RU2685387C1 - Tunable harmonics self-oscillator - Google Patents
Tunable harmonics self-oscillator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685387C1 RU2685387C1 RU2018100517A RU2018100517A RU2685387C1 RU 2685387 C1 RU2685387 C1 RU 2685387C1 RU 2018100517 A RU2018100517 A RU 2018100517A RU 2018100517 A RU2018100517 A RU 2018100517A RU 2685387 C1 RU2685387 C1 RU 2685387C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inductance
- capacitor
- circuit
- transistor
- harmonic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
- H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
- H03B5/1203—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device the amplifier being a single transistor
Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и может быть использовано в различной приемо-передающей радиоаппаратуре, работающей вплоть до СВЧ диапазона. В частности, это устройство относится к СВЧ генераторам, управляемым напряжением (ГУН), которые одновременно формируют колебания основной частоты и частоты k-ой гармоники и предназначены для работы в современных синтезаторах частот.The proposed device relates to the field of radio engineering and can be used in various receiving and transmitting radio equipment operating up to the microwave range. In particular, this device relates to voltage-controlled microwave oscillators (VCOs), which simultaneously form oscillations of the fundamental frequency and frequency of the kth harmonic and are intended for operation in modern frequency synthesizers.
Известен автогенератор гармоники СВЧ (См. Малышев, В.А. Автогенератор гармоники СВЧ / В.А. Малышев, С.П. Бровченко // Авторское свидетельство СССР № SU 1054864 А. - Опубл. 15.11.83 в БИ №42). Данное устройство, блок-схема которого изображено на фиг. 1, состоит из автогенератора (АГ) 1 на транзисторе, включенного по схеме с общей базой, фильтра холостого хода (ФХХ) 2 и фильтра выделяемой гармоники (ФВГ) 3. Автогенератор 1 представлен в виде обобщенной схемы, содержащей активный 4 и пассивный 5 элементы, которые описывается комплексными коэффициентами передачи G(jω) и H1(jω). Нелинейный режим работы АГ приводит к генерации колебаний основной частоты и ее гармоник. По отношению к выходной мощности основного («несущего») колебания типовые уровни мощностей второй и третьей гармоник обычно находятся в пределах - (10-20) и - (20-35) дБн, соответственно (См., например, фиг. 5-28 и 5-29 в [1]). В данном устройстве реализуется режим «холостого хода» по основной частоте ƒ0, а при помощи фильтра ФВГ выделяется выходная мощность k-ой гармоники - kƒ0. Применение фильтра 3 приводит здесь к повышению выходной мощности гармоники на (30 - 40)%, так как при наличии ненагруженного контура в коллекторной цепи транзистора происходит не только прямое, но и промежуточное преобразование мощности первой гармоники в мощность выделяемой гармоники.The microwave oscillator oscillator is known (See Malyshev, VA Microwave harmonic oscillator / V.A. Malyshev, S.P. Brovchenko // USSR Author's Certificate No. SU 1054864 A. - Publ. 15.11.83 in BI No. 42). This device, the block diagram of which is shown in FIG. 1, consists of an auto-oscillator (AG) 1 on a transistor connected according to a common base circuit, an idling filter (PCF) 2 and an extractable harmonic filter (CVF) 3. The auto-
Недостатком данного аналога является относительно невысокий уровень мощности выделяемой гармоники.The disadvantage of this analog is the relatively low power level of the emitted harmonics.
Известен интегрированный с микрополосковой антенной СВЧ автогенератор (См. Любченко, В.Е. Генерация гармоник в схеме микрополосковой антенны-генератора, интегрированной с волноводом, встроенным в диэлектрическую подложку / В.Е. Любченко, В.И. Калинин, В.Д. Котов, Д.Е. Радченко, С.А. Телегин, Е.О. Юневич // Журнал Радиоэлектроники. - №2. - 2016). Данное устройство соответствует блок-схеме на фиг. 1, где функции фильтров ФХХ и ФВГ выполняет волновод, который для первой гармоники является запредельным, а вторая гармоника в нем распространяется беспрепятственно.The oscillator integrated in the microstrip microwave antenna is known (See Lyubchenko, VE. Generation of harmonics in a microstrip antenna-generator circuit integrated with a waveguide embedded in a dielectric substrate) / V.E. Lyubchenko, V.I. Kalinin, V.D. Kotov, DE Radchenko, SA Telegin, EO Yunevich // Journal of Radio Electronics. -
Данный аналог имеет такой же недостаток - относительно невысокий уровень мощности выделяемой гармоники.This analog has the same drawback - the relatively low power level of the emitted harmonics.
Известен СВЧ автогенератор гармоники (См. Yabuki, Н. New type of push-push oscipliers for the frequency synthesizer / H. Yabuki, M. Sagawa, M. Makimoto // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig. - 1992. - P. 1085 - 1088). Его блок-схема изображена на фиг. 2. Данное устройство содержит два выхода колебаний на основной ƒ0 и удвоенной 2ƒ0 частотах. Оно состоит из двух АГ 6 и 7, где активные элементы 8, 9 работают на общую резонансную систему 10, основными элементами которой являются связанные первый и второй отрезки длинных микрополосковых линий. При идентичных режимах работы транзисторов в АГ 6 и 7 и точном подключении их нагрузки к средней точке первого отрезка длинной линии происходит сложение четных гармонических составляющих и устройство работает как умножитель частоты на два [2]. При этом с выхода второго отрезка длинной линии выделяется колебание основной частоты ƒ0 мощностью -5 дБм. Вместе с тем, на другом выходе устройства выходная мощность второй гармоники 2ƒ0 составляет всего лишь -9 дБм даже с использованием усилителя 11.Known microwave harmonic oscillator (See Yabuki, H. Y. Yaguki, M. Sagawa, M. Makimoto). IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig. - 1992. - P. 1085 - 1088). Its block diagram is shown in FIG. 2. This device contains two oscillation outputs at the fundamental ƒ 0 and twice the 2ƒ 0 frequencies. It consists of two
Недостатком данного устройства, а также других, аналогичных ему «push-push» генераторных систем [3, 4], является относительно низкий уровень мощности гармоники.The disadvantage of this device, as well as other “push-push” generating systems similar to it [3, 4], is the relatively low level of harmonic power.
Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является СВЧ генератор, управляемый напряжением (См. Obregon, J. Ultrabroadband electronically tunable oscillators / J. Obregon, P. G. Marechal, Y. Le Tron, R. Funck // Proceedings of the 11th European Microwave Conference, 7-11 Sept., 1981, Amsterdam, Netherlands. - 1981. - P. 475 - 479). Генератор (См. фиг. 3) выполнен на биполярном транзисторе 12, включенном по схеме с общей базой. На его входе реализуется необходимое для генерации колебаний отрицательное сопротивление. Так, в выбранной модели транзистора [5], где его база нагружена на индуктивность 13, а коллектор - на емкость 14, цепь эмиттера транзистора, представляет собой сумму проводимостей, образованных эквивалентными отрицательным сопротивлением и емкостью. Для компенсации последней во входной цепи используется дополнительные индуктивные элементы 15 и 16. Вместе с ними в процессе компенсации емкости в диапазоне частот участвуют также емкости варикапа 17 и конденсатора 18. Генератор на фиг. 3 содержит индуктивные 19-22 и емкостные 23-28 элементы развязки СВЧ цепей по питанию, а также разделительный конденсатор 29 на 50-Омном выходе. Для подачи запирающего напряжения на варикап 17 используется клемма 30, а для ввода напряжений питания на электроды транзистора - клеммы 31-33.The closest to the proposed technical solution is a voltage-controlled microwave generator (See Obregon, J. Ultrabroadband electronically tunable oscillators / J. Obregon, PG Marechal, Y. Le Tron, R. Funck // Proceedings of the 11th European Microwave Conference, 7 -11 Sept., 1981, Amsterdam, Netherlands. - 1981. - P. 475 - 479). The generator (See. Fig. 3) is made on a
Недостатком устройства - прототипа является относительно невысокий уровень мощности выделяемой гармоники.The disadvantage of the prototype device is the relatively low power level of the emitted harmonics.
Технический эффект, на достижение которого направлено предлагаемое решение, заключается в повышении уровня мощности выделяемой k-ой гармоники перестраиваемых генераторов по отношению к выходной мощности их колебаний основной частоты (k≥2).The technical effect that the proposed solution aims to achieve is to increase the power level of the allocated k-th harmonic of the tunable generators with respect to the output power of their oscillations of the main frequency (k≥2).
Этот эффект достигается тем, что в перестраиваемом автогенераторе гармоник, содержащем транзистор 34, включенный по схеме с общей базой, последовательно соединенные между собой индуктивности и конденсаторы под номерами 19 и 23, 20 и 24, 21 и 26, 22 и 25, соответственно, где вторые обкладки всех конденсаторов 23-26 подключены к общей шине, а общие точки каждой пары элементов соединены с клеммами 30 и 32, 31, 33 источников подачи напряжения управления варикапом 39 и напряжений питания на электроды транзистора 34, причем катод варикапа 39 подключен к свободному выводу индуктивности 19, а также к конденсатору 35, индуктивность 41, присоединенные одной обкладкой к общей шине конденсаторы 36 и 38, последовательно соединенные конденсатор 37 и индуктивность 40, общая точка которых подключена к свободному выводу индуктивности 21, а сами они включены между общей шиной и базой транзистора 34, эмиттер и коллектор которого соединены соответственно со свободными выводами индуктивностей 20 и 22, вывод последней из них дополнительно подключен через конденсатор 29 к выходу устройства, согласно изобретению вторая обкладка конденсатора 35 подключена к эмиттеру транзистора 34, а анод варикапа 39 - к общей шине, вторая обкладка конденсатора 36 подключена к базе транзистора 34, а вторая обкладка конденсатора 38 - к индуктивности 41, другой вывод которой соединен с коллектором транзистора 34, и величины основных элементов автогенератора гармоник удовлетворяют следующему соотношению:This effect is achieved by the fact that in a tunable harmonic oscillator containing a
где ƒ0 - основная частота генерации устройства, k=2, 3, … - номер выделяемой гармоники, САЭ - емкость перехода коллектор-эмиттер выбранного транзистора 34, CОС - эквивалентная емкость работающих на основной частоте последовательно соединенных эмиттерного и базового контуров: эмиттерный контур образован индуктивностью 20 и емкостями варикапа 39 и конденсатора 35, базовый контур - индуктивностью 40 и конденсаторами 36 и 37, LКК - эквивалентная индуктивность последовательно соединенных базового и коллекторного контуров, последний образован индуктивностью 41 и конденсатором 38 и работает на основной частоте, CЭ - эквивалентная емкость эмиттерного контура, связанного при работе на k-ой гармонике основного колебания с коллекторным контуром при помощи конденсатора САЭ, LБ эквивалентная индуктивность базового контура, работающего на k-ой гармонике основного колебания, LК - эквивалентная индуктивность коллекторного контура,where ƒ 0 - fundamental frequency generating device, k = 2, 3, ... - number allocated harmonic, C AE - junction capacitance of the collector-emitter of the selected
связанного при помощи конденсатора САЭ с эмиттерным контуром в процессе работы на k-ой гармонике основного колебания.associated with a capacitor C AE with an emitter circuit during operation at the k-th harmonic of the main oscillation.
Принципиальная схема предложенного устройства представлена на фиг. 4. Перестраиваемый автогенератор гармоники выполнен на биполярном транзисторе 34, включенном по схеме с общей базой. В СВЧ диапазоне основными частотозадающими элементами являются емкость транзисторного перехода «коллектор-эмиттер» CКЭ, емкости конденсаторов 35-38, варикапа 39 и индуктивности 40 и 41. Кроме этого устройство содержит индуктивные 19-22 и емкостные 23-26 элементы развязки СВЧ цепей по питанию, которые также могут незначительно влиять на частоты, в большей степени, основного и, в меньшей степени, гармонических колебаний. В силу особенностей работы устройства учтем влияние лишь одного развязывающего элемента 20, влиянием других пренебрежем. Генератор подключен к 50-Омному выходу через разделительный конденсатор 29. Для подачи запирающего напряжения на варикап 39 используется клемма 30, а для ввода напряжений питания на электроды транзистора - клеммы 31 - 33.A schematic diagram of the proposed device is presented in FIG. 4. Tunable harmonic oscillator is made on a
Предложенное устройство работает следующим образом. Оценим принципиальные возможности одновременной генерации колебаний основной частоты и ее k-ой гармоники. Для этого на фиг. 5 рассмотрим обобщенную модель колебательной системы, где один усилительный элемент 42 с коэффициентом передачи G(jω) работает одновременно на два контура (43 и 44) с коэффициентами передач H1(jω) и Hk(jω), причем один настроен для генерации колебания основной частоты, а другой - для генерации ее k-ой гармоники. Для данного случая установим связь входного Vвх(ω) и выходного V0(ω) напряжений в виде:The proposed device operates as follows. Let us estimate the fundamental possibilities for the simultaneous generation of oscillations of the fundamental frequency and its kth harmonic. To this end, in FIG. 5, we consider a generalized model of an oscillatory system, where one amplifying
Из уравнения (1) следует, что даже когда Vвх(ω)=0, выходное напряжение V0(ω) колебательной системы на фиг. 5 может быть ненулевым при следующих условиях:From equation (1) it follows that even when V in (ω) = 0, the output voltage V 0 (ω) of the oscillatory system in FIG. 5 may be non-zero under the following conditions:
Полученные условия (2) и (3) обобщают критерий Баркхаузена [3, 4] для любых случаев, когда колебательные системы одновременно генерируют колебания основной частоты и ее k-ой гармоники. Для частного случая, когда генерация имеет место, как на основной частоте, так и на ее гармонике, то есть когда справедлива следующая система:The obtained conditions (2) and (3) generalize the Barkhausen criterion [3, 4] for any cases when oscillatory systems simultaneously generate oscillations of the fundamental frequency and its kth harmonic. For a particular case, when generation takes place, both at the fundamental frequency and at its harmonic, that is, when the following system is valid:
кратность 2π в выражении (3) сохраняется и условие (3) тоже автоматически выполняется.the multiplicity of 2π in expression (3) is preserved and condition (3) is also automatically satisfied.
Таким образом, полученные выражения (2) и (3) подтверждают возможность одновременной генерации колебаний основной частоты и ее k-ой гармоники. Другими словами, если создать условия (4) для генерации колебаний на основной частоты и на ее k-ой гармонике, то на данных частотах возможно получение колебаний с приблизительно равными уровнями их выходных мощностей. Такое равенство уровней можно достичь, если коэффициенты передач активной и пассивной цепей на фиг. 5, а также динамический диапазон по выходной мощности выбранного транзистора будут мало отличаться друг от друга на основной частоте и на ее k-ой гармонике.Thus, the obtained expressions (2) and (3) confirm the possibility of the simultaneous generation of oscillations of the fundamental frequency and its kth harmonic. In other words, if conditions (4) are created for generating oscillations at the fundamental frequency and at its kth harmonic, then at these frequencies it is possible to obtain oscillations with approximately equal levels of their output powers. This level equality can be achieved if the transmission ratios of the active and passive circuits in FIG. 5, as well as the dynamic range in the output power of the selected transistor will differ little from each other at the fundamental frequency and at its kth harmonic.
Реализуем описанные возможности в предложенном на фиг. 4 устройстве. Поясним работу данного генератора, используя упрощенную схему, которая приведена на фиг. 6. В упрощенной модели генератора выделяются две трехточечные схемы: треугольная (См. фиг. 7а)) и звездообразная (См. фиг. 7б)). Треугольная схема представляет собой обычную схему емкостной трехточки, точки которой отмечены буквами а, в и с. Звездообразная схема получена в работе [6] из типовой треугольной схемы индуктивной трехточки на основе общих взаимных условий эквивалентных преобразований треугольника сопротивлений в звезду и наоборот - преобразования сопротивлений звезды в треугольник. В звездообразной схеме на фиг. 7б) точки отмечены также буквами а, в и с, а в качестве центральной точки звезды используется корпус прибора.We realize the described possibilities in the one proposed in FIG. 4 device. Let us explain the operation of this generator using the simplified scheme, which is shown in FIG. 6. In the simplified generator model, two three-point schemes are distinguished: triangular (See. Fig. 7a)) and star-shaped (See. Fig. 7b)). A triangular circuit is a conventional three-point capacitive circuit whose points are marked with the letters a, b, and c. The star-shaped circuit was obtained in [6] from a typical triangular circuit of an inductive three-point based on the general reciprocal conditions of equivalent transformations of a resistance triangle into a star and vice versa - transformation of a star's resistance into a triangle. In the star schema in FIG. 7b) the points are also marked with the letters a, b and c, and the instrument case is used as the center point of the star.
Треугольная трехточечная схема генератора на фиг. 6 реализуется, если под элементами 45, 46 и 47 на фиг. 7а) понимать следующие реактивности. Элемент 45 образован емкостью перехода «активного элемента» 48 - САЭ или емкостью «коллектор-эмиттер» транзистора СКЭ. Элемент 46 представляет собой емкость «обратной связи» - СОС или эквивалентную емкость работающих на основной частоте последовательно соединенных эмиттерного и базового контуров (см. фиг. 6). Эмиттерный контур здесь образован индуктивностью 20 и емкостями варикапа 39 и конденсаторов 24, 35, а базовый контур - индуктивностью 40 и конденсаторами 36, 37. Элемент 47 на фиг. 7а) является индуктивностью «колебательного контура» LKK, которая представляет собой эквивалентную индуктивность последовательно соединенных базового и коллекторного контуров (см. фиг. 6). Причем коллекторный контур образован индуктивностью 41 и конденсатором 38 и работает на основной частоте.The triangular three-point generator circuit in FIG. 6 is implemented if, under
В этом случае частота генерации находится из условия: ХАЭ+ХОС+ХКК=0 [7],In this case, the generation frequency is found from the condition: X AE + X OS + X KK = 0 [7],
где ХКК=2πƒ0LКК, , и равна:where X KK = 2πƒ 0 L KK , , and is equal to:
Звездообразная трехточечная схема генератора на фиг. 6 реализуется, если под элементами 54-56 на фиг. 7б) понимать следующие реактивности. Элементом 54 является эквивалентная емкость СЭ эмиттерного контура, связанного при работе на k-ой гармонике основного колебания с коллекторным контуром при помощи конденсатора СКЭ на фиг. 6. Элементы 55, 56 представляют собой эквивалентную индуктивность LБ базового контура, работающего на k-ой гармонике основного колебания, и, соответственно, эквивалентную индуктивность LК коллекторного контура, связанного при помощи конденсатора СКЭ на фиг. 6 с эмиттерным контуром в процессе работы на k-ой гармонике основного колебания.The star-shaped three-point generator circuit in FIG. 6 is implemented if, under items 54-56 in FIG. 7b) understand the following reactivity.
Для звездообразной схемы генератора его частота kƒ0 находится из условия:For a star generator circuit, its frequency kƒ 0 is found from the condition:
ХКХЭ+ХЭХБ+ХКХБ=0 [8], где , ХК=2πkƒ0LК, ХБ = 2πkƒ0LБ, и равна:Х К Х Э + Х Э Х Б + Х К Х Б = 0 [8], where , X K = 2πkƒ 0 L K , X B = 2πkƒ 0 L B , and is equal to:
Если автогенератор гармоник работает на высоких частотах, то для соблюдения соотношений (5) и (6) необходимо выполнить дополнительные условия, при которых точки подключения «земляных» контактов 49, 50, 51, 52 и 53 к общей шине на фиг. 6 должны быть расположены как можно ближе друг к другу. В противном случае конструктивные индуктивности, которые имеют место между указанными точками, должны быть учтены при расчетах величин элементов, входящих в формулы (5) и (6).If the harmonic oscillator operates at high frequencies, then in order to observe ratios (5) and (6), it is necessary to fulfill additional conditions under which the connection points of the “earth”
Одновременное выполнение условий (5) и (6) предполагает, что знак реактивности эквивалентных сопротивлений базового контура, работающего на основной частоте и ее k-ой гармонике, должен быть принципиально разным: отрицательным на основной частоте и положительным на k-ой гармонике. Другими словами, на основной частоте и ее k-ой гармонике эквивалентное сопротивление базового контура должно носить емкостной и индуктивный характер, соответственно.Simultaneous fulfillment of conditions (5) and (6) assumes that the reactivity sign of the equivalent resistances of the basic circuit operating at the fundamental frequency and its kth harmonic must be fundamentally different: negative at the fundamental frequency and positive at the kth harmonic. In other words, at the fundamental frequency and its k-th harmonic, the equivalent impedance of the basic circuit must be capacitive and inductive in nature, respectively.
Таким образом, при выборе номиналов частотозадающих элементов в соответствии с формулами (5) и (6) или в соответствии с выражением:Thus, when choosing the ratings of the frequency-setting elements in accordance with formulas (5) and (6) or in accordance with the expression:
реализуются условия одновременной генерации колебаний основной частоты и ее k-ой гармоники. В результате генерации на данных частотах можно ожидать повышение уровня выходной мощности k-ой гармоники, по крайней мере, до уровня выходной мощности колебания основной частоты. Причем указанный положительный эффект достигается здесь без обязательной настройки различных (ненагруженных, нагруженных, запредельных и других) контуров на выходах аналогичных автогенераторов гармоник.conditions for the simultaneous generation of oscillations of the fundamental frequency and its kth harmonic are realized. As a result of the generation at these frequencies, one can expect an increase in the output power of the kth harmonic, at least to the output power level of the oscillation of the fundamental frequency. Moreover, this positive effect is achieved here without the need to tune various (unloaded, loaded, transcendent, and other) circuits at the outputs of similar harmonic autogenerators.
Пример конкретного выполнения устройства. Рассмотрим перестраиваемый автогенератор гармоник, который одновременно генерирует колебания на основной частоте и на второй гармонике (k=2) в окрестностях частот 5 и 10 ГГц. В соответствии со схемой на фиг. 4 генератор реализован по гибридно-интегральной технологии на поликоровой подложке размером 10×12.5×0.5 мм, которая расположена в корпусе с габаритными размерами 12.5×20×5 мм (см. фиг. 8). Данный генератор выполнен на кремниевом биполярном транзисторе 34 типа 2Т648А-5, который в схеме с общей базой работает до 12 ГГц, то есть имеет гарантированный техническими условиями [9] коэффициент усиления колебаний, как на основной частоте, так и на ее гармонике. Из приведенной в технических условиях [9] эквивалентной схемы корпусного транзистора используем лишь емкость перехода коллектор-эмиттер СКЭ=0.1 пФ, поскольку другие паразитные конструктивные элементы в кристалле транзистора отсутствуют. В качестве диода с переменной емкостью 39 использован кристалл кремниевого варикапа 2В174А9, емкость которого меняется в диапазоне от 0.7 до 2.5 пФ. В рассматриваемом генераторе в качестве емкостных элементов используются керамические чип конденсаторы К10-71 с минимально возможными размерами и следующими номиналами: ≈0.2 пФ (для элементов 35, 36), 1.5 пФ (для элементов 37, 38), 47 пФ (для элементов 23 - 26), 15 пФ (для элемента 29). В качестве индуктивных элементов 19-22 в схеме на фиг 4 использованы золотые проволочки толщиной 15 мкм и длиной от 4.5 до 5.5 мм с расчетными величинами индуктивностей от 5.5 до 6.5 нГн. Величины индуктивных элементов 40 и 41 (в виде 15 мкм золотых проволочек) являются также расчетными и составляют ≈0.6 и ≈2.5 нГн, соответственно. Используя в формулах (5)-(7) выбранные и расчетные величины элементов схемы на фиг. 4, проведены оценки основной частоты и ее второй гармоники. Их величины составляют 5.6 и 10.2 ГГц. При проведении частотных оценок учитывались паразитные индуктивности между точками подключения «земляных» контактов 49, 50, 51, 52 и 53 к общей шине.An example of a specific implementation of the device. Consider a tunable harmonic oscillator that simultaneously generates oscillations at the fundamental frequency and at the second harmonic (k = 2) in the vicinity of
Разработанное устройство генерирует колебания основной частоты (≈4.91 ГГц) и второй гармоники (≈9.82 ГГц) общей мощностью ≈5 дБм при коллекторном напряжении питания +6 В и токе потребления ~25 мА. При изменении управляющего напряжения от 0 до 12 В частота второй гармоники меняется от 9.75 до 10 ГГц. Для рассматриваемого макета, работающего при управляющем напряжении +2.5 В, на фиг 9 приведен спектр его выходного колебания, который получен с помощью анализатора спектра FSUP-26 (ROHDE&SCHWARZ). Из фиг. 9 видно, что уровень второй гармоники приблизительно на 5 дБ выше уровня выходной мощности колебания основной частоты, что экспериментально подтверждает заявленный положительный эффект.The developed device generates oscillations of the fundamental frequency (≈4.91 GHz) and the second harmonic (≈9.82 GHz) with a total power of ≈5 dBm at a collector supply voltage of +6 V and a current consumption of ~ 25 mA. When the control voltage varies from 0 to 12 V, the frequency of the second harmonic changes from 9.75 to 10 GHz. For the considered model operating at a control voltage of +2.5 V, Fig. 9 shows the spectrum of its output oscillation, which is obtained using the FSUP-26 spectrum analyzer (ROHDE & SCHWARZ). From FIG. 9 that the second harmonic level is approximately 5 dB higher than the output power level of the fundamental frequency oscillations, which experimentally confirms the declared positive effect.
Таким образом, приведенный пример конкретной реализации перестраиваемого автогенератора гармоник, подтверждает возможность получения повышенных уровней мощности выделяемой k-ой гармоники по отношению к выходной мощности колебаний основной частоты (k≥2). Теоретически на основной частоте и на ее k-ой гармонике возможно получение колебаний с приблизительно равными уровнями их выходных мощностей. Экспериментально установлено, что уровни выходной мощности колебаний с частотой k-ой гармоники могут быть и относительно выше.Thus, the given example of a specific implementation of a tunable harmonic oscillator confirms the possibility of obtaining elevated power levels of the allocated kth harmonic with respect to the output power of the oscillations of the fundamental frequency (k≥2). Theoretically, at the fundamental frequency and at its kth harmonic, it is possible to receive oscillations with approximately equal levels of their output powers. It was established experimentally that the levels of the output power of oscillations with the frequency of the k-th harmonic can be relatively higher.
Источники информацииInformation sources
1. R&S FSUP Signal source analyzer / Quick start guide // Rohde & Schwarz GmbH & Co. -Germany, Munich. - 2011.1. R & S FSUP Signal source analyzer / Quick start guide // Rohde & Schwarz GmbH & Co. -Germany, Munich. - 2011.
2. Гребенников, A.B. Октавные автогенераторы УВЧ диапазона на МДП-транзисторах / А.В. Гребенников, В.В. Никифоров // Полупроводниковая электроника в технике связи; под ред. И.Ф. Николаевского. - М.: Радио и Связь. - 1986. - Вып. 26. - С. 188-194.2. Grebennikov, A.B. Octave oscillators of the UHF range on MOS transistors / A.V. Grebennikov, V.V. Nikiforov // Semiconductor electronics in communication technology; by ed. I.F. Nicholas. - M .: Radio and Communication. - 1986. - Vol. 26. - p. 188-194.
3. Rohde, U.L. The design of modern microwave oscillators for wireless applications / U.L. Rohde, A.K. Poddar, G. Bock. - New Jersey, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2005. - 543 p.3. Rohde, U.L. Oscillators for wireless applications / U.L. Rohde, A.K. Poddar, G. Bock. - New Jersey, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2005. - 543 p.
4. Grebennikov, A. RF and microwave transistor oscillator design / A. Grebennikov. - Chichester, England: John Wiley & Sons, Ltd, 2007. - 441 p.4. Grebennikov, A. RF and microwave transistor oscillator design / A. Grebennikov. - Chichester, England: John Wiley & Sons, Ltd, 2007. - 441 p.
5. Marechal, P.G. 1.5 to 4.5 GHz varactor-tuned transistor oscillator / P.G. Marechal, J. Obregon // Proceedings of the 9-th European Microwave Conference, 1979, Brighton, U.K. - 1979. - P. 621-624)5. Marechal, P.G. 1.5 to 4.5 GHz varactor-tuned transistor oscillator / P.G. Marechal, J. Obregon // Proceedings of the 9th European Microwave Conference, 1979, Brighton, U.K. - 1979. P. 621-624)
6. Баранов, A.B. Частные и обобщенные эквивалентные трехточечные схемы СВЧ автогенераторов / А.В. Баранов // Электронная техника. Сер. 1. СВЧ - техника. - 2017. - Вып. 1(532). - С. 18-25.6. Rams, A.B. Private and generalized equivalent three-point circuits for microwave oscillators / A.V. Baranov // Electronic equipment. Ser. 1. Microwave technology. - 2017. - Vol. 1 (532). - p. 18-25.
7. Радиопередающие устройства / Под ред. М.В. Благовещенского, Г.М. Уткина. - М.: Радио и связь, 1982. - 408 с.7. Radio transmitting devices / Ed. Mv Blagoveshchenskogo, G.M. Utkin. - M .: Radio and communication, 1982. - 408 p.
8. Баранов, А.В. Управляемая напряжением система двух взаимно синхронизированных СВЧ автогенераторов / А.В. Баранов // Материалы XIX координационного научно-технического семинара по СВЧ технике, п. Хахалы Нижегородской обл., (05-07). 09.2017. - Нижний Новгород, 2017. - С. 55-57.8. Baranov, A.V. Voltage controlled system of two mutually synchronized microwave oscillators / AV Baranov // Proceedings of the XIXth Coordination Scientific and Technical Seminar on Microwave Engineering, Khakhali, Nizhny Novgorod Region, (05-07). 09.2017. - Nizhny Novgorod, 2017. - p. 55-57.
9. Приборы полупроводниковые бескорпусные. Транзистор 2Т 648 А-5. Частные технические условия аАО. 339.266 ТУ/Д1. - 1981.9. Devices semiconductor unpackaged. Transistor 2T 648 A-5. Private technical conditions AAO. 339.266 TU / D1. - 1981.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018100517A RU2685387C1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Tunable harmonics self-oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018100517A RU2685387C1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Tunable harmonics self-oscillator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2685387C1 true RU2685387C1 (en) | 2019-04-17 |
Family
ID=66168318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018100517A RU2685387C1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Tunable harmonics self-oscillator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2685387C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4146850A (en) * | 1977-03-14 | 1979-03-27 | Lignes Telegraphoques Et Telephoniques (Societe) | Tunable uhf oscillator with harmonic limitation |
EP0292077A2 (en) * | 1987-05-20 | 1988-11-23 | Philips Patentverwaltung GmbH | Low noise converter |
RU2128873C1 (en) * | 1995-12-21 | 1999-04-10 | Войсковая часть 11135 | Controlled frequency-multiplying crystal oscillator |
RU2207705C1 (en) * | 2001-11-26 | 2003-06-27 | Силаев Евгений Александрович | Controllable crystal oscillator incorporating provision of high-ratio frequency multiplication |
RU2394356C1 (en) * | 2009-02-13 | 2010-07-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" | Self-oscillator |
-
2018
- 2018-01-09 RU RU2018100517A patent/RU2685387C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4146850A (en) * | 1977-03-14 | 1979-03-27 | Lignes Telegraphoques Et Telephoniques (Societe) | Tunable uhf oscillator with harmonic limitation |
EP0292077A2 (en) * | 1987-05-20 | 1988-11-23 | Philips Patentverwaltung GmbH | Low noise converter |
RU2128873C1 (en) * | 1995-12-21 | 1999-04-10 | Войсковая часть 11135 | Controlled frequency-multiplying crystal oscillator |
RU2207705C1 (en) * | 2001-11-26 | 2003-06-27 | Силаев Евгений Александрович | Controllable crystal oscillator incorporating provision of high-ratio frequency multiplication |
RU2394356C1 (en) * | 2009-02-13 | 2010-07-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" | Self-oscillator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zannoth et al. | A fully integrated VCO at 2 GHz | |
US10454419B2 (en) | Hybrid resonator based voltage controlled oscillator (VCO) | |
US6429748B2 (en) | Oscillation circuits featuring coaxial resonators | |
US6326854B1 (en) | Coaxial resonator and oscillation circuits featuring coaxial resonators | |
JP2013081160A (en) | Voltage-controlled oscillators and related systems | |
Schott et al. | 38 GHz push-push GaAs-HBT MMIC oscillator | |
US10361657B2 (en) | Series of coupled synchronous oscillators | |
Li et al. | A 200-GHz sub-harmonic injection-locked oscillator with 0-dBm output power and 3.5% DC-to-RF-efficiency | |
US8830007B1 (en) | Ultra-low noise VCO | |
RU2685387C1 (en) | Tunable harmonics self-oscillator | |
US6842081B2 (en) | Dual frequency voltage controlled oscillator circuit | |
CN100533982C (en) | Oscillator circuit | |
US7598817B2 (en) | Oscillator for outputting different oscillation frequencies | |
RU2706481C1 (en) | Tunable harmonic generator | |
Kozhuharov et al. | A W-and G-band MMIC source using InP HBT technology | |
Catli et al. | A 60 GHz CMOS combined mm-wave VCO/divider with 10-GHz tuning range | |
Starzer et al. | A fully integrated 77-GHz radar transmitter based on a low phase-noise 19.25-GHz fundamental VCO | |
RU2774408C1 (en) | Tunable cascade harmonic generator | |
RU2727782C1 (en) | Tunable harmonic self-excited generator | |
RU2696207C1 (en) | Tunable oscillator with connected microstrip lines | |
Nicholls | Extension of the frequency range of ceramic resonator oscillators using push-push circuit topology | |
Wanner et al. | A SiGe monolithically integrated 75 GHz push-push VCO | |
Wanner et al. | A fully integrated SiGe low phase noise push-push VCO for 82 GHz | |
Lu et al. | A 17.5-dBm output power 11.2% DC-to-RF efficiency low phase noise CMOS quadrature voltage-controlled oscillator | |
Wanner et al. | SiGe integrated mm-wave push-push VCOs with reduced power consumption |