DE2753629C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem spannungsgesteuerten, frequenzabstimmbaren Oszillator mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1. Oszillatoren dieser Art sind aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 22 538 bekannt. Die Frequenzabstimmung erfolgt bei den bekannten Oszillatoren durch einen auf der Seite des Schaltungsausganges an den Emitter eines Transistors des Oszillators angeschlossenen veränderbaren Schwingkreiskondensator.

Aus der Veröffentlichung "Microwave Transistor Oscillators" von G. Hodowanec, The Microwave Journal, Juni 1974, Seiten 39 bis 42, ist es ferner bekannt, auf der mit der Basis eines Oszillatortransistors verbundenen Ausgangsseite der Oszillatorschaltung zur Frequenzabstimmung als veränderbare Kapazität eine Varaktordiode vorzusehen.

Da bei den bekannten Schaltungen die nutzbare Ausgangsspannung von einem Teil des zur Frequenzabstimmung dienenden Resonanzkreises abgegriffen wird, ergibt sich neben einer Frequenzabhängigkeit der Ausgangsleistung ein erhöhter Frequenzmodulations-Rauschpegel neben einer Empfindlichkeit gegenüber Ausgleichsvorgängen.

Um sehr kleine Frequenzmodulations-Rauschpegel beim Betrieb des Oszillators zu erzielen, muß der Gütefaktor der Schaltungskombination aus dem Resonanzkreis des Oszillators und der Last so groß wie möglich sein. Bei einer direkt an den Resonanzkreis angeschlossenen Last aber wird der Gütefaktor durch die Last begrenzt, so daß praktisch ein bestimmter Frequenzmodulations-Rauschpegel in Kauf genommen werden muß. Weiter führt eine Fehlanpassung zwischen der Last und dem Oszillator zu einer Oszillatorverstimmung. Die Anlaufzeit und eine Drift nach der Abstimmung von Oszillatoren bekannter Art sind durch den Leistungsverbrauch in den der Abstimmung dienenden Schaltungszweigen bedingt.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen spannungsgesteuerten, frequenzabstimmbaren Oszillator mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 so auszugestalten, daß er bei Ausgleichsvorgängen ein stabiles Verhalten zeigt, einen niedrigen Frequenzmodulations-Rauschpegel besitzt und über den gesamten Abstimmbereich eine konstante Ausgangsleistung liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.

Einzelheiten seien nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Schaltbild weist der spannungsgesteuerte Oszillator 10, nachfolgend einfach als Oszillator 10 bezeichnet, einen npn-Transistor 12 auf mit einer ersten Elektrode 11 als Kollektor, einer zweiten Elektrode 13 als Basis und einer dritten Elektrode 15 als Emitter. Der Kollektor 11 ist direkt geerdet. Die Basis 13 ist mit einer Spule 17, einem Festwertkondensator 19 und einem Varaktor 21, im vorliegenden Falle eine Diode, in Reihe geschaltet. Der nicht bezeichnete Anodenanschluß des Varaktors ist ebenfalls geerdet, während der Kathodenanschluß - ebenfalls nicht bezeichnet - über eine Drosselspule 23 mit einem Ableitkondensator 25 und einer veränderbaren Spannungsquelle zur Beaufschlagung des Varaktors mit einer positiven Vorspannung V+ verbunden ist. Der Resonanzkreis des Oszillators 10 besteht aus dem Varaktor 21, dem Festwertkondensator 19, der Spule 17 und der Kollektor-Basis-Kapazität des npn-Transistors 12. Die Kapazität des Varaktors 21 kann dabei durch Änderung des positiven Vorspannungspotentials V+ in an sich bekannter Weise geändert werden. Da die Art und Weise der Änderung des positiven Vorspannungspotentials V+ keinen wesentlichen Bestandteil der Erfindung darstellt, die Erfindung vielmehr ohne derartige Einzelheiten verstanden werden kann und viele Möglichkeiten hierzu dem Fachmann bereits geläufig sind, wurde auf eine Darstellung derartiger Einzelheiten verzichtet. Die Drossel 23 und der Kondensator 25 dienen dazu, die Hochfrequenz des Resonanzkreises des Oszillators 10 von der das positive Vorspannungspotential V+ liefernden Spannungsquelle fernzuhalten.

Die erforderliche Rückkoppelung des Oszillators 10 wird durch die Emitter-Kollektorkapazität des npn-Transistors 12 bewirkt. Wie man sieht, wird das hochfrequente Ausgangssignal des Oszillators 10 vom Rückkopplungsnetzwerk abgeleitet, wobei ein Kondensator 27 zur Anpassung des verhältnismäßig niedrigen Scheinwiderstandes der Emitter-Kollektor-Strecke des npn-Transistors 12 an die Last dient, die im vorliegenden Fall aus einer 50-Ohm-Leitung besteht, die mit RF-OUTPUT bezeichnet ist. Der Kondensator 27 ist z. B. ein mechanisch abstimmbarer Kondensator mit veränderlicher Kapazität, der aber durch einen Festwertkondensator ersetzt werden kann, wenn der optimale Kapazitätswert festliegt.

Der Emitter 15 ist über eine Drossel 29 einerseits mit einem Ableitkondensator 31 und andererseits über einen Widerstand 33 sowohl mit einem Ableitkondensator 31′ als auch mit einer ein negatives Patential V- liefernden Spannungsquelle verbunden. Die Basis 13 ist mit diesem negativen Potential V- über eine Drossel 39 und einem aus den Widerständen 35 und 37 bestehenden Spannungsteiler verbunden, wobei an den Spannungsteilerabgriff ein Ableitkondensator 41 angeschaltet ist. Die Hochfrequenz des Resonanzkreises des Oszillators 10 wird demzufolge auch von der das negative Vorspannungspotential V- liefernden Spannungsquelle ferngehalten.

Bei der bisher beschriebenen Anordnung ist der Ausgangskreis wirksam vom Resonanzkreis des Oszillators 10 getrennt. Dabei wird zwar ein ungünstiger Einfluß, d. h. ein Gesamtleistungsverlust, infolge des Verlustes durch Fehlanpassung durch den Kondensator 27 hingenommen. Weil jedoch der Resonanzkreis vom Ausgangskreis wirkungsvoll getrennt ist, hat die Abstimmung des Resonanzkreises einen vernachlässigbaren Einfluß auf den Ausgangskreis. Auch die sehr gleichförmige Ausgangsleistung für den gesamten Frequenzbereich des Oszillators ergibt sich ohne die Anwendung äußerer Rückkopplungsnetzwerke. Weiterhin ermöglicht die wirkungsvolle Trennung von Resonanzkreis und Ausgangskreis einen Oszillator mit sehr niedrigem FM-Geräusch, was sich bei den üblichen Clapp-Oszillatoren nicht erreichen läßt, weil der Lastwiderstand ein wirksamer Bestandteil des Resonanzkreises ist. Ein weiterer durch die Trennung von Resonanz- und Ausgangskreis erzielter Vorteil besteht in der Verringerung der Anlaufzeit und der Drift nach Abstimmung des Oszillators. Man hat erkannt, daß die Oszillatoranlaufzeit und die Drift nach Abstimmung in großem Umfang von der im Varaktor verbrauchten Leistung abhängig ist. Bei den üblichen Clapp-Oszillatoren, bei denen der Varaktor Bestandteil des Ausgangskreises ist, fließt der Laststrom durch den Varaktor, so daß die Anlaufzeit und die Drift nach Abstimmung von der Ausgangsleistung des Oszillators abhängig ist.

Durch Entfernung des Varaktors aus dem Ausgangskreis ist der Strom durch den Varaktor begrenzt, und man erhält damit einen Oszillator mit guten Ausgleichseigenschaften.

Ein entsprechend aufgebauter Oszillator 10 weist lediglich eine Schwankung der Ausgangsleistung von 0,3 dB über einen Bereich von 15% der Abstimmungsbandbreite auf. Die Werte für die einzelnen Schaltkreiselemente eines S-Band-Oszillators ergeben sich aus der nachfolgenden Aufstellung:

npn-Transistor 12Microwave Semiconductor
Corp. 80019 Widerstand 3310 Ohm Widerstand 35150 Ohm Widerstand 371 K Ohm Kondensator 193,9 pF Kondensatoren
25, 31, 41, 311500 pF Kondensator 27Johanson 9410-2 Varaktor 21Varian VAT 13N18 Diode Spulen 23, 29, 394 Windungen
2,032 mm Innendurchmesser,
2,54 mm lang
Draht Nr. 20# Spule 171-1/2 Windungen
2,032 mm Innendurchmesser,
2,54 mm lang
Draht Nr. 20#

Ausgehend von dem vorangehend erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind eine Reihe von weiteren Ausführungsformen entsprechend dem der Erfindung zugrunde liegenden Lösungsprinzip möglich. Zum Beispiel können anstelle eines einzigen Abstimmvaraktors je ein Varaktor für die Grob- und die Feinabstimmung verwendet werden.

Claims (1)

1. Spannungsgesteuerter, frequenzabstimmbarer Oszillator mit einem Transistor (12), dessen Kollektor (11) geerdet ist, dessen Basis (13) mit einem zur Eigenkapazität zwischen Kollektor und Basis parallelliegenden, eine Induktivität (17) und eine Kapazität (19, 21) enthaltenden Schaltungszweig verbunden ist und dessen Emitter (15) mit einem einen veränderbaren Kondensator (27) zur Anpassung enthaltenden Ausgangskreis verbunden ist, ferner mit einem die Eigenkapazität zwischen Kollektor und Emitter enthaltenden Rückkopplungskreis sowie mit Spannungsquellen zur Vorspannung des Emitters (15) und der Basis (13), dadurch gkennzeichnet, daß die Kapazität des an die Basis (13) angeschlossenen Schaltungszweiges eine mit einer veränderbaren Spannung beaufschlagbare Varaktordiode (21) enthält.