate electrode (gate), the source electrode (source) and the drain electrode (drain). The corresponding electrodes are designated for the first FET 1 with G 1 , S 1 and D 1 and for the second FET 2 with G2, 52 and D 2 . The two FETs 1 and 2 are electrically connected in series and are connected to one another via their electrodes D 2 and S 1 . Between the electrodes G 1 and D 1 of the first FET 1, a resonator R is connected, which forms a vibration generator in combination with the FET 1, the natural frequency of the resonator R determines the frequency of the oscillator O.

Zur Stabilisierung der Frequenz des Oszillators O wird an den FET 2 ein Mutteroszillator M angeschlossen, dessen Signal IL (Injektion-Locking) über die Elektrode G2 zugeführt wird. Die Frequenz des Signals SL des Mutteroszillators M wird gleich der gewünschten bzw. vorgegebenen Ausgangsfrequenz des Oszillators O gewählt. Sie kann auch eine Subharmonische der Ausgangsfrequenz sein. Bei dem Mutteroszillator M kann es sich beispielsweise um einen quarzstabilen Mutteroszillator handeln. Der Pegel des ZL-Signals kann wegen der Verstärkung durch den FET 2 sehr niedrig sein. Die FETs 1 und 2 sind in bevorzugter Ausführungsform als GaAs FETs ausgebildet.To stabilize the frequency of the oscillator O, a mother oscillator M is connected to the FET 2 , the signal IL (injection locking) of which is supplied via the electrode G 2 . The frequency of the signal SL of the mother oscillator M is chosen equal to the desired or predetermined output frequency of the oscillator O. It can also be a subharmonic of the output frequency. The mother oscillator M can be, for example, a quartz-stable mother oscillator. The level of the ZL signal can be very low due to the amplification by the FET 2 . In a preferred embodiment, FETs 1 and 2 are designed as GaAs FETs.

Claims

1. Oscillator for transmission and reception systems, consisting of a first field effect transistor, between the gate electrode and drain electrode of which a resonator is connected, in which the oscillator frequency at the drain electrode of the field effect transistor is removable and to which a mother oscillator is connected, characterized in that the Source electrode (S 1 ) of the first field effect transistor ( 1 ) is connected to a second field effect transistor ( 2 ) with its drain electrode (D 2 ), to whose gate electrode (G 2 ) the mother oscillator (M) is connected.

2. A method for stabilizing the frequency of an oscillator consisting of a first field effect transistor with a resonator connected between the gate electrode and drain electrode, characterized in that

- That a second field effect transistor ( 2 ) is connected in series with the first field effect transistor ( 1 ), the drain electrode (D 2 ) of which is connected to the source electrode (S 1 ) of the first field effect transistor ( 1 ) and
- That the mother oscillator (M) is connected to the gate electrode (G 2 ) of the second field effect transistor ( 2 ).

3. The method according to claim 2, characterized in that the frequency of the feed from the mother oscillator (M) Signal (IL) equal to the desired output frequency of the Oscillator (O) or a subharmonic of these Frequency is selected.