DE2041470C3 - Überlagerungseinrichtung für sehr kurze elektromagnetische Wellen - Google Patents
Überlagerungseinrichtung für sehr kurze elektromagnetische WellenInfo
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- 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
Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
3 4
angestrebt Man erhält auf diese Weise Mikrowellen- Hochpaß und einem Tiefpaß besteht, die eingangsenergiequellen,
die sich in einfacher Weise auf- seitig parallel geschaltet sind. Die Grenzfrequenz von
bauen lassen und bei denen die in Wärme umgesetzte Hochpaß und llefpaß ist jeweils zwischen der
Energie nennenswert geringer als bei den bisher be- Grundschwingung und der ersten Harmonischen Ueschriebenen
Lösungswegen ist. Diesem Sachverhalt 5 gend gewählt Dadurch gelangen die Harmonischen
kommt deshalb besondere Bedeutung zu, weil die und so auch die mit der dreifachen Frequenz (3/0) zu
geometrischen Abmessungen derartiger Mikrowellen- einem Bandpaß BP, der die geforderte Harmonische,
erzeuger sehr klein sind und demzufolge die Wärme- in diesem Fall die dritte, mit einer Frequenz von
Probleme mit dem erfindungsgemäßen beschriebenen etwa 2100 MHz aussiebt Bei der angenommenen
Weg besser beherrschbar sind. Durch den Fortfall io Klirrdämpfung und unter Berücksichtigung der üblider
Vervielfacherketten wird auch das bei dwsen auf- chen Verluste steht dann am Ausgang des Bandpastretende,
dem Oszillatorrauschen hinzuzuaddierende ses BP bei der dritten Harmonischen eine Oberwel-Rausdicn
vermieden. lenleistung von etwa 25 Milliwatt zur Verfügung. Für
An den Ausgang des Tiefpasses, dessen Grenzfre- den Überlagerer M wird bei Verwendung üblicher
quenz zwischen der Grundschwingung und der ersten 15 Halbleiterdioden jedoch wesentlich weniger Über-
Harmonischea liegend gewählt ist, ist eine auf der lagerungsschwingungsleistung benötigt; nämlich etwa
Grundfrequenz des Oszillators arbeitende Frequenz- 2,5 Milliwatt, bezogen auf den Anschluß 3 der Rich-
nachregeleinrichtung angeschaltet. tungsgabel. Durch die Einfügung eines Dämpfungs-
Die erfinJungsgemäße Ausbildung des Oszillators reglere DA 1 mit einem Regelumfang von 10 bis
hat ferner den Vorteil, daß ohne großen Aufwand 20 20 dB wird die am Ausgang des Bandpasses BP voreine
zusätzliche Winkelmodulation (Phasen- b?w. handene Oberwellenenergie entsprechend abge-Frequenzmodulation)
vorgesehen werden kann, in- schwächt. Dadurch wird eine zusätzliche Entkoppdem
die Grundschwingung des Oszillators mittels lung des freischwingenden Oszillators von dem
einer Blindwiderstandssteuerung unmittelbar beein- eigentlichen Verbraucher erzielt. Wesentlich ist weiflußt
wird. a5 terhin, daß am Tiefpaßausgang der Weichenschal-Nachstehend
wird die Erfindung an Hand eines tung W die dort vorhandenen etwa 500 Milliwatt
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Grundwellenleistung für die Frequenzregelung zur
In der der Erläuterung der Erfindung dienenden Verfügung stehen. Auch hier kann über einen Dämp-
Zeichnung zeigt fungsregler DA 2 einerseits für eine ausreichende
F i g. 1 im Blockschaltbild eine Überlagerungsein- 30 Entkopplung der Frequenzregeleinrichtung hinsicht-
richtung und lieh einer störenden Rückwirkung auf den Ausgang
F i g. 2 ein Schaltbild des hierbei zur An-vendung des Oszillators G gesorgt werden und andererseits
kommenden Oszillators. der erforderliche Pegel für die Ansteuerung der Fre-
In der F i g. 1 ist der Fall eines sogenannten Emp- quenznachregeleinrichtung eingestellt werden. Die
fangsmischers in einem Richtfunkgerät dargestellt. 35 Frequenznachregeleinrichtung ist mit AFC bezeich-Die
Empfangsschwingungen mit der Frequenz fe ge- net und besteht aus einem durchstinimbaren Mikrolangen
über ein Bandpaßfilter BPE zu einer Rieh- wellenresonator hoher Güte und hoher thermischer
tungsgabel RG und über diese zu dem eigentlichen und zeitlicher Konstanz. Die Durchstimmung der
Überlagerungsteil, d. h. zu dem Mischer M. Die Frequenznachregeleinrichtung AFC und die des Os-Richtungsgabel
ist in an sich bekannter Weise ausge- 40 zillators G können mechanisch sowie elektrisch in
führt und beispielsweise mit Halbleiterdioden be- Gleichlauf gebracht werden.
stückt. Vom Ausgang der Überlagerungsstufe M wird In der F i g. 2 ist der eigentliche Oszillator G in
beim Ausführungsbeispiel das Zwischenfrequenzsi- Verbindung mit der Weichenschaltung W in einigen
gnal ZF für die weitere Verwertung entnommen. Die Details dargestellt. Schematisch ist ein Gehäuse
Frequenz fe der Empfangsschwingung liege beispiels- 45 durch stark ausgezogene Linien gezeigt, welches
weise zwischen 2151 und 2256MHz. Die Frequenz durch zwei Trennwände in drei Kammern unterteilt
des Zwischenfrequenzsignals ZF betrage 70 MHz. ist. Die Kammer I enthält den frequenzbestimmenden
Demzufolge muß der Überlagerungsstufe M über den Resonanzkreis hoher Güte des Oszillators, die Kamnoch
freien Anschluß der Richtungsgabel die Über- rner II enthält das aktive Element der Oszillatorlagerungsschwingung
mit der Frequenz fü zugeführt 50 schaltung mit den entsprechenden Schaltelementen
werden, die der Summe oder der Differenz zwischen der Betriebsstromversorgung und die Kammer IH
der Empfangsschwingung und der Zwischenfre- umschließt den Hochpaß- und Tiefpaßteil der Weiquenzschwingung
entspricht. Die Überlagerungs- chenschaltung W, den Bandpaß BP und den Dämpschwingung
mit der Frequenz fü liefeit der an den fungsregler iler Frequenznachregelschleife. Der ReAnschluß
3 angeschaltete Oszillatorteil. Dieser Oszil- 55 sonanzkreis besteht aus einem Koaxialleitungsresolatorteil
besteht aus einem im Bereich um 700 MH? nator mit dem Innenleiter Ki, der mit einer einstellbei
der Frequenz /n schwingenden Grundosziliator G. baren Dachkapazität C zur Frequenzabstimmung
der in stark übersteuertem Zustand betrieben wird. versehen ist. An einem Punkt niedriger Impedanz
Der Oszillator ist ein Transistoroszillator und gibt sind an den Innenleiter Ki zwei aus einer Kapazitätsbei
einer aufgenommenen Gleichstromleistung von 60 diode DK , bzw. DKi und einem Kondensator C,
3 Watt eine Grundwellenleistung im Frequenzbereich bzw. C, bestehende Serienkreise angeschlossen, bei
um 700 MHz in der Größenordnung von 500 Milli- denen am Verbindungspunkt zwischen Kapazitätswatt
ab. Durch entsprechend starke Ankopplung des diode und Kondensator jeweils eine an das Gehäuse
Oszillatorausgangs ist die Klirrdämpfung für die in geführte Induktivität L1 bzw. L2 angeschaltet ist. Die
diesem Fall geforderte dritte Harmonische relativ ge- 65 Zuführung der Nachregelspannung UAFC für den
ring; sie wird in diesem Fall mit etwa 13 dB ange- Oszillator erfolgt dabei über eine geschirmte Gehäunommen.
An den Ausgang des Oszillators G ist eine sedurchführung. Über die Kapazitätsdiode D^2
Weichenschaltung W angeschlossen, die aus einem und die Kapazität C, wird ein zusätzliches Dienstge-
2
sprach DG auf die Oszillatorschwingung aufmoduliert. Die Zuführung der Diodenvorspannung Uv
erfolgt ebenfalls über geschirmte Gehäuse- oder Trennwanddurchführungen. Das aktive Element der
Oszillatorschaltung ist ein Transistor T, der in KoI-lektorgrundschaltung betrieben wird. Die Basis des
Transistors T ist über einen einstellbaren Kondensator C,''mit dem Innenleiter Ki des Koaxialleitungsresonators verbunden. Am Emitter ist ebenfalls ein
einstellbarer Kondensator C,' angeschlossen, über den die Oszillatorschwingung ausgekoppelt wird. Die
Zuführung der Transistorvorspannungen erfolgt über ohmsche und induktive Schaltelemente, deren Werte
für das dargestellte Ausführungsbeispiel in der Fig. 2 eingetragen sind. Die dritte Kammer enthält
den Hochpaß- und Tiefpaßteil der Weichenschaltung W, den Bandpaß BP and den Dämpfungsregler
der Frequenznachregelschleife. Der Hochpaß besteht aus der Längskapazität C, und der Querinduktivität
Ls und ist über die Anzapfung der Querinduktivität L4 mit dem Bandpaß verbunden, bestehend aus der
Längskapazität C, den Querkapazitäten C4 und C6
und den parallel zu den Querkapazitäten C4 bzw. C6
liegenden Induktivitäten L4 und L5. An einer Anzapfung der Induktivität L6 wird die ausgesiebte Harmonische der Frequenz 3fQ entnommen, die, wie in
F i g. 1 gezeigt und vorstehend erläutert, über den Dämpfungsregler DR 1 und die Richtungsgabel RG
dem Mischer zugeführt wird. Der Tiefpaß zur Aussiebung der Grundschwingung besteht aus der Längsinduktivität L6 und der Querkapazität C7. An diesen
Tiefpaß schließt sich der Dämpfungsregler DR 2 an, bestehend aus einer π-Schaltung der Widerstände R1,
R2 und R3. Die gedämpfte Grundschwingung /0 wird
danach der Frequenznachregeleinrichtung AFC zugeführt und wird, ebenso wie die dritte Harmonische,
über geschirmte Durchführungen aus der Kammer III herausgeführt.
Claims (2)
1. Überiagerungseinrichtung für sehr kurze eher dann auf die geforderte Frequenz gebracht wird,
elektromagnetische Wellen mit einer Mischstufe, 5 In beiden Fällen sind einen nicht unerheblichen Aufder
als Überlagerungsschvnngung eine Harmoni- wand verursachende Frequenzvervielfacher nötig,
sehe eines übersteuerten, frei schwingenden Os- und die Oszillatoren müssen für eine relativ hohe
zillators zugeführt ist, dadurch gekenn- Leistung ausgelegt werden, obwohl meist nur eine
zeichnet, daß der Oszillator (G), der in der- geringe Leistung benötigt wird. Teilweise müssen
art stark übersteuertem Zustand betrieben ist, io auch Verstärker zwischen einzelne Stufen eingefügt
daß bei der geforderten Harmonischen nennens- werden, um eine ausreichend hohe Ansteuerung der
wert mehr Schwingungsenergie vorliegt als in Frequenzvervielfacher sicherzustellen. Eine solche
der Mischstufe (Af) erforderlich ist, ein Transi- Überlagerungseinrichtung mit Frequenzvervielfastoroszillator
in Kollektor-Grundschaltung ist, ehern ist beispielsweise in der Zeitschrift »NTZ«
und daß dem Oszillator (G) die parallelgeschalte- 15 1968, S. 40 bis 45, beschneben.
ten Eingänge eines Tiefpasses (TP) und eines Eine Überlagerungseinrichtung der eingangs ge-
Hochpasses (HP) und dem Ausgang des Hoch- nannten Art, bei der die Schwingungen mit der gepasses
ein die als Nutzsclrvingung geforderte forderten Ausgangsfrequenz nicht durch Frequenz-Harmonische
aussiebender Bandpaß (BP) in Se- vervielfacher erzeugt, sondern unmittelbar von der
rie mit einem Dämpfungsglied (DK 1) nachge-20 Oszillatorgrundschwingung hergeleitet wird, ist durch
schaltet sindL die deutsche Patentanmeldung B8828, Kl.2la,
2. Überlagerungseinrichtung nach Anspruch I7 Gr. 24/01, veröffentlicht am 31. Oktober 1951, bedadurch
gekennzeichnet, daß an den Ausgang des kannt. Bei derartigen Einrichtungen bereitet jedoch
Tiefpasses (TP), dessen Grenzfrequenz zwischen die Frequenzstabilisierung bei den hohen Frequenzen
der Grundschwingung und der ersten Harmoni- 35 relativ große Schwierigkeiten, wenn der Aufwand
sehen liegend gewählt ist, eine auf der Grundfre- nicht zu hoch getrieben werden soll.
quenz des Oszillators (G) arbeitende Frequenz- Ferner ist durch die deutsche Patentschrift
nachregeleinrichtung (AFC) angeschaltet ist. 736430 ein Überlagerungsempfänger für Ultrakurzwellen
bekannt, bei dem zur Bildung der Zwischen-
30 frequenz eine Haromonische der Oszillatorgrund-
schwingung verwendet wird. Die Frequenz der harmonischen Schwingung wird dabei in einem zwischen
Oszillator und Mischröhre liegenden Gleichrichter verdoppelt und die vervielfachten harmonischen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlage- 35 Schwingungen werden in hinter dem Gleichrichter
rungseinrichtung für sehr kurze elektromagnetische eingeschalteten Siebketten ausgesiebt.
Wellen mit einer Mischstufe, der außer der Signalfre- Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt
quenz eine Harmonische eines übersteuerten, frei die Aufgabe zugrunde, eine Überlagerungseinrich-
schwingenden Oszillators als Überlagerungsschwin- tung der einleitend geschilderten Art zu schaffen mit
gung zugeführt ist. 40 hoher Frequenzstabilität des Oszillators und mög-
Für derartige Überlagerungseinrichtungen, die bei- liehst geringem Aufwand.
spielsweise in Richtfunksystemen im Empfänger und Bei der Erfindung wird davcn ausgegangen, daß
gegebenenfalls auch im Sendezweig verwendet wer- Oszillatoren bei hoher Aussteuerung Oberwellenleiden,
ist es wichtig, daß sie geringes Rauschen aufwei- stung in einem solchen Ausmaß erzeugen können,
sen bei hinreichend hoher Frequenzkonstanz der 45 daß diese als Nutzleistung verwendet werden können
Überlagerungsschwingung. Zudem ist es wünschens- und daß sich diese Oszillatoren gerade dann als exwert,
daß sie vollständig in Halbleitertechnik ausge- trem frequenzstabile Oszillatoren beireiben lassen,
führt sind. Zur Realisierung dieser Forderungen sind wenn sie eine auf ihrer Grundschwingung arbeitende
zwei Entwicklungsrichtungen bekanntgeworden. Bei Frequenznachregeleinrichtung haben. Liefert beider
einen Entwicklungsrichtung wird von einem mit- 50 spielsweise ein Oszillator bei 700 MHz an einen stark
tels eines Schwingquarzes auf einer Grundfrequenz angekoppelten Verbraucher eine Grundwellenleistung
frequenzstabilisierten Grundoszillator ausgegangen, von etwa 500 Milliwatt und wird er entsprechend
dessen Ausgangsschwingung mittels eines nachge- hoch übersteuert betrieben, so ist die Klirrdämpfung
schalteten Frequenzvervielfachers auf die geforderte, beispielsweise bei der dritten Harmonischen noch
in einem harmonischen Verhältnis zur Grundschwin- 55 sehr klein und beträgt etwa 13 dB, d. h., bei
gung stehende Überlagerungsschwingung gebracht 2100MHz steht eine Hochfrequenzleistung von etwa
wird. Diese Harmonische dient als Bezugsschwin- 25 Milliwatt zur Verfugung, die durch entsprechend
gung für einen freischwingenden Oszillator, der mit- starke Ankopplung des Verbrauchers auch entnehmtels
einer Frequenznachiegeleinrichtung auf die Be- bar ist und deren Frequenzstabilität ausschließlich
zugsschwingung nachgeregelt wird und der hinrei- 60 durch die Frequenzstabilität der Grundschwingung
chend Schwingungsenergie abgibt. Bei der anderen bestimmt ist. Bei noch stärkerer Ankopplung des
Entwicklungsrichtung arbeitet der quarzstabilisierte Verbrauchers liefert ein solcher Oszillator beispiels-Grundoszillator
ebenfalls auf einer relativ niedrigen weise bei der 6. Harmonischen, das sind in diesem
Frequenz und seine Ausgangsschwingung wird in der Fall 4200MHz, ebenfalls noch hinreichend MikroFrequenz
vervielfacht, jedoch nicht auf die Frequenz, 65 wellenenergie. Während man bisher bei hochfredie
tatsächlich später benötigt wird, sondern auf quenzstabilen Oszillatoren bemüht war, die Oberweleinen
ganzzahliigen Bruchteil derselben. Diese fre- lenleistung so gering wie möglich zu halten, wird bei
quenzvervielfachte Schwingung des Grundoszillators der Erfindung eine hohe Oberwellenleistung gerade
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