DE2041470C3 - Überlagerungseinrichtung für sehr kurze elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

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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 D_K , bzw. D_Ki 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 U_AFC 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-

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sprach DG auf die Oszillatorschwingung aufmoduliert. Die Zuführung der Diodenvorspannung U_v 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 L_s 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 3_fQ 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

dient zur Frequenz- und Phasenregelung eines auf Patentansprüche: dieser Frequenz freischwingenden Oszillators, dessen Ausgangsenergie mittels passiver Frequenzvervielfa-

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