DE4123769C2 - Harmonic oscillator for the millimeter wave range - Google Patents
Harmonic oscillator for the millimeter wave rangeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Oberwellenoszillator für den Millimeterwellenbereich gemäß Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1. Ein solcher Oberwellenoszillator ist bei spielsweise bereits aus der DE 35 44 912 A1 bekannt.The invention relates to a harmonic oscillator for the millimeter wave range according to the preamble of Pa Such a harmonic oscillator is at already known for example from DE 35 44 912 A1.
Der bekannte und passiv bei einer festen Frequenz stabili sierte Oberwellenoszillator besteht aus einem höhenredu zierten Hohlleiter, in dem sich eine Halbleiterdiode be findet und an dessen einem Ende ein Auskoppelhohlleiter für die Oberwelle angeschlossen ist. An das andere Ende des höhenreduzierten Hohlleiters ist ein Hohlleiterab schnitt angeschlossen, in welchem die Grundwelle aus breitungsfähig ist. Dieser Hohlleiterabschnitt ist in ein erstes und ein zweites Abstandsstück unterteilt, zwischen denen eine Resonanzblende eingefügt ist, die die Grund welle passieren läßt und die Oberwelle reflektiert. An das freie Ende dieses Hohlleiterabschnitts ist über einen Kop pelschlitz ein Hohlraumresonator hoher Güte für die Grund welle angeschlossen, der vom Einbauvolumen her in etwa ge nau so viel Platz beansprucht wie der Rest der Oszilla toranordnung.The well-known and passive stabili at a fixed frequency The harmonic oscillator consists of a height reduction adorned waveguide, in which a semiconductor diode be finds and at one end a coupling waveguide for the harmonic is connected. To the other end of the reduced-height waveguide is a waveguide cut connected in which the fundamental wave is spreadable. This waveguide section is in one first and a second spacer divided between which has a resonance panel inserted, which is the reason wave passes and the harmonic reflects. To the free end of this waveguide section is over a Kop pelschlitz a high quality cavity resonator for the reason shaft connected, the ge in terms of installation volume takes up as much space as the rest of the Oszilla gate arrangement.
Zur Abstimmung der Halbleiterdiode auf die Frequenz der Grundwelle ist in dem bekannten Oszillator eine quasi-ko axiale Schaltungsstruktur vorgesehen, wie sie beispiels weise aus der DE 32 39 499 A1 bereits bekannt ist.To tune the semiconductor diode to the frequency of the Fundamental wave is a quasi-ko in the known oscillator axial circuit structure provided, such as as already known from DE 32 39 499 A1.
Die Struktur besteht aus einer metallischen Kreisscheibe und einer kurzen Verbindungsleitung, die über einen außer halb des Hohlleiterinneren angeordneten Bandstopfilter (Sperrfilter) mit einer Gleichstromzuführung verbunden ist. Zusammen mit den parasitären Elementen der Halblei terdiode bildet diese Schaltungsstruktur einen quasi-ko axialen Resonator für die Frequenz der Grundwelle. Bei der Frequenz der Oberwelle wirkt die metallische Kreisscheibe als quasi-Radialwellen-Transformator, der den hohen Wellenwiderstand des Hohlleiters an die niedrige Quellim pedanz der Diode anpaßt.The structure consists of a metallic circular disc and a short connecting line, which has an except Band stop filter arranged half of the inside of the waveguide (Blocking filter) connected to a DC power supply is. Together with the parasitic elements of the half lead terdiode this circuit structure forms a quasi-ko axial resonator for the frequency of the fundamental wave. In the The frequency of the harmonic is affected by the metallic circular disc as a quasi-radial wave transformer that can handle the high Wave resistance of the waveguide to the low source adapts to the diode.
Die Ausgangsleistung der Oberwelle wird bei dem bekannten Oberwellenoszillator beeinflußt durch die Länge des ersten Abstandsstücks und damit durch die Position der Resonanz blende. Zur Optimierung des Oszillators muß daher zunächst diese Länge optimiert werden, indem anstelle des Hohlraum resonators eine Kurzschlußplatte angebracht wird. An schließend wird die Länge des zweiten Abstandsstücks vari iert, bis der Resonator den "Oszillator" einrastet.The output power of the harmonic is in the known Harmonic oscillator affected by the length of the first Spacer and thus by the position of the resonance cover. To optimize the oscillator, you must first this length can be optimized by replacing the cavity resonators a short circuit plate is attached. On finally the length of the second spacer is varied until the resonator engages the "oscillator".
Darüber hinaus ist es aus Jean von Bladel: "Dielectric resonator in a waveguide below cutoff", in IEEE Transactions an Microwave theory and techniques, Vol. MTT- 29, No. 4, April 1981, Seiten 314-322, bekannt, einen dielektrischen Resonator in einem Wellenleiter anzuordnen, welcher unter seiner Grundfrequenz betrieben wird.In addition, it is from Jean von Bladel: "Dielectric resonator in a waveguide below cutoff ", in IEEE Transactions on Microwave theory and techniques, Vol. MTT- 29, No. 4, April 1981, pages 314-322 to arrange dielectric resonator in a waveguide, which is operated at its base frequency.
Ferner ist es aus Albert D. Helfrick: "Voltage controlled oscillator uses ceramic resonators" in ham radio, Juni 1985, Seiten 18-26, bekannt, einen spannungsgesteuerten Oszillator durch einen keramischen Resonator zu stabilisieren.It is also from Albert D. Helfrick: "Voltage controlled oscillator uses ceramic resonators "in ham radio, June 1985, pages 18-26, known, a voltage controlled Oscillator through a ceramic resonator too stabilize.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Oberwel lenoszillator der eingangs genannten Art zu schaffen, des sen Einbauvolumen möglichst gering ist und der auf einfa chere Art optimiert werden kann als dies bisher möglich war.The object of the invention is to create an overhang to create lenoszillator of the type mentioned installation volume is as small as possible and that on simple can be optimized in a way that was previously possible was.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteil hafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This problem is solved by the in the characteristic Part of claim 1 specified features. Advantage sticky refinements and / or further training are the Removable subclaims.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, daß bei einem Ober wellenoszillator für den Mikrowellenbereich mit einer Halbleiterdiode in einem Hohlleiter, in dem aufgrund sei ner Querschnittsabmessungen die Grundwelle nicht ausbrei tungsfähig ist und dessen eines Ende zur Auskopplung der Oberwelle vorgesehen ist und an dessen anderem Ende ein Resonator hoher Güte für die Grundwelle angeordnet ist, der Resonator ein in dem Hohlleiter verschiebbar angeord neter dielektrischer Resonator ist.The solution according to the invention provides that in a waiter wave oscillator for the microwave range with a Semiconductor diode in a waveguide in which due cross-sectional dimensions do not spread the fundamental wave is capable and one end for decoupling the Harmonic is provided and at the other end High quality resonator is arranged for the fundamental wave the resonator is slidably arranged in the waveguide neter dielectric resonator.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nunmehr durch schlichte Verschiebung des Resonators im Hohlleiter über das zu den Enden des Hohlleiters hin ape riodisch abklingende Feld der Grundwelle im Hohlleiter jede beliebige Kopplung stetig zwischen Kopplung 0 (großer Abstand zwischen dielektrischem Resonator und Diode) und etwas mehr als kritische Kopplung (kleiner Abstand zwi schen dielektrischem Resonator und Diode) eingestellt wer den kann.A major advantage of the invention is that now by simply moving the resonator in Waveguide over the ape towards the ends of the waveguide periodically decaying field of the fundamental wave in the waveguide any coupling continuously between coupling 0 (larger Distance between dielectric resonator and diode) and somewhat more than critical coupling (small distance between dielectric resonator and diode) that can.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Einbauvolumen der Gesamtanordnung wesentlich geringer ist als dasjenige eines vergleichbaren Oberwellenoszillators, der mit einem Hohlraumresonator ausgerüstet ist, da die Abmessungen des dielektrischen Resonators immer kleiner sind als die Ab messungen des Hohlleiters, in den der Resonator einge bracht ist.Another advantage is that the installation volume the overall arrangement is much less than that a comparable harmonic oscillator, which with a Cavity resonator is equipped because the dimensions of the dielectric resonators are always smaller than the Ab measurements of the waveguide into which the resonator is inserted is brought.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die fre quenzselektive Ankopplung des dielektrischen Resonators auch sogenannte "overmoded dielectric resonators" (d. h. dielektrische Resonatoren mit mehreren möglichen Betriebs frequenzen) verwendet werden können, da eine starke Kopp lung hauptsächlich nur bei einer der möglichen Frequenzen erzielt wird, während die Kopplung bei den übrigen Fre quenzen in der Regel vernachlässigbar schwach ist. Bezüg lich dieser Resonatoren wird mit der erfindungsgemäßen Os zillator-Anordnung somit eine zusätzliche Filterwirkung erzielt.Another advantage is that the fre source-selective coupling of the dielectric resonator also so-called "overmoded dielectric resonators" (i.e. dielectric resonators with multiple possible operating frequencies) can be used as a strong coupling mainly only at one of the possible frequencies is achieved while the coupling with the other Fre sequences is usually negligibly weak. Reference Lich these resonators with the Os invention zillator arrangement thus an additional filter effect achieved.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird das resonatorseitige freie Ende des Hohlleiters mit einem stu fenförmig ausgebildeten Absorber verschlossen, dessen Stu fen so bemessen sind, daß eventuell noch vorhandene An teile der Grundwelle durch den Absorber absorbiert werden, die Ausbreitung der Oberwelle hingegen nicht gestört wird. Anstelle des stufenförmig ausgebildeten Absorbers kann auch eine entsprechend positionierte Kurzschlußplatte vor gesehen werden. In an advantageous embodiment of the invention free end of the waveguide on the resonator side with a stu closed feniform absorber, the stu fen are dimensioned so that any existing An parts of the fundamental wave are absorbed by the absorber, however, the spread of the harmonic is not disturbed. Instead of the step-shaped absorber also a correspondingly positioned short circuit plate be seen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das freie Ende, das zur Auskopplung der Oberwelle vorgesehen ist, mit ei nem seperaten Auskoppelhohlleiter verbunden, dessen Quer schnittsabmessungen so bemessen sind, daß die Grundwelle nicht in ihm ausbreitungsfähig ist, hingegen jedoch die Oberwelle.In a development of the invention, the free end is which is provided for decoupling the harmonic, with egg Nem separate coupling waveguide connected, the cross section dimensions are dimensioned so that the fundamental is not capable of spreading in it, however the Harmonic.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the figures explained. Show it:
Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Oberwellenoszillators für den 90 GHz- Bereich, Fig. 1 shows a first preferred embodiment of to the invention OF INVENTION harmonic oscillator for the 90 GHz range,
Fig. 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Oberwellenoszillators für den 90 GHz- Bereich, Fig. 2 shows a second preferred embodiment of to the invention OF INVENTION harmonic oscillator for the 90 GHz range,
Fig. 3 eine dritte bevorzugte Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Oberwellenoszillators für den 90 GHz- Bereich. Fig. 3 shows a third preferred embodiment of the inventive harmonic oscillator for the 90 GHz range.
Der Oberwellenoszillator in Fig. 1 besteht aus vier Haupt
teilen:
The harmonic oscillator in Fig. 1 consists of four main parts:
- a) die an sich aus der DE 35 44 912 A1 bekannte Os zillatorhalterung mit der Halbleiterdiode 4 (z. B. Gunndiode), der aus metallischer Kreisscheibe 5 und kurzer Verbindungsleitung 6 bestehenden quasi- koaxialen Schaltungsstruktur, dem Sperrfilter 7, der Gleichstromzuführung 14 (die gegen das Hohl leitergehäuse durch eine Teflonisolierung 13 elek trisch isoliert ist) und dem höhenreduzierten Q- Band-Hohlleiter (40-60 GHz) 2b sowie einer ver schiebbaren Wärmesenke 11 für die Diode 4 mit Di odenflansch und einer Schraube 12 zum Verschieben der Wärmesenke;a) the Os zillator holder known per se from DE 35 44 912 A1 with the semiconductor diode 4 (eg gun diode), the quasi-coaxial circuit structure consisting of a metallic circular disk 5 and a short connecting line 6 , the blocking filter 7 , the direct current supply 14 ( which is electrically isolated from the waveguide housing by a Teflon insulation 13 ) and the height-reduced Q-band waveguide (40-60 GHz) 2 b and a ver slidable heat sink 11 for the diode 4 with diode flange and a screw 12 for moving the Heat sink;
- b) der W-Band-Auskoppelhohlleiter 8 (75-110 GHz), in dem zwar die Oberwelle(n), nicht aber die Grund welle ausbreitungsfähig ist (sind) und dem daher bezüglich der Grundwelle die Wirkung eines Hoch passes zukommt;b) the W-band coupling-out waveguide 8 (75-110 GHz), in which the harmonic wave (s), but not the fundamental wave, is (are) capable of propagation and which therefore has the effect of a high pass with respect to the fundamental wave;
- c) der W-Band-Hohlleiter 2a, der den in ihm ver schiebbar angeordneten dielektrischen Resonator 1 sowie einen stufenförmig ausgebildeten Absorber 9 (für die Grundwelle) enthält;c) the W-band waveguide 2 a, which contains the dielectric resonator 1 , which is slidably disposed therein, and a step-shaped absorber 9 (for the fundamental wave);
- d) das Q-Band-Hohlleiter-Zwischenstück 3, in dem die Grundwelle ausbreitungsfähig ist und das den hö henreduzierten Q-Band-Hohlleiter 2b der Oszilla torhalterung mit dem den dielektrischen Resonator 1 enthaltenden W-Band-Hohlleiter verbindet.d) the Q-band waveguide intermediate piece 3 , in which the fundamental wave is capable of propagation and which connects the height-reduced Q-band waveguide 2 b of the oscillator gate holder to the W-band waveguide containing the dielectric resonator 1 .
Die Diode 4 ist in dem höhenreduzierten Q-Band-Hohlleiter 2b auf dem Diodenflansch der Wärmesenke 11 montiert. Über den Sperrfilter 7 und der quasi-koaxialen Schaltungsstruk tur 5, 6 wird ihr Gleichspannung zugeführt. Bei der Fre quenz fo der Grundwelle wirkt die metallische Kreisscheibe 5 der quasi-koaxialen Schaltungsstruktur 5, 6 als Kapazi tät, während die kurze Verbindungsleitung 6 als Induktivi tät wirkt. Zusammen mit den parasitären Elementen der Di ode 4 bilden die Scheibe 5 und die Verbindungsleitung 6 einen quasi-koaxialen Resonator (QCR), dessen Resonanzfre quenz etwas höher liegt als die Betriebsfrequenz (Sollfre quenz) des Oszillators.The diode 4 is mounted in the reduced-height Q-band waveguide 2 b on the diode flange of the heat sink 11 . About the blocking filter 7 and the quasi-coaxial circuit structure 5 , 6 their DC voltage is supplied. At the frequency f o of the fundamental wave, the metallic circular disk 5 of the quasi-coaxial circuit structure 5 , 6 acts as a capacitor, while the short connecting line 6 acts as an inductor. Together with the parasitic elements of the diode 4 , the disk 5 and the connecting line 6 form a quasi-coaxial resonator (QCR), the resonance frequency of which is somewhat higher than the operating frequency (target frequency) of the oscillator.
Bei der Harmonischen 2fo der Frequenz fo der Grundwelle wirkt die metallische Kreisscheibe als quasi-Radialwellen- Transformator ("radialer λ/4-Transformator") mit einem ho hen Transformationsverhältnis. Der Durchmesser und die Länge der kurzen Verbindungsleitung 6 zu dem Sperrfilter 7 (Bandstoppfilter) beeinflußt ebenfalls dieses Transformationsverhältnis und muß optimiert werden, um ma ximale Ausgangsleistung bei der Frequenz 2fo der Oberwelle zu erzielen.At the harmonic 2 f o of the frequency f o of the fundamental wave, the metallic circular disk acts as a quasi-radial wave transformer ("radial λ / 4 transformer") with a high transformation ratio. The diameter and the length of the short connecting line 6 to the notch filter 7 (band stop filter) also influences this transformation ratio and must be optimized in order to achieve maximum output power at the frequency 2 f o of the harmonic.
Der höhenreduzierte Q-Band-Hohlleiter 2b (einschließlich des Q-Band-Zwischenstück-Hohlleiters 3) ist an beiden En den jeweils mit einem der beiden W-Band-Hohlleiter 8 bzw. 2a verbunden, die für die Frequenz der Grundwelle als Hochpaß wirken. Da sie außerdem als induktive Abschlüsse wirken, wird die Frequenz fo der Grundwelle auch noch durch die Länge des höhenreduzierten Q-Band-Hohlleiters 2b und des Q-Band-Zwischenstück-Hohlleiters 3 beeinflußt und muß daher auf die Frequenz des QCR abgestimmt werden.The height-reduced Q-band waveguide 2 b (including the Q-band spacer waveguide 3 ) is connected to the two ends of the two with one of the two W-band waveguides 8 and 2 a, which is used for the frequency of the fundamental wave Look high fun. Since they also act as inductive terminations, the frequency f o of the fundamental wave is also influenced by the length of the height-reduced Q-band waveguide 2 b and the Q-band intermediate piece waveguide 3 and must therefore be matched to the frequency of the QCR .
Da der W-Band-Hohlleiter 2a für die Frequenz der Grund welle als Hochpaß wirkt, klingt das magnetische Feld der Grundwelle in ihm zu dem freien Ende hin aperiodisch ab (abhängig von der Entfernung zur Diode 4).Since the W-band waveguide 2 a acts as a high-pass filter for the frequency of the fundamental wave, the magnetic field of the fundamental wave in it decays aperiodically towards the free end (depending on the distance to the diode 4 ).
Um den dielektrischen Resonator 1 kritisch zu koppeln, ist dieser im Hohlleiter 2a so zu orientieren, daß eine magne tische Kopplung erfolgt, und dann solange in Richtung des Q-Band-Zwischenstück-Hohlleiters 3 zu schieben, bis die Rückflußdämpfung für die Frequenz der Grundwelle maximal ist. Der stufenförmig ausgebildete Absorber 9 hat dabei die Aufgabe, den durch den dielektrischen Resonator 1 hin durchtretenden Teil der Grundwelle zu absorbieren. Mit dieser Anordnung können Rückflußdämpfungen größer als 20 dB ohne weiteres erzielt werden, was eine starke Kopplung zwischen dielektrischem Resonator 1 und QCR zur Folge hat.In order to couple the dielectric resonator 1 critically, this is to be oriented in the waveguide 2 a in such a way that a magnetic coupling takes place, and then to be pushed in the direction of the Q-band intermediate waveguide 3 until the return loss for the frequency of the Fundamental wave is maximum. The step-shaped absorber 9 has the task of absorbing the part of the fundamental wave passing through the dielectric resonator 1 . With this arrangement, return losses greater than 20 dB can easily be achieved, which results in a strong coupling between the dielectric resonator 1 and QCR.
Die zur Stabilisierung der Oszillatorfrequenz benötigte Phase wird durch Optimierung des Abstands zwischen dielek trischem Resonator 1 und QCR (bei kritischer Kopplung) eingestellt, indem die Länge des Zwischenstück-Hohlleiters 3 variiert wird.The phase required to stabilize the oscillator frequency is set by optimizing the distance between dielectric resonator 1 and QCR (with critical coupling) by varying the length of the intermediate waveguide 3 .
Zur Frequenzstabilität des Oszillators ist folgendes anzu merken:The following should be noted regarding the frequency stability of the oscillator notice:
Die Suszeptibilität als Funktion der Frequenzdifferenz des
QCR bzw. des dielektrischen Resonators 1 (die im elektri
schen Ersatzschaltbild parallel geschaltet sind) von der
Betriebsfrequenz ergibt Kurven, deren Steigung bei der
Frequenzdifferenz Null direkt proportional ist zur Güte
des entsprechenden Resonators. Eine der Bedingungen, daß
der Oszillator schwingt, besteht darin, daß die Summe der
imaginären Teile der Admittanz Null ist. Daß heißt in die
sem Fall, daß bei einer Änderung der Frequenz des QCR zwar
auch die Frequenz geändert wird, bei der die Summe der
imaginären Teile der Admittanz Null ist, daß aber die re
sultierende Frequenzänderung des stabilisierten Oszilla
tors geringer ist als die Frequenzänderung des QCR allein.
Es läßt sich zeigen, daß folgende Beziehungen gelten:
The susceptibility as a function of the frequency difference of the QCR or the dielectric resonator 1 (which are connected in parallel in the electrical equivalent circuit diagram) of the operating frequency results in curves whose slope at the frequency difference zero is directly proportional to the quality of the corresponding resonator. One of the conditions for the oscillator to oscillate is that the sum of the imaginary parts of the admittance is zero. That means in this case that when the frequency of the QCR changes, the frequency is also changed at which the sum of the imaginary parts of the admittance is zero, but that the resultant frequency change of the stabilized oscillator is less than the frequency change of the QCR alone. It can be shown that the following relationships apply:
(ΔfOSC - ΔfSTAB) . QQCR = ΔfSTAB . QDR (1)
(Δf OSC - Δf STAB ). Q QCR = Δf STAB . Q DR (1)
oder
or
wobei ΔfSTAB bzw. ΔfOSC die Frequenzdifferenz des stabili sierten bzw. des frei laufenden Oszillators von der Be triebsfrequenz (Sollfrequenz) ist und QDR bzw. QQCR die Güte des dielektrischen Resonators 1 bzw. des QCR's ist. R ist der durch die Stabilisierung erzielte Reduktionsfak tor.where Δf STAB or Δf OSC is the frequency difference of the stabilized or free-running oscillator from the operating frequency (set frequency) and Q DR or Q QCR is the quality of the dielectric resonator 1 or the QCR's. R is the reduction factor achieved by stabilization.
Zur Kompensation der durch Temperaturänderungen hervorge rufenen Frequenzänderungen des Oszillators ist folgendes anzumerken:To compensate for the changes in temperature The frequency changes of the oscillator are as follows to note:
Wenn man davon ausgeht, daß der freilaufende Oszillator
einen auf die Oszillatorfrequenz fOSC normalisierten Tem
peraturkoeffizienten (ΔfOSC/Δϑ) . /fOSC besitzt (Δϑ ist die
Temperaturänderung), wird dieser Koeffizent für den stabi
lisierten Oszillator um den Faktor R reduziert, so daß für
den Fall einer vollständigen Kompensation der durch Tempe
raturänderungen hervorgerufenen Frequenzänderungen des Os
zillators durch geeignete Wahl des Materials des dielek
trischen Resonators für den normalisierten Tem
peraturkoeffizienten des Materials des dielektrischen Re
sonators 1 (ΔfDR/Δϑ)/fOSC folgende Beziehung zu erfüllen
ist:
If one assumes that the free-running oscillator has a temperature coefficient normalized to the oscillator frequency f OSC (Δf OSC / Δϑ). / f OSC (Δϑ is the temperature change), this coefficient for the stabilized oscillator is reduced by the factor R, so that in the event of a complete compensation of the temperature changes caused by temperature changes of the oscillator, by a suitable choice of the material of the dielectric Resonators for the normalized temperature coefficient of the material of the dielectric resonator 1 (Δf DR / Δϑ) / f OSC the following relationship must be met:
(ΔfDR/Δϑ)/fOSC = -R . (ΔfOSC/Δϑ) . /fOSC (3)(Δf DR / Δϑ) / f OSC = -R. (Δf OSC / Δϑ). / f OSC (3)
Zur Reduktion des Phasenrauschens durch die Stabilisierung ist folgendes anzumerken:To reduce phase noise through stabilization the following should be noted:
Da das Phasenrauschen proportional zum Mittelwert der zu fälligen Frequenzänderung Δf ist, ist die Verbesserung des Rausch-zu-Trägersignalverhältnisses N/C proportional zu (ΔfSTAB/ΔfOSC)2 = R2.Since the phase noise is proportional to the mean value of the frequency change Δf due, the improvement in the noise-to-carrier signal ratio N / C is proportional to (Δf STAB / Δf OSC ) 2 = R 2 .
Der Oberwellenoszillator gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von dem Oszillator gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, daß der Oszillator nunmehr durchgängig W-Band-Hohlleiter 2 bzw. 8 enthält (der Zwischenstück-Hohlleiter 3 in Fig. 1 ist in Fig. 2 somit entfallen und der höhenreduzierte Q-Band- Hohlleiter 2b ist in Fig. 2 durch einen W-Band-Hohlleiter ersetzt), sodaß bezüglich der Erläuterung der Bezugszei chen der in den Figuren übereinstimmenden Teile auf die Beschreibung der Fig. 1 verwiesen werden kann.1 of the harmonic oscillator shown in Fig. 2 differs from the oscillator shown in FIG. Only in that the oscillator W-band waveguide now contains consistently 2 or 8 (the intermediate piece waveguide 3 in Fig. 1 is shown in Fig. 2 thus omitted and the height-reduced Q-band waveguide 2 b is replaced in FIG. 2 by a W-band waveguide), so that reference can be made to the description of FIG. 1 with regard to the explanation of the reference characters of the parts corresponding in the figures.
Die Diode 4 befindet sich bei dieser Ausführungsform in einem für die Frequenz der Grundwelle im Sperrbetrieb ar beitenden Hohlleiter 2. Der Resonator für die Frequenz der Grundwelle wird wieder aus der als Kapazität wirkenden me tallischen Kreisscheibe 5 und der als Induktivität wir kenden kurzen Verbindungsleitung 6 vom Sperrfilter 7 zur Kreisscheibe 5 sowie aus den parasitären Elementen der Di ode 4 gebildet (QCR). Der dielektrische Resonator 1 dient hier als zusätzlicher Stabilisierungs-Resonator. In this embodiment, the diode 4 is located in a waveguide 2 that works for the frequency of the fundamental wave in the blocking mode. The resonator for the frequency of the fundamental wave is again formed from the metal circular disk 5 acting as a capacitance and the short connecting line 6 acting as an inductor from the blocking filter 7 to the circular disk 5 and from the parasitic elements of the diode 4 (QCR). The dielectric resonator 1 serves here as an additional stabilizing resonator.
Der Oberwellenoszillator gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von dem Oberwellenoszillator gemäß Fig. 2 dadurch, daß an stelle der metallischen Kreisscheibe 5 und der Verbin dungsleitung 6 (Fig. 2) nunmehr ein zylindischer Stift 10 (ohne Eigenresonanz) vorgesehen ist, sodaß bezüglich der Erläuterung der Bezugszeichen der in den Figuren übereinstimmenden Teile auf die Beschreibung der Fig. 1 und 2 verwiesen werden kann.The harmonic oscillator shown in Fig. 3 differs from the harmonic oscillator shown in Fig. 2 in that in place of the metallic circular disc 5 and the Verbin dung line now a zylindischer pin 10 is provided (with no self-resonant) 6 (Fig. 2), so that with respect to the explanation of the reference numerals of the parts corresponding in the figures can be referred to the description of FIGS. 1 and 2.
Auch bei dieser Ausführungsform des Oszillators ist durch gängig ein W-Band-Hohlleiter 2 bzw. 8 vorgesehen, sodaß sich die Diode 4 in einem bei der Frequenz der Grundwelle im Sperrbetrieb arbeitenden Hohlleiter 2 befindet.In this embodiment of the oscillator, too, a W-band waveguide 2 or 8 is commonly provided, so that the diode 4 is located in a waveguide 2 operating in blocking mode at the frequency of the fundamental wave.
Die Diode 4 ist durch den Stift 10 magnetisch an den Hohl leiter 2 angekoppelt. Der dielektrische Resonator 1 ist hier alleiniger Resonator für die Grundwelle. Durch Heran schieben des Resonators 1 an die Diode 4 wird die ge wünschte Kopplung hergestellt. Der Stift 10 hat dabei vor teilhafterweise einen Durchmesser, der gleich oder in etwa gleich ist der halben Wellenlänge der radialen Oberwelle.The diode 4 is magnetically coupled to the hollow conductor 2 by the pin 10 . The dielectric resonator 1 is the sole resonator for the fundamental wave here. By pushing the resonator 1 to the diode 4 , the desired coupling is produced. The pin 10 has before geous enough a diameter that is the same or approximately equal to half the wavelength of the radial harmonic.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die geschil derten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern ganz allgemein für Oberwellenoszillatoren im Millimeterwellen bereich verwendet werden kann (insbesondere bei anderen Frequenzen).It is understood that the invention is not limited to the The previous embodiments is limited, but entirely general for harmonic oscillators in millimeter waves area can be used (especially with others Frequencies).
Claims (11)
(ΔfOR/Δϑ) . fOSC = -R . (ΔfOSC/Δϑ) . fOSC
gegenüber dem normalisierten Temperaturkoeffizienten (ΔfOSC/Δϑ) . fOSC des Oszillators einen vom Betrag her um einen Reduktionsfaktor R reduzierten und mit entgegenge setztem Vorzeichen versehenen normalisierten Temperaturko effizienten (ΔfDR/Δϑ) . fOSC aufweist.10. Harmonic oscillator according to one of the preceding claims, characterized in that for the compensation of the frequency changes of the oscillator caused by temperature changes, the material of the di electric resonator ( 1 ) according to the equation
(Δf OR / Δϑ). f OSC = -R. (Δf OSC / Δϑ). f OSC
compared to the normalized temperature coefficient (Δf OSC / Δϑ). f OSC of the oscillator is a normalized temperature coefficient (Δf DR / Δϑ) that is reduced by an amount by a reduction factor R and provided with an opposite sign. f has OSC .
R = (1 + QDR/QQCR)
aus der Güte QDR des dielektrischen Resonators (1) und der Güte QQCR des quasi-koaxialen Resonators (4, 5, 6) ergibt.11. Harmonic oscillator according to claim 10 with a composed of the parasitic elements of the semiconductor diode ( 4 ), the metallic circular disc ( 5 ) and the short connecting line ( 6 ) composed quasi-coaxial resonator for the fundamental wave, characterized in that the reduction factor R according to the equation
R = (1 + Q DR / Q QCR )
from the quality Q DR of the dielectric resonator ( 1 ) and the quality Q QCR of the quasi-coaxial resonator ( 4 , 5 , 6 ).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4123769A DE4123769C2 (en) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | Harmonic oscillator for the millimeter wave range |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4123769A DE4123769C2 (en) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | Harmonic oscillator for the millimeter wave range |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4123769A1 DE4123769A1 (en) | 1993-01-21 |
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Citations (2)
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DE3239499A1 (en) * | 1982-10-26 | 1984-04-26 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Arrangement for tuning the frequency of harmonic oscillators, particularly for millimetre waves |
DE3544912A1 (en) * | 1985-12-19 | 1987-06-25 | Licentia Gmbh | Harmonic oscillator for millimetre waves |
-
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- 1991-07-18 DE DE4123769A patent/DE4123769C2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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---|---|---|---|---|
DE3239499A1 (en) * | 1982-10-26 | 1984-04-26 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Arrangement for tuning the frequency of harmonic oscillators, particularly for millimetre waves |
DE3544912A1 (en) * | 1985-12-19 | 1987-06-25 | Licentia Gmbh | Harmonic oscillator for millimetre waves |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Albert D. HELFRICK: "Voltage controlled oscillator uses ceramic resonators" in ham radio, Juni 1985, S.18-26 * |
Jean van BLADEL: "Dielectric resonator in a waveguide below cutoff" in IEEE Transactions on Microwave theory and techniques, Vol.MTT-29, No.4, April 1981, S.314-322 * |
Also Published As
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