DE69736012T2 - Injektionssynchronisierter Mirkowellen-/Millimeterwellen-Oszillator - Google Patents

Injektionssynchronisierter Mirkowellen-/Millimeterwellen-Oszillator Download PDF

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    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen leichten und kleinen Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung dieses Typs ist aus den Patent Abstracts of Japan, Bd. 011, Nr. 2031 (E-527), 28. Juli 1987, und aus JP 62 047212 A (Hitachi Denshi Ltd.), 28. Februar 1987, bekannt.
  • STAND DER TECHNIK
  • Da der Informationsinhalt in den vergangenen Jahren zugenommen hat, achten die Menschen stärker auf persönliche Kommunikation, in der ein großes Volumen analoger und digitaler Informationen unter Verwendung von Hochfrequenzträgern wie etwa Mikrowellen oder Millimeterwellen mit hoher Geschwindigkeit über Funk übertragen wird. In dieser Kommunikation gibt es eine Forderung nach der Entwicklung kompakter und leichter Mikrowellen- und Millimeterwellen-Signalgeneratoren mit guter Frequenzstabilität und wenig Phasenrauschen.
  • In 14 ist ein herkömmlicher Mikrowellen-Signalgenerator mit Injektionsverriegelung gezeigt. Der Mikrowellen-Signalgenerator mit Injektionsverriegelung besteht aus einem Mikrowellen- und Millimeterwellenverstärker 650, der bei einer Grundoszillationsfrequenz f' arbeitet, aus einer positiven Rückkopplungsschleife 651, die aus einer Verzögerungsleitung 652 und aus einem Kombinierer/Teiler 653 besteht, und aus einer Mikrowellen- und Millimeterwellenverstärker 655. Im Betrieb wird zu einer Zeit der freien Oszillation durch den Verstärker 650 in der positiven Rückkopplungsschleife 651 zunächst ein weißes Rauschen verstärkt, so dass der Rauschpegel der Grundoszillationsfrequenz f' hoch wird und das weiße Rauschen durch die positive Rückkopplungsschleife 651 umläuft. Während der Wiederholung des obigen Prozesses wachsen aufgrund eines Signals der Grundoszillationsfrequenz f' und der Nichtlinearität des Verstärkers 650 harmonische Komponenten n·f' (n: ganze Zahl) der Grundos zillationsfrequenz f' mit einer Frequenz, bei der der Phasendrehungswinkel der positiven Rückkopplungsschleife 651 360° wird. Somit wird in einem stationären Zustand ein Signal mit der Grundoszillationsfrequenz f' und mit seinen Harmonischen n·f' (n: ganze Zahl) erzeugt.
  • Daraufhin wird durch zwangsläufiges Injizieren einer Signalkomponente mit einer stabilen Frequenz fo (fo = f/m) (m: ganze Zahl) und mit einem verringerten Phasenrauschen von dem Eingangsanschluss 660 über den Mikrowellen- und Millimeterwellenverstärker 650 eine Frequenzverriegelung des Signals mit der freien Grundoszillationsfrequenz f' mit einem Signal mit einer Frequenz f, die das m-fache der Frequenz fo des Injektionssignal ist, bewirkt. Auf diese Weise ist es möglich, das Phasenrauschen der freien Grundoszillationsfrequenz f' zu verringern und die Frequenz zu stabilisieren.
  • Im Folgenden wird der Betrieb beschrieben. Das von außen injizierte erzwungene Signal fo veranlasst, dass aufgrund der Nichtlinearität des Mikrowellen- und Millimeterwellenverstärkers 655 das Signal mit der Frequenz f, die fo·m ist, erzeugt wird. Wenn sich die freie Grundoszillationsfrequenz f' in der Nachbarschaft der Harmonischen fo·m des Injektionssignals befindet (f' ≈ f) befindet, wird das Signal der freien Grundoszillationsfrequenz f' in die Harmonische fo·m (m: ganze Zahl) des Injektionssignals zu einem Signal gezogen, das mit dem harmonischen Signal fo·m verriegelt ist. Daraufhin wird das Signal von dem Ausgangsabschnitt 670 ausgegeben. Somit ist es möglich, das Phasenrauschen der Grundoszillationsfrequenz f' zu verringern und die Frequenz zu stabilisieren.
  • In dem in 14 gezeigt Verfahren wird die Phase durch eine Leitungslänge der positiven Rückkopplungsschleife 651 gesteuert, die die Verzögerungsleitung 652 und den Kombinierer/Teiler 653 enthält, wobei die Grundoszillationsfrequenz f' bestimmt ist. Wenn die Frequenz f' hoch wird, wird die Leitungslänge der positiven Rückkopplungsschleife 651 kurz, wobei es schwierig wird, die Grundoszillationsfrequenz f' zu steuern. In einer solchen Schaltungskonstruktion wird das über den Verstärker 655 darin eingegebene Injektionssignal aufgrund der Charakteristik der Übertragung des Kombinierers/Teilers 653 zwischen D und C an den Ausgangsanschluss 670 ausgegeben. Somit enthält das von dem Ausgangsanschluss 670 entnommene Signal nicht nur eine gewünschte Welle, sondern auch viele unerwünschte Wellen. Ferner kann die Grundoszillationsfrequenz f' grundsätzlich nicht geändert werden, obgleich das Ändern des Vorspannungspunkts des Verstärkers 650 die Frequenz geringfügig zu ändern ermöglicht.
  • Die Grundoszillationsfrequenz f' kann dadurch geändert werden, dass der Q-Wert der positiven Rückkopplungsschleife 651 auf einen kleinen Wert eingestellt wird, wodurch der Verriegelungsbereich zu der Injektionsverriegelungszeit verbreitert wird. Allerdings wird die Grundoszillationsfrequenz f' aufgrund des Einflusses durch die Umgebungstemperatur und andere Faktoren instabil, wenn der Q-Wert der Schaltung klein ist. In diesem Fall wird die durch die Signalinjektion erreichte Verriegelung ausgeschaltet, wenn der Verriegelungsbereich überschritten wird. Eine stabile Injektionsverriegelung kann nur in der Umgebung des Zentrums des Verriegelungsbereichs erreicht werden. Aus diesem Grund hat die wie oben erwähnte Schaltungskonstruktion Probleme, dass es schwierig ist, eine Hochfrequenzwelle wie etwa Millimeterwellen zu erhalten, Signale zu verringern, die unerwünschte Wellen enthalten, und die Frequenzen zu ändern.
  • Der aus den oben erwähnten Patent Abstracts of Japan, Bd. 011, Nr. 2031 (E-527), 28. Juli 1987, und aus JP 62 047212 A (Hitachi Denshi Ltd.), 28. Februar 1987, bekannte Oszillator mit Injektionsverriegelung erzeugt eine Zielfrequenz f0, die das n-fache der durch die Injektionsschaltung injizierten Eingangsfrequenz ist. Ferner ist der Oszillator mit Injektionsverriegelung dieses Dokuments an seiner Ausgangsseite nicht mit einer Ausgangsschaltung für Harmonische gekoppelt.
  • In EP 0 626 762 A ist eine Ausgangsschaltung für Harmonische beschrieben, die mit einem Oszillator mit Injektionsverriegelung gekoppelt ist, der einen synthetischen Oszillator bildet.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Somit ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, einen Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung zu schaffen, der Signale, die unerwünschte Wellen enthalten, verringern kann, den Änderungsbereich der Frequenzen verbreitern kann und leicht eine Hochfrequenzwelle wie etwa eine Millimeterwelle liefern kann.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung zu ermöglichen, dass ein solcher Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung zuverlässig ein stabiles und rauscharmes Signal erzeugt, indem die Phase in dem Verriegelungsbereich konstant gemacht wird.
  • Zur Lösung der obigen Hauptaufgabe wird gemäß der Erfindung, ohne eine positive Rückkopplungsschleife zu bilden, ein Reflexionsspannungsteuer-Oszillator vorbereitet, der eine Grundoszillationsfrequenz f' steuern kann, wobei der Oszillator eine Reihenanordnung aufweist, in der ein Signal über einen Resonator direkt in einen Aktivelement-Abschnitt injiziert wird.
  • Das heißt, zur Lösung der obigen Hauptaufgabe schafft die Erfindung einen Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung, mit: einer Oszillationsschaltung, die einen Aktivelement-Abschnitt mit zwei Seiten und eine Resonanzschaltung, die mit dem Aktivelement-Abschnitt an einer seiner Seiten verbunden ist und bei einer vorgegebenen Frequenz f in Resonanz tritt, besitzt, einer Injektionsschaltung, die ein Referenzsignal mit einer Frequenzkomponente f/m erzeugt, um eine Frequenzverriegelung eines Signals in der Resonanzschaltung zu bewirken, wobei m eine ganze Zahl ist; und einem Eingabemittel, das das Referenzsignal in die Resonanzschaltung eingibt, wobei der Aktivelement-Abschnitt eine Komponente mit negativem ohmschem Widerstand bei der Frequenz f besitzt, damit die Oszillationsschaltung aufgrund ihrer eigenen Nichtlinearität bei Eingabe des Referenzsignals auch die erste, die zweite, die dritte, die vierte und die nachfolgenden Harmonischen hiervon erzeugt; dadurch gekennzeichnet, dass eine Reflexionsrückkopplungs-Steuerschaltung auf der anderen Seite des Aktivelement-Abschnitts vorgesehen ist, die die Reflexionsrückkopplungsverstärkung der Frequenz f steuert und verteilte konstante Leitungen aufweist, die eine Ausgangsimpedanz des Aktivelement-Abschnitts steuern, und eine Ausgangsschaltung für Harmonische mit einer Ausgangsseite der Reflexionsrückkopplungs-Steuerschaltung verbunden ist, um ein Signal mit einer n-ten Harmonischen Komponente eines Signals mit der Frequenz f von der Resonanzschaltung zu holen, wobei n eine ganze Zahl ist.
  • In einer Ausführungsform enthält die Resonanzschaltung eine Übertragungsleitung und ein Kapazitätselement. Das Eingabemittel ist an einem Ende der Übertragungsleitung oder des Kapazitätselements vorgesehen. Das Referenz signal besitzt eine Frequenzkomponente f/m, wobei m eine ganze Zahl ist.
  • Die Injektionsschaltung kann einen Kristalloszillator mit niedriger Frequenz enthalten.
  • Die Injektionsschaltung kann einen Signalgenerator und einen nichtlinearen Breitbandverstärker mit einem Verstärkungsgrad zwischen der Frequenz f/m und der Frequenz nf besitzen.
  • Die Injektionsschaltung kann ferner einen h-Multiplizierer enthalten, wobei h eine ganze Zahl ist, der zwischen den Signalgenerator und den nichtlinearen Breitbandverstärker geschaltet ist.
  • Andererseits kann das Kapazitätselement der Resonanzschaltung aus zwei Varaktor-Dioden aufgebaut sein, die in Reihe und mit entgegengesetzten Orientierungen geschaltet sind. Ein von der Injektionsschaltung ausgegebenes Signal wird dann in einen Knoten zwischen den zwei Varaktor-Dioden injiziert.
  • Alternativ kann das Kapazitätselement der Resonanzschaltung aus einem Mikrowellentransistor zwischen zwei Anschlüssen hiervon gebildet sein und kann ein von der Injektionsschaltung ausgegebenes Signal in den anderen Anschluss injiziert werden.
  • Ferner kann das Kapazitätselement der Resonanzschaltung aus zwei Mikrowellentransistoren gebildet sein, in denen Kollektoranschlüsse und Basisanschlüsse miteinander verbunden sind, ein Emitteranschluss mit einer Übertragungsleitung verbunden ist und der andere Emitteranschluss geerdet ist. Ein von der Injektionsschaltung ausgegebenes Signal wird dann in die miteinander verbundenen Kollektor- und Basisanschlüsse injiziert.
  • Gemäß dem Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung der Erfindung mit der obigen Konstruktion wird die n-te Harmonische der Grundwelle mit der Grundoszillationsfrequenz als das Ausgangssignal verwendet. Um ein Injektionssignal zu erzeugen, ist es somit möglich, einen Phasenverriegelungsoszillator zu verwenden, der in der digitalen drahtlosen Kommunikation in dem Funkspektrum wie etwa dem UHF verwendet wird und der hochstabil ist und eine niedrige Phasenrauschcharakteristik aufweist. Somit ist es möglich, einen kompakten Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung mit niedrigen Kosten zu konstruieren. Darüber hinaus ist es unnötig zu oszillieren, um direkt ein Signal des Millimeterwellen-Bands zu erzeugen. Falls z.B. eine vierte Harmonische verwendet wird, ist es möglich, ein Signal von 60 GHz bei einer Grundschwingung bei 15 GHz auszugeben. Außerdem ist es unter Verwendung der Nichtlinearität der Oszillationsschaltung, des Verstärkers und des Multiplizierers möglich, einen Injektionsverriegelungs-Frequenzbereich zu verbreitern. Außerdem ist es möglich, den Bereich der Frequenzänderung durch elektrisches Steuern der freien Oszillationsfrequenz durch das Element mit veränderlicher Kapazität wesentlich zu verbreitern, während gleichzeitig die Injektionsverriegelung gesteuert wird. Ferner werden in dem Injektionsverriegelungsprozess unnötige Wellenkomponenten, die durch den nichtlinearen Betrieb des Breitbandverstärkers und des Multiplizierers erzeugt werden, unterdrückt und kaum an den Ausgangsabschnitt ausgegeben. Somit ist es unnötig, Filter zum Entfernen dieser unnötigen Signalkomponenten bereitzustellen.
  • Zur Lösung der weiteren Aufgabe der Erfindung ist in der Erfindung eine negative Frequenzrückkopplungsschleife wie im Folgenden beschrieben so konstruiert, dass eine freie Oszillationsfrequenz eines Spannungssteuerungsoszillators (VCO) so gesteuert wird, dass ihre Frequenzverriegelung mit einer Frequenz einer Referenzsignalquelle bewirkt wird. Wenn die Frequenz des Injektionssignals in dem Injektionsverriegelungsbereich geändert wird, kann dadurch ermöglicht werden, dass eine freie Oszillationsfrequenz eines Ausgangssignals der Frequenz des Injektionssignals folgt. Somit ist es möglich, die Phase des Injektionssignals und die eines Injektionsverriegelungssignals in einer konstanten Beziehung zu halten und den Injektionsverriegelungsbereich zu verbreitern. Die Konstruktion eines Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillators mit Injektionsverriegelung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist wie folgt:
    Das heißt, in der Ausführungsform enthält die Injektionsschaltung ferner einen Referenzsignalgenerator, der das Referenzsignal erzeugt, und besitzt die Oszillationsschaltung ein Verzweigungsfilter, das an einer Ausgangsseite der Resonanzschaltung vorgesehen ist. Ferner umfasst dieser Oszillator mit Injektionsverriegelung eine negative Frequenzrückkopplungsschleife, die einen Frequenzmischer besitzt, in den ein von dem Verzweigungsfilter ausgegebenes Signal und ein von dem Referenzsignalgenerator ausgegebenes Signal eingegeben werden. Die negative Frequenzrückkopplungsschleife rückkoppelt ein von dem Frequenzmischer ausgegebenes Fehlersignal in die Resonanzschaltung, um dadurch eine Frequenzverriegelung der Resonanzschaltung mit einem von dem Referenzsignalgenerator ausgegebenen Signals zu bewirken.
  • Dieser Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung hat eine negative Frequenzrückkopplungsschleife zum Verriegeln der freien Oszillationsfrequenz der Resonanzschaltung mit der durch den Referenzsignalgenerator erzeugten Frequenz des Referenzsignals. Somit ist es auch dann, wenn die Frequenz des Injektionssignals innerhalb des Injektionsverriegelungsbereichs geändert wird, möglich, eine freie Oszillationsfrequenz eines Ausgangssignals der Resonanzschaltung der Frequenz des Injektionssignals folgen zu lassen. Somit ist es möglich, die Phase des Injektionssignals und die eines injektionsverriegelten Signals in einer konstanten Beziehung zueinander zu halten.
  • Somit kann der injektionsverriegelte Oszillator als eine Signalquelle zum Erfassen einer Verriegelung verwendet werden. Ferner ist es möglich, das Ausgangssignal der n-ten Harmonischen zu stabilisieren, ein Phasenrauschen zu verringern und ein unerwünschtes Störsignal zu unterdrücken. Ferner kann der Injektionsverriegelungsbereich verbreitert werden.
  • Darüber hinaus werden das Phasenrauschen und eine Hereinziehzeit nicht durch ein Schleifenfilter oder durch ein Tiefpassfilter, sondern durch ein Injektionsverriegelungsverfahren gesteuert. Somit ist es möglich, ein schnelles Hereinziehen und eine Verringerung des Phasenrauschens zu erreichen und einen Bereich veränderlicher Frequenz zu verbreitern.
  • Der Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung kann einen Verteiler aufweisen, der das von dem Referenzsignalgenerator ausgegebene Signal auf die Eingangsmittel und den Frequenzmischer verteilt.
  • In diesem Fall wird das von dem Referenzsignalgenerator ausgegebene Signal durch den Verteiler auf die Eingangsmittel und den Frequenzmischer verteilt, so dass es sowohl für den Injektionsverriegelungsbetrieb als auch für die negative Frequenzrückkopplungsschleife dient.
  • Die negative Frequenzrückkopplungsschleife kann einen m-Multiplizierer besitzen, der zwischen den Verteiler und den Frequenzmischer geschaltet ist.
  • In dieser Konstruktion wird die Frequenz des durch den Referenzsignalgenerator erzeugten Referenzsignals durch den m-Multiplizierer mit m multipliziert, bevor das Signal in den Frequenzmischer eingegeben wird. Somit ist es möglich, als den Referenzsignalgenerator einen Phasenverriegelungsoszillator zu nutzen, der in der digitalen Funkkommunikation verwendet wird und der z.B. eine Semimikrowelle verwendet und einen hohen Stabilitätsgrad und eine niedrige Phasenrauschcharakteristik aufweist. Somit ist es möglich, den Referenzsignalgenerator mit kleiner Größe und niedrigen Kosten zu konstruieren und dadurch einen preiswerten, kleinen Frequenzsynthetisierer zu realisieren.
  • Falls die Oszillationsschaltung eine Anpassungsschaltung für die n-te Harmonische besitzt, die mit dem Verzweigungsfilter verbunden ist, um die n-te Harmonische von der Resonanzschaltung zu holen, ist es möglich, die n-te Harmonische des Referenzsignals mit einer maximalen Ausgabe von der Anpassungsschaltung für die n-te Harmonische zu holen oder zu entnehmen.
  • Der Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung kann einen Verstärker für die h-te Harmonische haben, der zwischen den Referenzsignalgenerator und den Verteiler geschaltet ist.
  • In diesem Fall empfängt der Verstärker für die h-te Harmonische, der vor der Resonanzschaltung angeordnet ist, ein Signal von dem Referenzsignalgenerator und erzeugt eine h-te Harmonische des Signals. Somit ist es möglich, die Ausgangseffizienz der erzeugten Harmonischen zu erhöhen. Außerdem ist es möglich, die Betriebsfrequenz des Referenzsignalgenerators zu verringern und dadurch eine Kostensenkung zu erreichen.
  • Ferner ist es möglich, außer dem Verstärker für die h-te Harmonische einen m-Multiplizierer zwischen den Verteiler und den Frequenzmischer zu schalten.
  • In diesem Fall multipliziert der m-Multiplizierer die Frequenz der von dem Verstärker für die h-te Harmonische ausgegebenen h-ten Harmonischen mit m. Somit ist es möglich, die Verriegelungsfrequenz zu erhöhen und dadurch die Frequenz des Ausgangssignals von der Oszillationsschaltung zu erhöhen.
  • Ferner kann der Verstärker für die h-te Harmonische zwischen den Verteiler und die Eingangsmittel geschaltet sein und kann ein Frequenzteiler zwischen das Verzweigungsfilter und den Frequenzmischer geschaltet sein.
  • Da in dieser Konstruktion der Verstärker für die h-te Harmonische zwischen den Verteiler und das Eingangsmittel geschaltet ist, wird ein Referenzsignal an die negative Frequenzrückkopplungsschleife geliefert, bevor das Signal in den Verstärker für die h-te Harmonische eingegeben wird, während die von dem Verstärker für die h-te Harmonische ausgegebene h-te Harmonische an die Oszillationsschaltung geliefert wird. Die Frequenz der von dem Verzweigungsfilter ausgegebenen Harmonischen wird durch den Frequenzteiler in eine niedrigere Frequenz geteilt, die daraufhin an den Frequenzmischer geliefert wird.
  • Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Betriebsfrequenz des Frequenzmischers zu verringern, ohne die Oszillationsfrequenz der Oszillationsschaltung zu verringern, und die negative Frequenzrückkopplungsschleife leicht und preiswert herzustellen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 zeigt ein Beispiel der Grundkonstruktion einer ersten Ausführungsform des Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillators mit Injektionsverriegelung der Erfindung;
  • 2 zeigt ein Beispiel der Schaltungskonstruktion der Ausführungsform aus 1;
  • 3 zeigt ein Beispiel der Schaltungskonstruktion einer Resonanzschaltung;
  • 4 zeigt ein Beispiel der Grundkonstruktion einer zweiten Ausführungsform des Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillators mit Injektionsverriegelung der Erfindung;
  • 5 zeigt ein Beispiel der Grundkonstruktion einer dritten Ausführungsform des Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillators mit Injektionsverriegelung der Erfindung;
  • 6 zeigt ein weiteres Beispiel der Schaltungskonstruktion der Resonanzschaltung;
  • 7 zeigt eine Ersatzschaltung, wenn ein Transistor als ein Varaktor verwendet wird;
  • 8 zeigt ein nochmals weiteres Beispiel der Schaltungskonstruktion der Resonanzschaltung;
  • 9 zeigt ein Beispiel der Grundkonstruktion einer vierten Ausführungsform des Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillators mit Injektionsverriegelung der Erfindung;
  • 10 zeigt die Schaltungskonstruktion einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
  • 11 zeigt die Schaltungskonstruktion einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
  • 12 zeigt die Schaltungskonstruktion einer siebenten Ausführungsform der Erfindung;
  • 13 zeigt die Schaltungskonstruktion einer achten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 14 zeigt ein Beispiel der Konstruktion einer herkömmlichen Mikrowellenoszillationsschaltung mit Injektionsverriegelung.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden die Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1 zeigt die Grundkonstruktion einer ersten Ausführungsform des Oszillators mit Injektionsverriegelung der Erfindung. Die Schaltung der Erfindung ist im Wesentlichen aus einer Oszillationsschaltung 15 und aus einer Injektionsschaltung 16 konstruiert. In der Oszillationsschaltung 15 ist ein Aktivelement-Abschnitt 1 mit einer Komponente mit negativem ohmschem Widerstand bei einer Frequenz f mit einer Reflexionsrückkopplungs-Steuerschaltung 2 zum Steuern einer Reflexionsrückkopplungsverstärkung der Frequenz f und daraufhin mit einer Anpassungsschaltung 3 für die n-te Harmonische zum Holen oder Entnehmen eines Signals mit einer harmonischen Komponente n·f (n: eine ganze Zahl) verbunden. Ferner ist der Aktivelement-Abschnitt 1 mit einer Resonanzschaltung 4 mit variabler Frequenz (im Folgenden einfach als "Resonanzschaltung" bezeichnet) verbunden, die aus einem Varaktor-Kapazitätselement und aus einer Übertragungsleitung gebildet ist und bei der Frequenz f in Resonanz tritt. Ein Signalgenerator 5 in der Injektionsschaltung 16 soll ein Signal mit einer Frequenzkomponente f/m (m: eine ganze Zahl) als ein Referenzsignal für die Frequenzverriegelung in die Resonanzschaltung 4 injizieren. An einem Ende der Übertragungsleitung oder des Kapazitätselements der Resonanzschaltung 4 ist ein Signaleingangsanschluss 7 vorgesehen, um das injizierte Signal mit der Frequenzkomponente f/m (m: ganze Zahl) zu empfangen.
  • In einer Zeit der freien Oszillation ermöglicht die Konstruktion, dass eine freie Oszillationsfrequenz f' nicht nur durch eine Vorspannung eines Elements mit negativem ohmschem Widerstand, sondern auch durch das Varaktor-Element veränderlich ist. Allerdings ist der Grad der Frequenzstabilität eines freien Oszillationssignals (mit der Frequenz f') in dem Mikrowellenband und in dem Millimeterwellenband in dieser Konstruktion wesentlich niedriger als der Grad der Frequenzstabilität eines Kristalloszillators, da ein Q-Wert der Resonanzschaltung 4 insbesondere in einer monolithischen Schaltung nicht hoch eingestellt werden kann.
  • In der Ausführungsform wird als der Signalgenerator 5 zum Erzeugen eines Signals mit der Frequenz f/m ein Signalgenerator mit hoher Signalreinheit wie etwa ein Semimikrowellen-Mikrowellen-Oszillator mit Phasenverriegelung mit einem Kristalloszillator verwendet. Das von dem Signalgenerator 5 ausgegebene Signal mit der Frequenz f/m wird über den Signaleingangsanschluss 7 in die Resonanzschaltung 4 eingegeben oder injiziert, um aufgrund der Nichtlinearität der Oszillationsschaltung 15 eine i-te (i: eine ganze Zahl) Harmonische (f/m)·i der Frequenz f/m des Injektionssignals zu erzeugen. Gleichzeitig wird eine freie Grundoszillationsfrequenz f' des Oszillators, die sich in der Nähe der Frequenz f befindet, oder eine n-te harmonische Komponente der freien Grundoszillationsfrequenz f, d.h. n·f, in die Komponente der Harmonischen (f/m)·i des zu verriegelnden Injektionssignals gezogen. Das verriegelte harmonische Signal n·f wird über die Anpassungsschaltung 3 für die n-te Harmonische von einem Ausgangsabschnitt 49 ausgegeben. Die Anpassungsschaltung 3 für die n-te Harmonische bildet die in den beigefügten Ansprüchen angegebene Ausgangsschaltung für Harmonische. Die obige Konstruktion kann den Grad der Frequenzstabilität in dem Mikrowellenband-/Millimeterwellenband-Oszillator bis auf das Niveau des Kristalloszillators erhöhen und außerdem das Phasenrauschen des Oszillators verringern.
  • Da das Ausgangssignal (Frequenz: n·f) der n-ten Harmonischen des Signals mit der Grundoszillationsfrequenz verwendet wird, braucht die Oszillationsschaltung 15 somit außerdem nicht zu oszillieren, um direkt ein Signal des Millimeterwellenbands (z.B. 60 GHz) zu erzeugen. Wenn z.B. eine Grundoszillation bei 15 GHz stattfindet und eine vierte Harmonische verwendet wird, ist es möglich, ein Signal mit 60 GHz auszugeben. Aufgrund der Nichtlinearität der Oszillationsschaltung 15 kann außerdem der Verriegelungsfrequenzbereich zur Zeit der Injektionsverriegelung erhöht werden, so dass er, da er der Multiplikation mit m·n, wie von der Frequenz f/m des Injektionssignals gesehen, entspricht, (m·n)-mal so breit ist. Außerdem kann die freie Oszillationsfrequenz f' in der Erfindung durch das Varaktor-Element geändert werden. Somit ist es durch elektrisches Steuern der freien Oszillationsfrequenz f' möglich, die Injektionsverriegelung zu steuern, die zu der Frequenzveränderlichkeit beiträgt. Somit ist es möglich, den veränderlichen Bereich der Frequenz wesentlich zu verbreitern.
  • In der oben gegebenen Beschreibung ist in der Resonanzschaltung 4 ein Varaktor-Element mit veränderlicher Kapazität verwendet. Alternativ ist es möglich, zur Konstruktion des Oszillators mit Injektionsverriegelung der Erfindung ein Element mit fester Kapazität zu verwenden. Allerdings wird die Funktion des Änderns der freien Oszillationsfrequenz in diesem Fall nur durch die Vorspannung des Aktivelement-Abschnitts 1 ausgeführt.
  • 2 zeigt ein Beispiel der Konstruktion der Schaltung der Ausführungsform. Diejenigen Teile aus 2, die die gleichen wie jene in 1 sind, sind durch die gleichen Bezugszeichen wie jene aus 1 bezeichnet. Der Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung der Erfindung ist aus der Oszillationsschaltung 15 und aus der Injektionsschaltung 16 zum Ausgeben eines Injektionssignals an die Oszillationsschaltung 15 konstruiert.
  • Im Folgenden wird die Oszillationsschaltung 15 beschrieben. Die Oszillationsschaltung 15 ist aus dem Aktivelement-Abschnitt 1 mit einer Komponente mit negativem ohmschem Widerstand bei der Frequenz f, aus der Reflexionsrückkopplungs-Steuerschaltung 2 zum Steuern der Reflexionsrückkopplungsverstärkung der Frequenz f, aus der Anpassungsschaltung 3 für die n-te Harmonische, die als eine Ausgangsschaltung für Harmonische zum Holen von Signalen mit den harmonischen Komponenten n·f (n: eine ganze Zahl) des Signals mit der Frequenz f dient, aus der Resonanzschaltung 4 und aus dem Ausgangsabschnitt 49 konstruiert. Der Aktivelement-Abschnitt 1 mit einer Komponente mit negativem ohmschem Widerstand bei der Frequenz f ist aus einem Mikrowellentransistor 11 wie etwa aus einem FET, einem HEMT oder einem HBT, und aus einem Reihenrückkopplungselement 12, das einen MIM-Kondensator und eine kurze Stichleitung umfasst, aufgebaut. Solange der Aktivelement-Abschnitt 1 die Komponente mit negativem ohmschem Widerstand bei der Frequenz f haben kann, kann als der Mikrowellentransistor 11 der FET oder der HEMT oder der HBT verwendet werden. Im Fall eines Unipolartransistors wie etwa des FET oder des HEMT kann als das Erdungsverfahren die Sourceerdung oder die Gateerdung oder die Drainerdung verwendet werden. Andererseits kann im Fall des HBT, eines Bipolartransistors, die Emittererdung oder die Basiserdung oder die Kollektorerdung verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Emittererdung des HBT verwendet. In der Ausführungsform wird für eine Übertragungsleitung jeder Schaltung eine charakteristische Impedanz von 50 Ω verwendet, wobei sie aber nicht auf 50 Ω beschränkt ist. In der Ausführungsform wird eine Beschreibung des Falls gegeben, in dem die freie Oszillationsfrequenz f' etwa 15 GHz beträgt und ein Signal der vierten (n = 4) Harmonischen mit einer Frequenz von 60 GHz an eine Lastschaltung von 50 Ω ausgegeben wird.
  • Die Reflexionsrückkopplungs-Steuerschaltung 2, die die Reflexionsrückkopp lungsverstärkung der Frequenz f steuert, enthält eine Vorspannungsschaltung für den Transistor, die aus T-verteilten konstanten Leitungen T1, T2 und T3 konstruiert ist. Die Längen t1, t2 und t3 jeder der verteilten konstanten Leitungen hängen stark von der Oszillationsfrequenz und von dem Betriebsverhalten des Transistors ab. Um eine Reflexionsverstärkung zu erhalten, die einen Leitungsverlust der Resonanzschaltung 4 übersteigt oder überwindet, wird aber die Ausgangsimpedanz des Mikrowellentransistors 11 durch die Längen t1 und t3 der verteilten konstanten Leitungen gesteuert. Die Anpassungsschaltung 3 für die n-te Harmonische zum Holen des Signals mit der harmonischen Komponente von 4·15 GHz (n = 4) ist aus verteilten konstanten Übertragungsleitungen T2, T4, T5 und T6 konstruiert, die eine offene Stichleitung enthalten. Die Längen t2, t4, t5 und t6 jeder der Übertragungsleitungen sind so eingestellt, dass sie an eine Ausgangslast von 50 Ω bei 60 GHz angepasst sind. In der Ausführungsform sind die offenen Stichleitungen T4 und T6 vom symmetrischen Typ verwendet. Es kann aber nur eine der offenen Stichleitungen T4 und T6 verwendet werden. Ferner kann die Anpassungsschaltung 3 für die n-te Harmonische anstelle der offenen Stichleitung eine kurze Stichleitung enthalten.
  • Die Resonanzschaltung 4 enthält eine Übertragungsleitung T7, eine Vorspannungsversorgungsschaltung 21 für den Mikrowellentransistor 11, einen Gleichstromabschneidekondensator 22, Elemente 23 und 32 mit veränderlicher Kapazität und eine Vorspannungsschaltung 24, die mit den Elementen 23 und 32 mit veränderlicher Kapazität verbunden ist. Die Länge t7 der Übertragungsleitung T7 ist einschließlich der Länge des Gleichstromabschneidekondensators 22 etwa 1/4 einer Wellenlänge. Der Signaleingangsanschluss 7 ist an einem Ende der Übertragungsleitung T7 oder an einem Ende des Kapazitätselements 23 vorgesehen. Die Resonanzschaltung 4 ist über den Signaleingangsanschluss 7 mit der Injektionsschaltung 16 verbunden, um das Signal mit der Frequenzkomponente f/m (m: ganze Zahl) in die Resonanzschaltung 4 zu injizieren. In 2 sind zwei Varaktor-Dioden (Zwillings-Varaktor-Dioden) 23 und 32 als das Element mit veränderlicher Kapazität verwendet, indem sie in Reihe und mit entgegengesetzten Orientierungen geschaltet sind. Es kann aber nur eine Varaktor-Diode 23 verwendet werden. Ferner kann eine Funktion veränderlicher Kapazität eines Transistors verwendet werden.
  • Nachfolgend wird im Folgenden die Injektionsschaltung 16 beschrieben. Die Injektionsschaltung 16 ist aus dem Signalgenerator 5 konstruiert. In der Ausführungsform wird als das Injektionssignal ein Signal mit 7,5 GHz verwendet. Gleichzeitig ist die Ausgangsimpedanz Zs des Signalgenerators 5: Zs ≈ 50 Ω. In der Ausführungsform wird das Signal mit 7,5 GHz verwendet. Alternativ kann als das Injektionssignal ein Signal mit 15 GHz/3 (= 5 GHz) verwendet werden und die Injektionsschaltung 16 dementsprechend konstruiert sein. Wenn aber eine elektrische Ausgangsleistung eines konstanten Injektionssignals eingegeben wird, nimmt ein Verriegelungsfrequenzbereich in Bezug auf die Grundoszillationsfrequenz f' ab, während ein Wert von m zunimmt, wobei ein Entriegelungs-m-Wert vorhanden ist. Die Entriegelungsfrequenz hängt hauptsächlich von dem Abschneidefrequenz-Betriebsverhalten des Mikrowellentransistors 11 ab.
  • Daraufhin wird im Folgenden der Betrieb des obigen Beispiels beschrieben. Beim Anlegen einer geeigneten Vorspannung an den Mikrowellentransistor 11 des Aktivelement-Abschnitts 1 wird durch die Komponente mit negativem ohmschem Widerstand eine Reflexionsverstärkung erzeugt, beginnt eine Oszillation, wird die Oszillation daraufhin bei der Frequenz f, bei der eine Phase der Bedingung einer elektrischen Länge 2Nπ (N: ganze Zahl) in der Resonanzschaltung 4 genügt, stationär und wird daraufhin ein Zustand freier Oszillation erzeugt. In der Zeit freier Oszillation ist es möglich, die freie Oszillationsfrequenz f' durch die Vorspannung des Mikrowellentransistors 11 und durch die Steuerspannung der Varaktor-Elemente 23 und 32 zu ändern. Da der Q-Wert der Resonanzschaltung 4 insbesondere dann, wenn die Oszillatorschaltung monolithisch ist, nicht hoch eingestellt werden kann, ist der Stabilitätsgrad des freien Oszillationssignals (Frequenz f' = Nähe von 15 GHz) des Mikrowellenbands/Millimeterwellenbands in diesem Fall viel niedriger als der Stabilitätsgrad des Kristalloszillators. In der Ausführungsform wird als der Signalgenerator zum Erzeugen eines Signals mit einer Frequenz von 7,5 GHz (f = 15 GHz, m = 2) ein Mikrowellenoszillator 5 mit Phasenverriegelung mit einem Kristalloszillator verwendet. Das erzeugte Signal wird der Resonanzschaltung 4 über den Signaleingangsanschluss 7 als das Injektionssignal zugeführt. Aufgrund der Nichtlinearität der Oszillationsschaltung 15 werden gleichzeitig die erste, die zweite, die dritte, die vierte und die nachfolgenden Harmonischen des Injektionssignals mit der Frequenz von 7,5 GHz erzeugt. Gleichzeitig werden die freie Oszillationsfrequenz f' (Nachbarschaft von 15 GHz) der Oszillationsschaltung 15 und ihre erste, zweite, dritte, vierte, ... Harmonische zu der entsprechenden Harmonischen von 7,5 GHz·(1, 2, 3, 4, ...) gezogen und verriegelt, so dass sie zu Frequenzen von 15,0 GHz·(1, 2, 3, 4, ...) werden. In der Ausführungsform werden die verriegelten harmonischen Signale über die Ausgangsanpassungsschaltung 3 für die n-te Harmonische mit einer Anpassungsschaltung für die vierte Harmonische von dem Ausgangsabschnitt 49 als Signale mit 60,0 GHz ausgegeben.
  • Die obige Konstruktion kann den Grad der Frequenzstabilität des Mikrowellenband-/Millimeterwellen-Oszillators auf das Niveau des Kristalloszillators erhöhen und außerdem das Phasenrauschen des Oszillators verringern. Da der Verriegelungsfrequenzbereich zu der Injektionsverriegelungszeit aufgrund der Nichtlinearität des Aktivelement-Abschnitts 1 mit 2·4 multipliziert wird, ist es ferner möglich, die Frequenzänderungsbreite in einem 60-GHz-Band auf das Achtfache zu erhöhen. Außerdem ist es durch elektrisches Steuern der freien Oszillationsfrequenz durch die Elemente 23 und 32 mit veränderlicher Kapazität möglich, den veränderlichen Bereich der Frequenz stark zu verbreitern, während gleichzeitig die Injektionsverriegelung gesteuert wird.
  • 3 zeigt ein zweites Beispiel der Schaltungskonstruktion. Diejenigen Teile in 3, die die gleichen wie jene in 2 sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen wie jene aus 2 bezeichnet. Das Funktionsprinzip des zweiten Beispiels ist ähnlich dem des in 2 gezeigten ersten Beispiels. Somit werden im Folgenden nur Unterschiede von dem ersten Beispiel beschrieben. In dem ersten Beispiel ist der Signaleingangsanschluss 7 an einem Ende der Übertragungsleitung T7 oder an einem Ende eines der Elemente 23 und 32 mit (veränderlicher) Kapazität vorgesehen, wobei die Injektionsschaltung 16 das Signal mit der Frequenzkomponente f/m (m: eine ganze Zahl) über den Signaleingangsanschluss 7 in die Resonanzschaltung 4 injiziert. In dem zweiten Beispiel ist der Signaleingangsanschluss 7, über den ein Signal mit der Frequenzkomponente f/m (m: ganze Zahl) injiziert wird, an einem Anschluss 25 der Elemente 23 und 32 mit veränderlicher Kapazität vorgesehen. Genauer sind die zwei Varaktor-Dioden 23 und 32 in Reihe und mit entgegengesetzten Orientierungen geschaltet, um als das Element mit veränderlicher Kapazität zu dienen, wobei in den Zwischenpunkt 25 zwischen den zwei Varaktor-Dioden 23 und 32 ein Signal mit der Frequenzkomponente f/m (m: ganze Zahl) injiziert wird. Durch Anwendung einer solchen Anordnung ist es möglich, die Injektionsverriegelungscharakteristik zur Zeit der Spannungseingabe in die Varaktor-Dioden 23 und 32 zu stabilisieren. Das heißt, bei der Spannungseingabe in die Varaktor-Dioden 23 und 32 sind die Gleichspannungen an dem Injektionssignal-Eingangspunkt 25 gegeneinander versetzt. Auch wenn die freie Oszillationsfrequenz durch Ändern der Varaktor-Spannung geändert wird, gibt es somit keinen Einfluss des Injektionssignals auf die Offset-Spannung der Diodenspannung und somit keine Fluktuation der Amplitude einer Oszillationswelle, wobei ein stabiler Injektionsverriegelungsbetrieb erreicht werden kann.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • 4 zeigt die Grundkonstruktion der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Diejenigen Teile in 4, die die gleichen wie jene in 1 sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen wie jene aus 1 bezeichnet. Die Oszillationsschaltung 15 in der zweiten Ausführungsform ist ähnlich der oben beschriebenen, so dass im Folgenden nur die Injektionsschaltung 16 beschrieben wird. Mit dem Signaleingangsanschluss 7 der Oszillationsschaltung 15 ist ein nichtlinearer Breitbandverstärker 8 verbunden, der in dem Frequenzbereich einen Verstärkungsgrad zwischen f/m und nf besitzt oder eine Verstärkung zwischen f/m und nf liefert. Ferner ist der Signalgenerator 5 mit einer Eingangsseite des nichtlinearen Breitbandverstärkers 8 verbunden. Durch Injizieren eines Signals mit einer Frequenz f/(km) (k: ganze Zahl) von einem Eingangsanschluss 10 wird das Signal nichtlinear verstärkt, wobei die Signalkomponenten f/(km), 2f/(km), 3f/(km), 4f/(km), 5f/(km) ... erzeugt werden. Aufgrund der Frequenzcharakteristik des Verstärkers 8 werden die Frequenzkomponenten f/m – nf deutlich oder hervorragend, wobei die Signale mit diesen Frequenzen über den Signaleingangsanschluss 7 in die Oszillationsschaltung 15 eingegeben werden. Die Oszillationsschaltung 15 wird mit irgendeinem der Eingangssignale der Frequenzkomponenten f/m – nf verriegelt. Die Verriegelung hängt von dem Eingangssignalleistungspegel der Frequenzkomponenten f/m – nf und von der Nichtlinearität der Oszillationsschaltung 15 ab. Aufgrund ihrer nichtlinearen Wirkung hat die Oszillationsschaltung 15 die Fähigkeit, mit Subharmonischen und Harmonischen des Signals mit der freien Oszillationsfrequenz der Oszillationsschaltung verriegelt zu werden. Der nach der Verriegelung auszuführende Betrieb ist ähnlich dem der in 1 gezeigten Schaltung. Wie oben beschrieben wurde, ist es durch Bereitstellung des nichtlinearen Breitbandverstärkers 8 möglich, die Frequenz des Injektionsverriegelungssignals niedriger, als die des in 1 gezeigten Falls zu machen und somit als die Injektionssignalquelle einen Phasenverriegelungsoszillator mit einem Kristalloszillator zu nutzen, wie er z.B. in der UHF-Digitalfunkkommunikation verwendet wird.
  • Im Folgenden wird ein konkretes Beispiel beschrieben. Zum Beispiel hat der mit dem Eingangsanschluss 7 der zweiten Ausführungsform verbundene nicht-lineare Breitbandverstärker 8 einen Verstärkungsgrad bei den Frequenzen 7,5 GHz–30 GHz. Mit dem Eingangsanschluss 10 ist der Signalgenerator 5 verbunden, der ein Signal mit einer Frequenz f/12 = 1,25 GHz erzeugt. Durch Injektion eines Signals mit einer Frequenz von 1,25 GHz in den Verstärker 8 wird das Signal nichtlinear verstärkt, wobei in die Oszillationsschaltung 15 über den Eingangsanschluss 7 Signale mit herausragenden Frequenzkomponenten von 7,5 GHz, 8,75 GHz, 10 GHz, 11,25 GHz, 12,5 GHz, 13,75 GHz, 15,0 GHz, ... und 30 GHz eingegeben werden. Die freie Oszillationsfrequenz f' der Oszillationsschaltung 15 oder deren n-te harmonische Komponente n·f' wird mit irgendeiner der Frequenzkomponenten von 7,5 GHz (k = 6), 15 GHz (k = 12) und 30 GHz (k = 24) verriegelt. Somit ist es in der zweiten Ausführungsform möglich, einen Phasenverriegelungsoszillator mit einem Kristalloszillator zu verwenden, der ein Signal mit niedriger Frequenz, z.B. 1,25 GHz, erzeugt.
  • Ferner stellt die Bereitstellung des Verstärkers 8 die elektrische Isolation der Oszillationsschaltung 15 und der Injektionsschaltung 16 gegeneinander in Bezug auf die Richtung von der Oszillationsschaltung 15 zu der Injektionsschaltung 16 bei hohen Frequenzen sicher. Somit wird ein stabiler Betrieb der Schaltung erreicht. Ferner gibt es einen Vorteil, dass wegen der nichtlinearen Verstärkung durch den Verstärker 8 unnötige Wellenkomponenten, die in dem Verstärker 8 erzeugt werden, in dem Betriebsprozess der Injektionsverriegelung unterdrückt werden und somit kaum an den Ausgangsabschnitt 49 ausgegeben werden. Somit ist diese Anordnung nützlich.
  • Da der Verriegelungsbereich zu der Injektionsverriegelungszeit aufgrund der Nichtlinearität des Aktivelement-Abschnitts 1 und des Verstärkers 8 mit k·m·n multipliziert wird, wenn die Oszillationsfrequenz der n-ten Harmonischen von der Frequenz des Injektionssignals aus gesehen wird, kann die Frequenzänderungsbreite auf die (k·m·n)-fache Breite erhöht werden. Außerdem ist es möglich, den veränderlichen Bereich der Frequenz dadurch stark zu verbreitern, dass die freie Oszillationsfrequenz elektrisch durch das Element mit veränderlicher Kapazität und gleichzeitig durch die Injektionsverriegelung gesteuert wird. In der zweiten Ausführungsform werden die Nichtlinearität des Verstärkers 8 und sein Verstärkungsgrad genutzt. Allerdings können auch unter Verwendung der Nichtlinearität des Multiplizierers und seiner Überlagerungsverstärkung ähnliche Wirkungen erhalten werden. Wie es anhand der 2 und 3 beschrieben ist, ist es außerdem möglich, den veränderlichen Bereich der Frequenz stark zu verbreitern, indem gleichzeitig elektrisch die freie Oszillationsfrequenz und mittels der Elemente 22 und 32 mit veränderlicher Kapazität die Injektionsverriegelung gesteuert werden.
  • Zum Beispiel wird aufgrund der charakteristischen Nichtlinearität der Oszillationsschaltung 15 und der charakteristischen Nichtlinearität des nichtlinearen Breitbandverstärkers 8 die Frequenzänderungsbreite so erhöht, dass sie 48-mal so groß ist, da der Verriegelungsbereich bei der Injektionsverriegelungszeit mit 48 (k = 6, m = 2, n = 4; k = 12, m = 1, n = 4; oder k = 24, m = 1, n = 2) multipliziert wird, wenn das Signal mit 60 GHz von dem Injektionssignal mit der Frequenz von 1,25 GHz aus gesehen wird.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • 5 zeigt die Grundkonstruktion der dritten Ausführungsform. Diejenigen Teile in 5, die die gleichen wie jene in 1 sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen wie jene aus 1 bezeichnet. Somit werden im Folgenden nur unterschiedliche Teile beschrieben.
  • Der nichtlineare Breitbandverstärker 8, der einen Verstärkungsgrad zwischen einer Frequenz f/m und einer Frequenz nf besitzt oder der eine Verstärkung zwischen einer Frequenz f/m und einer Frequenz nf liefert, ist mit dem Eingangsanschluss 7 der Oszillationsschaltung 15 verbunden. Ferner ist mit einer Eingangsseite des nichtlinearen Breitbandverstärkers 8 ein h-Multiplizierer (h: eine ganze Zahl) 9 verbunden. Mit dem Einganganschluss 10 des Multiplizierers 9 ist der Signalgenerator 5 verbunden, der eine Frequenz f/(hmk) (h: ganze Zahl) erzeugt. Durch Injizieren eines Signals mit der Frequenzkomponente f/(hmk) in den Eingangsanschluss 10 wird die Frequenzkomponente f/(hmk) durch den Multiplizierer 9 mit h multipliziert und daraufhin durch den nichtlinearen Breitbandverstärker 8 nichtlinear verstärkt, was zu Signalen führt, in denen die Frequenzkomponenten f/m – nf hervorragen, wobei die Signale über den Signaleingangsanschluss 7 in die Oszillationsschaltung 15 eingegeben werden. Im Ergebnis wird in der Oszillationsschaltung 15 das Signal mit der freien Grundoszillationsfrequenz f' oder mit einer Harmonischen mit einer Frequenz n·f' zu einem Signal irgendeiner der Frequenzkomponenten f/m – nf gezogen und damit verriegelt (wie in der Ausführungsform aus 4 hängt dann der Zyklus von dem Leistungspegel des Eingangssignals mit einer Frequenzkomponente in dem Bereich von f/m – nf und von der Nichtlinearität der Oszillationsschaltung 15 ab). Der nach der Verriegelung auszuführende Betrieb ist ähnlich dem der in 1 gezeigten Ausführungsform.
  • Unter Verwendung des h-Multiplizierers 9 ist es in der Schaltungskonstruktion möglich, Signale zu erhalten, deren h-multiplizierte Frequenzwellen vorherrschend sind, und somit ein anderes Signalspektrum als die h-multiplizierten Frequenzwellen zu unterdrücken. Aufgrund des nichtlinearen Verstärkungsbetriebs des Verstärkers 8 werden unnötige Wellenkomponenten, die durch den Verstärker 8 erzeugt werden, in dem Betriebsprozess der Injektionsverriegelung unterdrückt, so dass sie kaum an den Ausgangsabschnitt 49 ausgegeben werden. Falls der Verstärker 8 aus einer Transistorschaltung konstruiert ist, wie es häufig der Fall ist, und/oder falls insbesondere der Multiplizierer 9 aus einer Transistorschaltung konstruiert ist, ist es möglich, die elektrische Isolation der Oszillationsschaltung 15 und der Injektionsschaltung 16 gegeneinander in der Richtung von der Oszillationsschaltung 15 zu der Injektionsschaltung 16 bei hohen Frequenzen sicherzustellen. Somit kann ein stabiler Betrieb der Schaltung erreicht werden. Bei einer solchen Anordnung wird von dem Ausgangsabschnitt 49 der Oszillationsschaltung 15 ein Signal mit einer Grundwelle von f·n (= 60 GHz) ausgegeben.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist es durch Bereitstellung des Multiplizierers 9 und des nichtlinearen Verstärkers 8 möglich, die Frequenz des Injektionsverriegelungssignals niedriger als die des in 1 gezeigten Falls zu machen. Somit ist es möglich, als die Injektionssignalquelle einen digitalen Direktsynthetisierer oder einen Phasenverriegelungsoszillator mit hohem Stabilitätsgrad und mit niedriger Phasenrauschcharakteristik zu nutzen, wie er z.B. in der UHF- oder VHF-Digitalfunkkommunikation verwendet wird.
  • Aufgrund der Nichtlinearität des Aktivelement-Abschnitts 1 und des Verstärkers 8 und der Charakteristik des Multiplizierers 9 wird eine (h·k·m·n)-fache Frequenzänderungsbreite erhalten, da aufgrund der Nichtlinearität das Aktivelement-Abschnitts 1 und des Verstärkers 8 der Verriegelungsbereich zu der Injektionsverriegelungszeit mit h·k·m·n multipliziert wird, wenn die n-te Harmonische von der Frequenz des Injektionssignals aus gesehen wird. Außerdem ist der veränderliche Bereich der Frequenz durch die elektrische Steuerung der freien Oszillationsfrequenz und durch die gleichzeitige Steuerung der Injektionsverriegelung durch das Element mit veränderlicher Kapazität wesentlich verbreitert.
  • Im Folgenden wird ein konkretes Beispiel gegeben. Der Eingangsabschnitt 7 der Oszillationsschaltung 15 ist mit dem nichtlinearen Breitbandverstärker 8 mit einem Verstärkungsgrad bei Frequenzen von 15 GHz–30 GHz verbunden. Ferner ist mit einer Eingangsseite des Verstärkers 8 ein 4-Multiplizierer 9 (h = 4) verbunden. Mit dem Eingangsanschluss 10 des Multiplizierers 9 ist der Signalgenerator 5 verbunden, der ein Signal mit einer Frequenz von f/48 = 312,5 MHz erzeugt. Durch Injizieren eines Signals mit einer Frequenzkomponente von 312,5 MHz in den 4-Multiplizierer 9 wird die Frequenz durch den 4-Multiplizierer 9 mit vier multipliziert und die Vierfachwelle nichtlinear verstärkt, wobei in die Oszillationsschaltung 15 über den Eingangsanschluss 7 Signale mit Frequenzen von 7,5 GHz, 8,75 GHz, 10 GHz, 11,25 GHz, 12,5 GHz, 13,75 GHz, 15,0 GHz, ... und 30 GHz, die deutlich sind, eingegeben werden. In der Oszillationsschaltung 15 wird ein Signal mit der Grundoszillationsfrequenz f' oder mit deren n-ter Harmonischen mit einer Frequenz n·f' mit einem Signal irgendeiner der Frequenzkomponenten von 7,5 GHz (h = 4, k = 6), 15 GHz (h = 4, k = 12) und 30 GHz (h = 4, k = 24) verriegelt.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist es in der dritten Ausführungsform möglich, den Eingangsanschluss 10 des 4-Multiplizierers 9 mit dem Signalgenerator 5 zu verbinden, der Frequenzen mit hoher Geschwindigkeit schalten kann und der z.B. durch einen digitalen Direktsynthetisierer mit einer Frequenz von 312,5 MHz realisiert sein kann. Aufgrund der Nichtlinearität der Oszillationsschaltung 15, der Nichtlinearität des Verstärkers 8 und der Charakteristik des Multiplizierers 9 kann die Frequenzänderungsbreite so erhöht werden, dass sie 192-mal so groß ist, da der Verriegelungsbereich bei der Injektionsverriegelungszeit mit 192 (h = 4, k = 6, m = 2, n = 4; h = 4, k = 12, m = 1, n = 4; oder h = 4, k = 24, m = 1, n = 2) multipliziert wird, wenn die Ausgangssignalfrequenz von 60 GHz von der Frequenz des Injektionssignals aus gesehen wird. Außer dem ist es möglich, den Änderungsbereich der Frequenz stark zu verbreitern, indem die freie Oszillationsfrequenz elektrisch durch das Element mit veränderlicher Kapazität gesteuert wird, während gleichzeitig die Injektionsverriegelung gesteuert wird.
  • 6 zeigt ein weiteres Beispiel der Konstruktion der Resonanzschaltung 4. Der Unterschied des in 6 gezeigten Beispiels von den in 2 und 3 gezeigten Beispielen liegt darin, dass als eine veränderliche Kapazität in dem in 6 gezeigten Beispiel ein Mikrowellentransistor 33 verwendet ist, der ein Drei-Anschluss-Element ist. Unter Verwendung des Drei-Anschluss-Elements ist es möglich, einen Kollektoranschluss C mit einer Kapazität 22 zum Gleichstromabschneiden auf der Resonanzschaltungsseite zu verbinden, einen Emitter E zu erden und einen Basisanschluss B als einen Injektionssignalanschluss zu verwenden. Ein Modell einer Ersatzschaltung des Transistors 33 ist in 7 gezeigt. Wie aus 7 hervorgeht, sind ähnlich 2 Zwillings-Varaktor-Dioden D1 und D2 in Reihe und mit entgegengesetzten Orientierungen geschaltet.
  • Als ein Verfahren zum Verbinden der Anschlüsse des Mikrowellentransistors 33 ist es außerdem möglich, den Basisanschluss B mit der Gleichstromabschneidekapazität 22 der Resonanzschaltungsseite zu verbinden, den Emitter E zu erden und den Kollektoranschluss C als den Injektionssignalanschluss zu verwenden. In diesem Fall ist es ebenfalls möglich, die Charakteristik veränderlicher Frequenz der freien Oszillationsfrequenz zu erhalten und die injektionsverriegelte Charakteristik zu erhalten. Ferner ist es als nochmals weiteres Verbindungsverfahren möglich, den Emitter E mit der Gleichstromabschneidekapazität 22 auf der Resonanzschaltungsseite zu verbinden, den Basisanschluss B zu erden und den Kollektoranschluss C als den Injektionssignalanschluss zu verwenden. In diesem Fall ist es ebenfalls möglich, die Charakteristik veränderlicher Frequenz der freien Oszillationsfrequenz zu erhalten und die Injektionsverriegelungscharakteristik zu erhalten.
  • 8 zeigt ein nochmals weiteres Beispiel der Konstruktion der Resonanzschaltung 4. Diejenigen Teile in 8, die die gleichen wie jene in den 2, 3 und 6 sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie jene der 2, 3 und 6. In dem Beispiel aus 6 ist ein Transistor 33 verwendet, um das Element mit veränderlicher Kapazität zu bilden. In dem Beispiel aus 8 sind zwei Transistoren 33 und 34 verwendet, um das Element mit veränderlicher Kapazität zu bilden. Das heißt, ein Emitteranschluss E eines Transistors 33 ist mit der Gleichstromabschneidekapazität 22 der Resonanzschaltungsseite verbunden und ein Emitteranschluss E des anderen Transistors 34 ist geerdet. Ein Basisanschluss B des Transistors 33 und ein Basisanschluss B des Transistors 34 sind an einem Knoten 28 miteinander verbunden. Außerdem sind ein Kollektoranschluss C des Transistors 33 und ein Kollektoranschluss C des Transistors 34 an einem Knoten 28 miteinander verbunden. Ferner ist der Knoten 28 mit einer Transistorvorspannungsschaltung 24 und mit der Injektionsschaltung 16 verbunden.
  • Auch die Verwendung eines Transistors in der in 6 gezeigten Ausführungsform ermöglicht, die wie in 7 gezeigte Zwillingsdiode zu konstruieren. Allerdings ist das Betriebsverhalten der Basis-Kollektor-Diode D1 des Transistors 33 verschieden vom Betriebsverhalten der Basis-Emitter-Diode D2. Somit ist es schwierig, die Charakteristiken der eingegebenen Diodenspannungen gegeneinander zu versetzen, auch wenn die Dioden mit entgegengesetzten Orientierungen angeordnet sind. Ferner wird die Offset-Spannung der Diodenspannung durch das Injektionssignal beeinflusst.
  • Im Gegensatz dazu sind die Basis-Emitter-Dioden D2 mit äquivalenten Diodencharakteristiken in der in 8 gezeigten Ausführungsform in Reihe und mit entgegengesetzten Orientierungen angeordnet, um eine ähnliche Ersatzschaltung wie die aus 2 zu erzielen. In dieser Ausführungsform sind die Basis- und Kollektoranschlüsse B, C miteinander verbunden, um zu ermöglichen, dass sie das gleiche elektrische Potential haben. Alternativ können die Kollektoranschlüsse C und C geöffnet sein. Auch in einer solchen Konstruktion ist es möglich, die Charakteristik veränderlicher Frequenz der freien Oszillationsfrequenz und die Injektionsverriegelungscharakteristik zu erhalten. Ferner kann jeder Kollektoranschluss C mit einem Widerstandselement verbunden sein. Auch in einer solchen Konstruktion ist es möglich, die Charakteristik veränderlicher Frequenz der freien Oszillationsfrequenz und die Injektionsverriegelungscharakteristik zu erhalten. Ferner können die Kollektoranschlüsse C direkt geerdet sein. Auch in einer solchen Konstruktion ist es möglich, die Charakteristik veränderlicher Frequenz der freien Oszillationsfrequenz und die Injektionsverriegelungscharakteristik zu erhalten.
  • In den in den 1 bis 8 gezeigten Oszillationen mit Injektionsverriegelung ist das Signal der an dem Ausgangsanschluss 49 auszugebenden n-ten Harmonischen mit einer Frequenz an einem Punkt in dem Verriegelungsbereich (d.h. in dem Frequenzbereich des Injektionssignals) phasengleich mit dem über den Signaleingangsanschluss 7 empfangenen Injektionssignal verriegelt.
  • Allerdings gibt es dann, wenn das von dem Signalgenerator 5 ausgegebene Injektionssignal zwischen einer Frequenz (Minimalfrequenz), die dem Anfangspunkt des Verriegelungsbereichs entspricht, und einer Frequenz (Maximalfrequenz), die ihrem Endpunkt entspricht, konstant ist, einen Fall, dass sich die Phase des Ausgangssignals der n-ten Harmonischen zwischen einem Signal mit der Minimalfrequenz des Verriegelungsbereichs und einem Signal mit dessen Maximalfrequenz um n·(±90°) unterscheidet, d.h., dass die Phase in dem Verriegelungsbereich nicht konstant ist.
  • In diesem Fall ist es schwierig, den Oszillator mit Injektionsverriegelung als die Signalquelle für eine synchrone Erfassung eines Empfängers zu verwenden. Ferner gibt es Probleme wie etwa eine Fluktuation in dem Ausgangssignal der n-ten Harmonischen, eine Fluktuation in dem Phasenrauschen und eine Zunahme eines unerwünschten Störsignals. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen beseitigen diese Nachteile.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • 9 zeigt die Grundkonstruktion einer vierten Ausführungsform des Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillators mit Injektionsverriegelung der Erfindung. Diejenigen Teile in 9, die die gleichen wie jene in 1 bis 8 sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen wie jene der 1 bis 8 bezeichnet. Der Oszillator der vierten Ausführungsform ist im Wesentlichen aus einer Oszillationsschaltung 15, aus einer Injektionsschaltung 16 und aus einem negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitt 17 konstruiert.
  • Die Oszillationsschaltung 15 besitzt eine Resonanzschaltung 4 mit veränderlicher Frequenz, einen Aktivelement-Abschnitt 1, eine Reflexionsrückkopplungs-Steuerschaltung 2, ein Verzweigungsfilter 18 und eine Anpassungsschaltung 3 für die n-te Harmonische.
  • Die Resonanzschaltung 4 mit veränderlicher Frequenz besitzt ein Element 101 mit veränderlicher Kapazität, das aus einer Varaktor-Diode und aus Übertragungsleitungen 102a, 102b und 102c besteht.
  • Die Übertragungsleitung 102a ist mit einem Signaleingangsanschluss 7 verbunden. Der Signaleingangsanschluss 7 ist mit einem Kapazitätselement 104 und mit dem Element 101 mit veränderlicher Kapazität verbunden. Das Element 101 mit veränderlicher Kapazität ist geerdet. Ein Verbindungspunkt zwischen dem Element 101 mit veränderlicher Kapazität und dem Eingangsanschluss 7 ist mit einer Reihenschaltung verbunden, die aus einem Widerstand R1 und aus einem Kapazitätselement C1 besteht. Die Reihenschaltung ist geerdet. Mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R1 und dem Kapazitätselement C1 ist ein Widerstand R2 verbunden. Der Widerstand R2 ist geerdet. Mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R1 und dem Kapazitätselement C1 ist ein Spannungssteueranschluss 6 verbunden.
  • Mit der Übertragungsleitung 102b ist das Kapazitätselement 104 verbunden. Mit der Übertragungsleitung 102b ist die Übertragungsleitung 102c verbunden. Mit der Übertragungsleitung 102c ist das Kapazitätselement C2 verbunden. Das Kapazitätselement C2 ist geerdet. Mit der Übertragungsleitung 102c sind die Widerstände R3 und R4 in Reihe geschaltet. Ein Widerstand R4 ist geerdet.
  • Die Resonanzschaltung 4 tritt bei einer Steuerfrequenz f in Resonanz.
  • Der Aktivelement-Abschnitt 1 umfasst einen Mikrowellentransistor Tr1 mit einer Reflexionsrückkopplungsverstärkung bei der Oszillationssteuerfrequenz f.
  • Die Basis des Mikrowellentransistors Tr1 ist mit der Übertragungsleitung 102b verbunden. Der Kollektor des Transistors Tr1 ist zu dem Kapazitätselement C3 und zu der Übertragungsleitung 105 parallel geschaltet. Das Kapazitätselement C3 und die Übertragungsleitung 105 sind geerdet. Zwischen die Resonanzschaltung 4 und den Reflexionsrückkopplungs-Steuerabschnitt 2 ist der Aktivelement-Abschnitt 1 geschaltet.
  • Die Reflexionsrückkopplungs-Steuerschaltung 2 besitzt eine Übertragungsleitung T1, die mit dem Emitter des Transistors Tr1 verbunden ist. Mit der Übertragungsleitung T1 ist eine Übertragungsleitung T2 verbunden. Eine Reihenschaltung, die aus einer Übertragungsleitung T3 und aus einem Kapazitätsele ment C5 aufgebaut ist, ist mit einem Verbindungspunkt zwischen der Übertragungsleitung T1 und der Übertragungsleitung T2 verbunden. Diese Reihenschaltung ist geerdet. Die Übertragungsleitung T2 ist mit einem Verzweigungsfilter 18 verbunden. Die Reflexionsrückkopplungs-Steuerschaltung 2 steuert die Reflexionsrückkopplungsverstärkung bei der Oszillationssteuerfrequenz f.
  • Die Anpassungsschaltung 3 für die n-te Harmonische besitzt eine Übertragungsleitung T5, die mit dem Verzweigungsfilter 18 verbunden ist. Mit einem Verbindungspunkt zwischen der Übertragungsleitung T5 und dem Verzweigungsfilter 18 sind eine Übertragungsleitung T4 und eine Übertragungsleitung T6 verbunden. Die Übertragungsleitung T5 ist mit einem Ausgangsabschnitt 49 verbunden.
  • Die Anpassungsschaltung 3 für die n-te Harmonische entnimmt einem von dem Verzweigungsfilter 18 erhaltenen Signal ein Signal mit einer harmonischen Komponente n·f (n: ganze Zahl) und liefert es an den Ausgangsabschnitt 49.
  • Die Injektionsschaltung 16 besitzt einen Signalgenerator 5. Mit dem Signalgenerator 5 ist über eine Übertragungsleitung 111 ein Leistungsteiler oder -verteiler 13 verbunden. Ein Ausgang des Leistungsteilers 13 ist mit der Resonanzschaltung 4 verbunden, während sein anderer Ausgang über eine Übertragungsleitung 112 mit einem negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitt 17 verbunden ist.
  • Der Signalgenerator 5 ist aus einem Phasenverriegelungsoszillator mit hoher Signalreinheit gebildet und enthält einen Kristalloszillator. Die Injektionsschaltung 16 injiziert ein Signal 54 mit einer Frequenzkomponente mit einer Frequenz fo (fo = f/m) (m: ganze Zahl) von dem Leistungsteiler 13 in die Resonanzschaltung 4.
  • Das heißt, das von dem Signalgenerator 5 gesendete Signal 54 wird durch den Leistungsteiler 13 in zwei Signale geteilt. Ein Signal 53 wird in die Übertragungsleitung 102a der Resonanzschaltung 4 injiziert. Das andere Signal 52 wird in den negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitt 17 eingegeben, in dem es über einen m-Multiplizierer 121 in einen Frequenzmischer 122 eingegeben wird.
  • Der negative Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitt 17 besitzt den m-Multiplizierer 121, den Frequenzmischer 122, ein Bandpassfilter 124 und ein Tiefpassfilter 123.
  • Der m-Multiplizierer 121 ist mit dem anderen Ausgang des Leistungsteilers 13 in der Injektionsschaltung 16 verbunden. Außerdem ist der m-Multiplizierer 121 über eine Übertragungsleitung mit einem der Eingangsanschlüsse des Frequenzmischers 122 verbunden. Der Ausgangsanschluss des Frequenzmischers 122 ist über das Tiefpassfilter 123 mit dem Spannungssteueranschluss 6 der veränderlichen Kapazität der Resonanzschaltung 4 verbunden. Das Bandpassfilter 124 ist über eine Hochfrequenzübertragungsleitung 75, die eine verteilte konstante Leitung ist, mit dem anderen Eingangsanschluss des Frequenzmischers 122 verbunden. Außerdem ist das Bandpassfilter 124 mit dem Verzweigungsfilter 18 verbunden.
  • In dem negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitt 17 wird ein Grundwellenoszillationssignal 51, das durch das Verzweigungsfilter 18 entnommen wird, das mit der Ausgangsseite der Reflexionsrückkopplungs-Steuerschaltung 2 der Oszillationsschaltung 15 verbunden ist, über das Bandpassfilter 24 in den Frequenzmischer 122 eingegeben. Ferner wird eines 52 der zwei durch Teilung durch den Leistungsteiler 13 der Injektionsschaltung 16 erhaltenen Signale durch den m-Multiplizierer 21 mit m multipliziert und in den Frequenzmischer 122 eingegeben. Der Frequenzmischer 122 vergleicht die Frequenz des Signals 51 und die Frequenz des Signals 52.
  • Der Frequenzmischer 122 liefert ein Ausgangssignal 55 zu dem Tiefpassfilter 123. Das Ausgangssignal 55 wird von dem Tiefpassfilter 123 zu dem Spannungssteueranschluss 6 der veränderlichen Kapazität der Oszillationsschaltung 15 rückgekoppelt.
  • Im Folgenden wird der Betrieb des Oszillators mit Injektionsverriegelung mit der obigen Konstruktion beschrieben.
  • In dieser Ausführungsform wird das von dem Signalgenerator (einer Referenzsignalquelle) 5 abgeleitete und der Teilung durch den Leistungsteiler 13 ausgesetzte Signal 53 in ein Ende der Übertragungsleitung 102a der Resonanzschaltung 4 injiziert. Daraufhin wird aufgrund der Nichtlinearität der Oszilla tionsschaltung 15 in der Oszillationsschaltung 15 eine n-te Harmonische mit einer Frequenz fo des Signalgenerators 5 erzeugt. Daraufhin werden die Frequenz und die Phase des Signals der Oszillationsschaltung 15 mit der m-ten Harmonischen verriegelt. Die Verriegelungsgeschwindigkeit ist 100–1000-mal so hoch wie die Verriegelungsgeschwindigkeit des negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitts 17, der im Folgenden beschrieben wird.
  • Anders als die Verriegelungscharakteristik, die durch den negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitt 17 herbeigeführt wird, hängt die Verriegelungscharakteristik, die durch das Injektionssignal herbeigeführt wird, nicht von dem Tiefpassfilter 123 in dem negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitt 17 ab. Somit kann das Rauschen auch außerhalb des Bands des Tiefpassfilters 123 verringert werden.
  • Im Folgenden wird der Betrieb des negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitts 17 beschrieben. Aufgrund dessen, dass die Resonanzschaltung 4 bei der Steuerfrequenz f in Resonanz tritt, und aufgrund der Reflexionsrückkopplungsverstärkungscharakteristik des Aktivelement-Abschnitts 1 oszilliert die Oszillationsschaltung 15 in der Nachbarschaft f' der Steuerfrequenz f frei. Die freie Oszillationsfrequenz f' kann durch Ändern der Oszillationsfrequenz f in der Resonanzschaltung 4 geändert werden.
  • In dieser Ausführungsform wird das in der Oszillationsschaltung 15 erzeugte freie Oszillationssignal mit der Frequenz f' durch das Verzweigungsfilter 18 entnommen, damit es dem negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitt 17 zugeführt wird. Daraufhin werden durch das Bandpassfilter 124 Signalkomponenten mit anderen Frequenzen als Frequenzen in der Nachbarschaft von f – f' aus dem freien Oszillationssignal entfernt, wobei das resultierende Signal in den Frequenzmischer 122 eingegeben wird.
  • Das von dem Signalgenerator 5 ausgegebene Signal 54 wird über den Leistungsteiler 13 in den m-Multiplizierer 121 eingegeben und mit m multipliziert. Die durch die Multiplikation mit m erzeugte und von dem m-Multiplizierer 121 ausgegebene Welle ist das Signal 52 mit einem niedrigen Rauschen und mit einem Stabilitätsgrad, der gleich dem des Kristalloszillators ist. Das Signal 52 und das von dem Verzweigungsfilter 18 ausgegebene Signal 51 werden in den Frequenzmischer 122 eingegeben und ihre Frequenzen miteinander verglichen.
  • Der Frequenzmischer 122 erzeugt ein Fehlersignal 55 der Signale 51 und 52. Über das Tiefpassfilter 123 wird lediglich das Fehlersignal 55 entnommen und in den Spannungssteuerabschnitt 6 der veränderlichen Kapazität rückgekoppelt.
  • Die Oszillationsfrequenz der Oszillationsschaltung 15 wird durch die Spannung des Fehlersignals 55 geändert. Genauer werden die Polarität des Spannungssteuerabschnitts 6 der veränderlichen Kapazität und die des Fehlersignals 55 so eingestellt, dass für die Oszillationsfrequenz der Oszillationsschaltung 15 eine negative Rückkopplung auftritt.
  • Obgleich dieser Rückkopplungsschleifendurchlass in dem negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitt 17 wiederholt wird, wird die freie Oszillationsfrequenz f' der Oszillationsschaltung 15 zu einem Signal, das so stabil und rauscharm wie das Signal 52 ist, das eine m-fache Frequenz der Frequenz des von dem Signalgenerator 5 ausgegebenen Referenzsignals, d.h. die m-te Harmonische des Referenzsignals, besitzt.
  • Wie oben beschrieben wurde, bewirkt in der vorliegenden Ausführungsform der Betrieb des negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitts 17 während des Injektionsverriegelungsbetriebs, dass sich die freie Oszillationsfrequenz einer Frequenz annähert, die das m-fache der Referenzoszillationsfrequenz ist. Dementsprechend ist es möglich, die Oszillationsfrequenzen der Oszillationsschaltung 15 auf den Frequenzbereich zu beschränken, in dem die Injektionsverriegelung ausgeführt wird.
  • Ferner ist es gemäß der Ausführungsform durch Steuern der negativen Frequenzrückkopplungsspannung des negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitts 17 möglich, die freie Oszillationsfrequenz f' der Oszillationsschaltung 15 zu ändern und zu ermöglichen, dass die freie Oszillationsfrequenz f' der Frequenz des Injektionssignals folgt. Dementsprechend ist es möglich, die Verriegelung im Umfang des Frequenzspannungssteuerbereichs der Resonanzschaltung 4 mit veränderlicher Frequenz auszuführen und den Verriegelungsbereich zu verbreitern. Somit ist es möglich, das Problem des herkömmlichen Oszillators mit Injektionsverriegelung zu lösen, dass der Verriegelungsbereich schmal ist.
  • Ferner löst gemäß dieser vierten Ausführungsform der Betrieb des -negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitts 17 das Problem des Oszillators mit Injektionsverriegelung, dass zwischen dem Anfangs- und dem Endpunkt des Frequenzbereichs, in dem die Injektionsverriegelung ausgeführt wird, eine Phasenverschiebung von etwa 180° auftritt. Somit ist es möglich, die Phase an dem Anfangs- und an dem Endpunkt des Injektionsverriegelungs-Frequenzbereichs konstant zu halten.
  • Durch diesen Betrieb wird in der Oszillationsschaltung 15 ein Signal, dessen Phase und Frequenz mit der Phase und mit der Frequenz einer m-multiplizierten Welle (Frequenz: (f/m)·m) des Referenzsignals des Signalgenerators 5 verriegelt sind, zu der Grundoszillationswelle.
  • Ferner wird aufgrund der Nichtlinearität der Oszillationsschaltung 15 eine Harmonische der Oszillationsfrequenz f erzeugt, wobei durch die Anpassungsschaltung 3 für die n-te Harmonische ein gewünschtes harmonisches Signal entnommen werden kann. Die Frequenz des von dem Ausgangsabschnitt 49 der Oszillationsschaltung 15 auszugebenden Signals ist nf (= n·m·fo). Zum Beispiel ist es durch Einstellen von m auf 3 (m = 3) und n auf 4 (n = 4) und unter Verwendung der Referenzsignalquelle 5 mit einem Kristalloszillator mit einer Frequenz von 5 GHz möglich, von dem Ausgangsabschnitt 49 der Oszillationsschaltung 15 ein stabiles und rauscharmes Signal mit einer Frequenz von 60 GHz zu entnehmen.
  • Wie oben beschrieben wurde, sind in der vierten Ausführungsform aufgrund des Betriebs der Frequenzverriegelung und der Phasenverriegelung, der durch den negativen Frequenzrückkopplungsoszillator 17 erreicht wird, die Probleme des herkömmlichen Oszillators mit Injektionsverriegelung gelöst worden, wobei die schnelle Frequenzverriegelung und Phasenverriegelung ermöglicht werden. Somit kann ein Mikrowellen- und Millimeterwellen-Frequenzsynthetisierer mit niedrigem Phasenrauschen geschaffen werden.
  • Da in der vierten Ausführungsform ferner die Teile mit Ausnahme des Referenzsignalgenerators 5 aus analogen Schaltungen gebildet sind, können sie monolithisch auf einem GaAs-Substrat sein.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wird das von der Injektions schaltung 16 ausgegebene Signal 53 in ein Ende der Übertragungsleitung 102a injiziert, wobei es aber alternativ in eines der Enden des Kapazitätselements 104 injiziert werden kann. Ferner kann das Signal 53 in eines der Enden der Übertragungsleitung 102a oder 102b injiziert werden.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • 10 zeigt die Konstruktion einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Der Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung der fünften Ausführungsform hat ähnlich wie der der vierten Ausführungsform eine negative Frequenzrückkopplungsschleife. Das Betriebsprinzip der fünften Ausführungsform ist ähnlich dem der vierten Ausführungsform. Somit sind diejenigen Teile in 10, die die gleichen oder ähnliche wie jene aus 9 sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie jene aus 9 bezeichnet, wobei hauptsächlich unterschiedliche Teile beschrieben werden.
  • Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich in zwei Punkten von der vierten Ausführungsform. Die Injektionsschaltung 16 der Ersteren besitzt einen Hochfrequenzverstärker 110, der an seiner Ausgangsseite mit dem Signalgenerator 5 verbunden ist, und ein Bandpassfilter 125, das mit dem Hochfrequenzverstärker 110 verbunden ist; außerdem besitzt der negative Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitt 17 nicht den m-Multiplizierer 121.
  • In der fünften Ausführungsform erzeugt der Verstärker 110 für die Harmonische eine h-te (h: eine ganze Zahl) Harmonische eines Signals fo (fo = f/h) des Referenzsignalgenerators 5. Die Frequenz f der h-ten Harmonischen ist (h·fo), d.h. etwa die freie Oszillationsfrequenz f. Durch Injizieren der h-ten Harmonischen mit der Frequenz f von der Injektionsschaltung 16 in die Oszillationsschaltung 15 wird unter Verwendung der h-ten Harmonischen als die Grundwelle die Injektionsverriegelung in der Oszillationsschaltung 15 ausgeführt.
  • Ferner wird durch Bereitstellen des Hochfrequenzverstärkers 110 das Signal 52 von der Injektionsschaltung 16, das durch den Leistungsteiler 13 gegangen ist, direkt in den Frequenzmischer 122 eingegeben, ohne dass es durch irgendeinen Multiplizierer geht.
  • In der fünften Ausführungsform wird wegen der Nichtlinearität des Hochfre quenzverstärkers 110 eine Harmonische erzeugt, wird durch das Bandpassfilter 125 ein harmonisches Komponentensignal (f = h·fo) entnommen, wird die Signalkomponente 54 durch den Leistungsteiler 13 in zwei Signale geteilt und wird eines 53 der zwei Signale in ein Ende der Übertragungsleitung 102a der Resonanzschaltung 4 injiziert. Da die Frequenz des anderen Signals 52 bereits zu der Grundoszillations-Steuerfrequenz f geworden ist, wird das Signal 52 so, wie es ist, in den Frequenzmischer 122 eingegeben.
  • Die Frequenz des von dem Ausgangsabschnitt 49 der Oszillationsschaltung 15 ausgegebenen Signals 55 ist nf (= n·h·fo). Die weiteren Operationen der fünften Ausführungsform sind ähnlich jenen der vierten Ausführungsform.
  • Da der Verstärker 110 für die Harmonische gemäß der fünften Ausführungsform die Harmonische außerhalb der Oszillationsschaltung 15 erzeugt, ist es möglich, die Ausgangseffizienz der Erzeugung der Harmonischen zu erhöhen. Dementsprechend ist es möglich, die Betriebsfrequenz des Signalgenerators 5, der als die Referenzsignalquelle dient, zu verringern.
  • Da in der fünften Ausführungsform ferner das Signal der Grundoszillations-Frequenzkomponenten von der Injektionsschaltung 16 in die Oszillationsschaltung 15 injiziert wird, kann der Injektionsverriegelungsbereich verbreitert werden und eine stabile Injektionsverriegelungscharakteristik erhalten werden. Dies ermöglicht, zusammen mit der Frequenz-/Phasen-Verriegelungscharakteristik, die durch die negative Referenzrückkopplungsschleife 17 verbessert ist, eine weitere stabile Betriebscharakteristik zu erhalten.
  • Zum Beispiel ist es durch Einstellen von h auf 10 (h = 10) und von n auf 4 (n = 4) und unter Verwendung des Signalgenerators 5 mit einem Kristalloszillator mit einer Frequenz von 1,5 GHz möglich, von dem Ausgangsabschnitt 49 der Oszillationsschaltung 15 ein stabiles Signal mit niedrigem Phasenrauschen mit einer Frequenz von 60 GHz zu entnehmen.
  • Es ist möglich, als den Signalgenerator 5 mit 1,5 GHz einen Phasenverriegelungsoszillator (PLO) mit einem Kristalloszillator zu verwenden, der in den letzten Jahren in der Mobilkommunikation verwendet wird. Gemäß der fünften Ausführungsform ist es möglich, ein Signal mit einer Frequenz von 60 GHz mit einer Frequenzstabilität, die so hoch wie die des Phasenverriegelungsoszillators ist, zu erhalten. Ferner bietet die vorliegende Ausführungsform eine kompakte und preiswerte Vorrichtung.
  • In dieser Ausführungsform wird das von der Injektionsschaltung 16 ausgegebene Signal 53 in ein Ende der Übertragungsleitung 102a injiziert, wobei es aber alternativ in ein Ende des Kapazitätselements 104 injiziert werden kann. Ferner kann das Signal 53 in ein Ende der Übertragungsleitung 102a oder 102b injiziert werden.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • 11 zeigt die Konstruktion einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Der Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung der sechsten Ausführungsform hat ähnlich der fünften Ausführungsform eine negative Frequenzrückkopplungsschleife. Somit sind diejenigen Teile in 11, die die gleichen oder ähnliche wie in 10 sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie jene aus 10 bezeichnet, wobei hauptsächlich unterschiedliche Teile beschrieben werden.
  • Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform lediglich dadurch, dass der negative Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitt 17 einen m-Multiplizierer 221 (m: eine ganze Zahl) besitzt. Mit anderen Worten, die sechste Ausführungsform ist eine Kombination der vierten und der fünften Ausführungsform.
  • In der sechsten Ausführungsform erzeugt der Verstärker 110 für die Harmonische durch seine Nichtlinearität eine h-te Harmonische eines Signals mit einer Frequenz fo (fo = f/mh), das von dem Signalgenerator 5 ausgegeben wird. Die Frequenz der h-ten Harmonischen ist fo·h, d.h. l/m der Grundoszillations-Steuerfrequenz f, d.h. f/m.
  • Das Bandpassfilter 125 entnimmt der Grundoszillationsfrequenz f lediglich die Signalkomponenten 54, deren Frequenzen in der Nachbarschaft von l/m der Grundoszillationsfrequenz fliegen, wobei der Leistungsteiler 13 die Signalkomponenten 54 in zwei Signale teilt. Ein Signal 53 der zwei Signale wird in ein Ende der Übertragungsleitung 102a der Resonanzschaltung 4 injiziert. Beim Empfang des Signals 53 erzeugt die Oszillationsschaltung 15 durch die Nichtli nearität in der Oszillationsschaltung 15 Harmonische des Referenzsignals.
  • Der m-Multiplizierer 221 multipliziert die Frequenz des anderen Signals 52 mit m. Das resultierende Signal wird als eine Signalkomponente mit der Grundoszillations-Steuerfrequenz f (f = fo·h·m) in den Frequenzmischer 122 eingegeben. Die weiteren Operationen der sechsten Ausführungsform sind ähnlich denen der vierten und fünften Ausführungsform.
  • Die Frequenz des von dem Ausgangsabschnitt 49 der Oszillationsschaltung 15 ausgegebenen Signals ist nf(= n·h·m·fo).
  • Wie oben beschrieben wurde, ist es in der sechsten Ausführungsform durch Bereitstellung der kombinierten Konstruktion der vierten und der fünften Ausführungsform möglich, die Frequenz des von dem Ausgangsabschnitt 49 der Oszillationsschaltung 15 ausgegebenen Signals weiter zu erhöhen.
  • Zum Beispiel soll angenommen werden, dass die freie Grundoszillationsfrequenz der Oszillationsschaltung 15 30 GHz sind und dass der Signalgenerator 5 mit 1,5 GHz mit einem Kristalloszillator verwendet wird. In diesem Fall ist es durch Einstellen von h auf 10 (h = 10), n auf 4 (n = 4) und m auf 2 (m = 2) möglich, von dem Ausgangsabschnitt 49 der Oszillationsschaltung 15 ein stabiles Signal mit einer Frequenz von 120 GHz mit einem niedrigen Phasenrauschen zu entnehmen.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wird das von der Injektionsschaltung 16 ausgegebene Signal 53 in ein Ende der Übertragungsleitung 102a injiziert, wobei es aber alternativ in ein Ende des Kapazitätselements 104 injiziert werden kann. Ferner kann das Signal 53 alternativ in ein Ende der Übertragungsleitung 102a oder 102b injiziert werden.
  • (Siebente Ausführungsform)
  • 12 zeigt die Konstruktion einer siebenten Ausführungsform der Erfindung. Der Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung der siebenten Ausführungsform hat ähnlich wie der der fünften Ausführungsform eine negative Frequenzrückkopplungsschleife. Das Betriebsprinzip der siebenten Ausführungsform ist ähnlich dem der fünften Ausführungsform. Somit sind diejenigen Teile in 12, die die gleichen oder ähnliche wie jene in 10 sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie jene aus 10 bezeichnet, wobei hauptsächlich verschiedene Teile beschrieben werden.
  • Die siebente Ausführungsform unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform dadurch, dass die Injektionsschaltung 16 der Ersteren einen Leistungsteiler oder -verteiler 311 besitzt, der zwischen den Signalgenerator 5 und den Verstärker 110 für die Harmonische geschaltet ist, aber nicht das Bandpassfilter 125 besitzt, während der negative Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitt 17 einen Frequenzteiler 61 besitzt, der zwischen den Frequenzmischer 122 und das Bandpassfilter 124 geschaltet ist.
  • In der wie in 12 gezeigten siebenten Ausführungsform wird die Frequenz eines Ausgangssignals 51 des Verzweigungsfilters 18 durch den Frequenzteiler 61 geteilt, um die Betriebsfrequenz zu senken, und daraufhin in den Frequenzmischer 122 eingegeben. Ein Signal von dem Signalgenerator 5 wird durch den Leistungsteiler 311 direkt in zwei Signale geteilt, ohne einer Multiplikationsoperation ausgesetzt zu werden, wobei ein Signal 52 in den Frequenzmischer 122 eingegeben wird.
  • Das andere 53 der zwei geteilten Signale wird dem Verstärker 110 für die Harmonische zugeführt, um in dem Signalgenerator 5 harmonische Komponenten zu erzeugen. Die Frequenz f der harmonischen Komponente ist fo·h. Die harmonische Komponente wird in ein Ende der Übertragungsleitung 102a der Resonanzschaltung 4 injiziert. Die Frequenz des von dem Ausgangsabschnitt 49 der Oszillationsschaltung 15 ausgegebenen Signals ist nf (= n·h·fo).
  • Gemäß der siebenten Ausführungsform ist es möglich, die Betriebsfrequenz des Frequenzmischers 122 zu verringern und den negativen Frequenzrückkopplungsschleifenabschnitt 17 sehr einfach und preiswert herzustellen.
  • Zum Beispiel ist es durch Einstellen der freien Grundoszillationsfrequenz der Oszillationsschaltung 15 auf 16 GHz, von h auf 8 und von n auf 4 und unter Verwendung der Referenzsignalquelle 5, die ein Signal von 2 GHz erzeugt, und mit einem Kristalloszillator möglich, von dem Ausgangsabschnitt 49 der Oszillationsschaltung 15 ein Signal mit einer Frequenz von 64 GHz auszugeben. In diesem Beispiel ist die Betriebsfrequenz des Frequenzmischers 122 nicht höher als 2 GHz.
  • In der siebenten Ausführungsform wird der Frequenzteiler 61 verwendet. Allerdings ist es möglich, anstelle des Frequenzteilers 61 einen Frequenzmischer zu verwenden.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wird das von der Injektionsschaltung 16 ausgegebene Signal 53 in ein Ende der Übertragungsleitung 102a injiziert, wobei es aber alternativ in eines der Enden des Kapazitätselements 104 injiziert werden kann. Ferner kann das Signal 53 in ein Ende der Übertragungsleitung 102a oder 102b injiziert werden.
  • (Achte Ausführungsform)
  • 13 zeigt die Konstruktion einer achten Ausführungsform der Erfindung. Der Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung der achten Ausführungsform hat ähnlich wie der der siebenten Ausführungsform eine negative Frequenzrückkopplungsschleife. Somit sind diejenigen Teile in 13, die die gleichen wie in 12 sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie jene aus 12 bezeichnet, wobei hauptsächlich unterschiedliche Teile beschrieben werden.
  • Die achte Ausführungsform unterscheidet sich von der siebenten Ausführungsform lediglich in der Konstruktion eines Signalgenerators 505 und eines Frequenzteilers 561.
  • Das heißt, in der achten Ausführungsform ist es möglich, unter Verwendung eines Teilers 561, der aus einem Vorteiler und aus einem programmierbaren Teiler besteht, in den Frequenzmischer 122 ein Signal einzugeben, dessen Frequenz durch mehr als 10000 geteilt worden ist.
  • In der achten Ausführungsform wird ein Semimikrowellenband-Referenzsignalgenerator 505 verwendet, der aus einem Phasenverriegelungsoszillator besteht. Der Referenzsignalgenerator 505 ist aus einem Spannungssteuerungsoszillator 84, aus einem Frequenzteiler 85, aus einem Kristalloszillator (Temperatursteuerungs-Kristalloszillator) 87 und aus einem Referenzzähler 81, aus einem Frequenzmischer 82 und aus einem Schleifenfilter 88 konstruiert. Von dem Refe renzzähler 81 wird an einen Referenzsignal-Ausgabepunkt 83 ein Referenzsignal ausgegeben, das in dem Frequenzmischer 122 als ein Vergleichsreferenzsignal dient.
  • Ein von dem Spannungssteuerungsoszillator 84 des Referenzsignalgenerators 505 ausgegebenes Signal 54 wird durch den Verstärker 110 für die h-te (h: ganze Zahl) Harmonische geschickt und in ein Ende der Übertragungsleitung 102a der Resonanzschaltung 4 injiziert. Von dem Ausgangsabschnitt 49 der Oszillationsschaltung 15 wird ein Signal ausgegeben, dessen Frequenz n·f (= n·h·fo) ist.
  • Zum Beispiel ist es unter der Annahme, dass die Grundoszillationsfrequenz der Oszillationsschaltung 15 15 GHz sind, möglich, von dem Ausgangsabschnitt 49 ein frequenzstabiles Signal mit 60 GHz mit einem niedrigen Phasenrauschen abzuleiten. Das abgeleitete Signal hat Charakteristiken, die durch die Frequenzstabilität und durch eine Charakteristik niedrigen Phasenrauschens des Referenzsignalgenerators 505 bestimmt sind (d.h. Charakteristiken, die durch die Frequenzstabilität und durch die Charakteristik niedrigen Phasenrauschens des Kristalloszillators 87 bestimmt sind).
  • Gemäß der Konstruktion der achten Ausführungsform werden Hochfrequenzsignale von dem Verzweigungsfilter 18 zu dem Frequenzteiler 561 fortgepflanzt, während Signale mit Frequenzen in der Größenordnung von kHz-MHz über eine Verdrahtung, die von dem Teiler 561 zu dem Frequenzmischer 122 vorgesehen ist, und über eine Verdrahtung von dem Referenzsignalausgabepunkt 83 zu dem Frequenzmischer 122 fortgepflanzt werden. Somit hat die Konstruktion der achten Ausführungsform einen Vorteil, dass die Verdrahtung für die Signalfortpflanzung und eine Montagearbeit wie etwa das Montieren sehr leicht ausgeführt werden können.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird das von der Injektionsschaltung 16 ausgegebene Signal 53 in ein Ende der Übertragungsleitung 102a injiziert, wobei es aber alternativ in eines der Enden des Kapazitätselements 104 injiziert werden kann. Ferner kann das Signal 53 in eines der Enden der Übertragungsleitung 102a oder 102b injiziert werden.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Wie oben beschrieben wurde, wird der Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung der Erfindung als eine Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen einer großen Volumenmenge analoger und digitaler Informationen mit hoher Geschwindigkeit über Funk verwendet.

Claims (15)

  1. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung, mit: einer Oszillationsschaltung (15), die einen Aktivelement-Abschnitt (1) mit zwei Seiten und eine Resonanzschaltung (4), die mit dem Aktivelement-Abschnitt (1) an einer seiner Seiten verbunden ist und bei einer vorgegebenen Frequenz f in Resonanz tritt, besitzt, einer Injektionsschaltung (16), die ein Referenzsignal mit einer Frequenzkomponente f/m erzeugt, um eine Frequenzverriegelung eines Signals in der Resonanzschaltung (4) zu bewirken, wobei m eine ganze Zahl ist; und einem Eingabemittel (7), das das Referenzsignal in die Resonanzschaltung (4) eingibt, wobei der Aktivelement-Abschnitt (1) eine Komponente mit negativem ohmschem Widerstand bei der Frequenz f besitzt, damit die Oszillationsschaltung (15) aufgrund ihrer eigenen Nichtlinearität bei Eingabe des Referenzsignals auch die erste, die zweite, die dritte, die vierte und die nachfolgenden Harmonischen hiervon erzeugt; dadurch gekennzeichnet, dass eine Reflexionsrückkopplungs-Steuerschaltung (2) auf der anderen Seite des Aktivelement-Abschnitts (1) vorgesehen ist, die die Reflexionsrückkopplungsverstärkung der Frequenz f steuert und verteilte konstante Leitungen (T1, T2, T3) aufweist, die eine Ausgangsimpedanz des Aktivelement-Abschnitts (1) steuern, und eine Ausgangsschaltung (3) für Harmonische mit einer Ausgangsseite der Reflexionsrückkopplungs-Steuerschaltung (2) verbunden ist, um ein Signal mit einer n-ten Harmonischen Komponente eines Signals mit der Frequenz f von der Resonanzschaltung (4) zu holen, wobei n eine ganze Zahl ist.
  2. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 1, bei dem die Resonanzschaltung (4) eine Übertragungsleitung (T7, 102a, 102b, 102c) und ein Kapazitätselement (22, 23, 32, 33, 34, 101, 104) enthält, wobei das Eingabemittel (7) an einem Ende der Übertragungsleitung (T7, 102a, 102b) oder des Kapazitätselements (22, 23, 32, 33, 34, 101) vorgesehen ist und das Referenzsignal eine Frequenzkomponente f/m besitzt, wobei m eine ganze Zahl ist.
  3. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 1, bei dem die Injektionsschaltung (16) einen Kristalloszillator mit niedriger Frequenz enthält.
  4. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 2, bei der die Injektionsschaltung (16) einen Signalgenerator (5) und einen nichtlinearen Breitbandverstärker (8) mit einem Verstärkungsgrad zwischen der Frequenz f/m und der Frequenz nf besitzt.
  5. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 4, bei dem die Injektionsschaltung (16) ferner einen h-Multiplizierer (9) enthält, wobei h eine ganze Zahl ist, der zwischen den Signalgenerator (5) und den nichtlinearen Breitbandverstärker (8) geschaltet ist.
  6. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 2, bei dem das Kapazitätselement (23, 32) der Resonanzschaltung (4) aus zwei Varaktor-Dioden (23, 32) aufgebaut ist, die in Reihe und mit entgegengesetzten Orientierungen geschaltet sind, wobei ein von der Injektionsschaltung (16) ausgegebenes Signal in einen Knoten (25) zwischen den zwei Varaktor-Dioden (23, 32) injiziert wird.
  7. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 2, bei dem das Kapazitätselement (33) der Resonanzschaltung (4) aus einem Mikrowellentransistor (32) zwischen zwei Anschlüssen (E, C) hiervon gebildet ist und ein von der Injektionsschaltung (16) ausgegebenes Signal in den anderen Anschluss (B) injiziert wird.
  8. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 2, bei dem das Kapazitätselement (33, 34) der Resonanzschaltung aus zwei Mikrowellentransistoren (33, 34) gebildet ist, in denen Kollektoranschlüsse und Basisanschlüsse (C, B) miteinander verbunden sind, ein Emitteranschluss (E) mit einer Übertragungsleitung verbunden ist und der andere Emitteranschluss (E) geerdet ist und ein von der Injektionsschaltung (16) ausgegebenes Signal in die miteinander verbundenen Kollektor- und Basisanschlüsse (C, B) injiziert wird.
  9. Mikrowellen-/Millimeter-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 1, bei dem die Injektionsschaltung (16) ferner einen Referenzsignalgene rator (5, 505) enthält, der das Referenzsignal erzeugt, und die Oszillationsschaltung (15) ein Verzweigungsfilter (18) besitzt, das an einer Ausgangsseite der Resonanzschaltung (4) vorgesehen ist, wobei der Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung ferner versehen ist mit: einer negativen Frequenzrückkopplungsschleife (17), die einen Frequenzmischer (122) besitzt, in den ein von dem Verzweigungsfilter (18) ausgegebenes Signal (51) und ein von dem Referenzsignalgenerator (5, 505) ausgegebenes Signal (52) eingegeben werden, wobei die negative Frequenzrückkopplungsschleife ein von dem Frequenzmischer (122) ausgegebenes Fehlersignal (55) in die Resonanzschaltung (4) rückkoppelt, um dadurch die Frequenz der Resonanzschaltung (4) mit der Frequenz eines von dem Referenzsignalgenerator (5, 505) ausgegebenen Signals zu verriegeln.
  10. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 9, der einen Verteiler (13, 311) aufweist, der das von dem Referenzsignalgenerator (5) ausgegebene Signal (54) auf die Eingangsmittel (7) und den Frequenzmischer (122) verteilt.
  11. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 10, bei dem die negative Frequenzrückkopplungsschleife (17) einen m-Multiplizierer (121, 221) besitzt, der zwischen den Verteiler (13) und den Frequenzmischer (122) geschaltet ist.
  12. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 11, bei dem die Oszillationsschaltung (15) eine Anpassungsschaltung (3) für die n-te Harmonische besitzt, die mit dem Verzweigungsfilter (18) verbunden ist, um die n-te Harmonische von der Resonanzschaltung (4) zu holen.
  13. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 10, mit einem Verstärker (110) für die h-te Harmonische, der zwischen den Referenzsignalgenerator (5) und den Verteiler (13) geschaltet ist.
  14. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 13, mit einem m-Multiplizierer (221), der zwischen den Verteiler (13) und den Frequenzmischer (122) geschaltet ist.
  15. Mikrowellen-/Millimeterwellen-Oszillator mit Injektionsverriegelung nach Anspruch 10, mit: einem Verstärker (110) für die h-te Harmonische, der zwischen den Verteiler (311) und die Eingangsmittel (7) geschaltet ist; und einem Frequenzteiler (61, 561), der zwischen das Verzweigungsfilter (18) und den Frequenzmischer (122) geschaltet ist.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3889885B2 (ja) * 1998-02-27 2007-03-07 シャープ株式会社 ミリ波送信装置、ミリ波受信装置、ミリ波送受信システム及び電子機器
JP3460644B2 (ja) * 1999-10-07 2003-10-27 株式会社村田製作所 発振器および無線装置
DE10032822A1 (de) 2000-07-06 2002-01-24 Siemens Ag Vorrichtung zur Erzeugung eines Oszillatorsignals
US6844786B2 (en) * 2001-08-21 2005-01-18 Associated Universities, Inc. Millimeter- and submillimeter-wave noise generator
US6810241B1 (en) 2002-01-30 2004-10-26 Northrop Grumman Corporation Microwave diode mixer
EP1465334B1 (de) * 2003-04-01 2011-09-14 TELEFONAKTIEBOLAGET LM ERICSSON (publ) Passiver Mischer
JP2009529831A (ja) * 2006-03-10 2009-08-20 ティーエルシー プレシジョン ウエハー テクノロジー インク． モノリシック構造の集積トランシーバ
DE102006025436A1 (de) * 2006-05-31 2007-12-20 Symeo Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung Frequenz- und/oder phasenmodulierter Signale
US8638175B2 (en) * 2010-12-28 2014-01-28 Stmicroelectronics International N.V. Coupled ring oscillator
TWI442739B (zh) * 2011-12-02 2014-06-21 Univ Nat Sun Yat Sen 應用注入鎖定技術之極座標接收機

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5389347A (en) * 1977-01-18 1978-08-05 Nec Corp Solid state oscillator for super high frequency phase synchronizing
JPS608651B2 (ja) * 1977-04-18 1985-03-05 株式会社日立製作所 Ｆｅｔ自励振混合器
JPS55110434A (en) * 1979-02-16 1980-08-25 Mitsubishi Electric Corp Injection synchronism oscillation system
JPS55110435A (en) * 1979-02-16 1980-08-25 Mitsubishi Electric Corp Injection synchronism oscillation system
JPS55147836A (en) 1979-05-08 1980-11-18 Oki Electric Ind Co Ltd Microwave oscillator
US4320360A (en) * 1980-01-28 1982-03-16 Hazeltine Corporation Current pulse-injected, phase-locked oscillator
US4356456A (en) * 1980-07-22 1982-10-26 Communications Satellite Corporation Division by noninteger numbers using synchronous oscillators
JPS59151538A (ja) * 1983-02-16 1984-08-30 Toshiba Corp 注入同期発振器
JPS6247212A (ja) 1985-08-27 1987-02-28 Hitachi Denshi Ltd シンセサイザ装置
US4737737A (en) * 1986-07-22 1988-04-12 Avantek, Inc. Transmission injection-locked dielectric resonator oscillator
JPH01268217A (ja) * 1988-04-18 1989-10-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 可変移相回路
JPH02134718A (ja) 1988-11-15 1990-05-23 Nec Corp 磁気ヘッドスライダ組み立て体
JPH02215206A (ja) * 1989-02-16 1990-08-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高次逓倍器
JPH06152243A (ja) 1992-11-10 1994-05-31 Fujitsu Ltd 超高周波発振器
JP2814876B2 (ja) 1993-04-27 1998-10-27 松下電器産業株式会社 三重ループ構造を持つｐｌｌ回路
US5394117A (en) 1993-05-28 1995-02-28 Ail Systems, Inc. Direct digital synthesizer-based injection locked oscillator
JPH07245527A (ja) * 1994-03-07 1995-09-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電圧制御発振器
JP3590123B2 (ja) * 1995-03-07 2004-11-17 三菱電機株式会社 電圧制御発振器

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EP1014587B1 (de) 2006-05-31
DE69736012D1 (de) 2006-07-06
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EP1014587A1 (de) 2000-06-28

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