DE1119926B

DE1119926B - Frequenzvervielfacher fuer hochfrequente Schwingungen

Info

Publication number: DE1119926B
Application number: DEG24855A
Authority: DE
Inventors: Bernard Wilson
Original assignee: General Electric Company PLC
Current assignee: General Electric Company PLC
Priority date: 1957-07-02
Filing date: 1958-07-01
Publication date: 1961-12-21
Also published as: CH362440A; GB847254A; FR1205678A; US2982922A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

G 24855 IXd/21a*

ANMELDETAG: 1. JULI 1958

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 21. DEZEMBER 1961

Die Erfindung betrifft Frequenzvervielfacher für hochfrequente Schwingungen, die aus einem Resonator bestehen, der auf die Ausgangsfrequenz abgestimmt und so eingerichtet ist, daß er von einem Eingangssignal über zwei Gleichrichterelemente erregt wird.

Erfindungsgemäß erfolgt in einem Frequenzvervielfacher der obigen Art die Kopplung zu dem Resonator über zwei Kopplungsschleifen, und jedes der beiden Gleichrichterelemente ist zwischen eine der beiden Kopplungsschleifen einerseits und einen für beide Gleichrichter gemeinsamen Pfad, über den das Eingangssignal zugeführt wird, andererseits angeschlossen, wobei die Gleichrichter im ungleichen Sinne gepolt sind.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß nur eine verhältnismäßig kleine Sperrspannung zwischen den Enden des einen oder anderen Gleichrichterelementes entwickelt wird, das während irgendeiner bestimmten Halbperiode der Eingangsschwingung nichtleitend ao ist. Jedes Gleichrichterelement kann deshalb ohne Schaden weiter ausgesteuert werden, als es möglich wäre, falls während des Betriebes eine größere Sperrspannung entwickelt würde, wie es bei einem Gleichrichterelement angenommenerweise der Fall wäre, wenn man das andere Gleichrichterelement und die Kopplungsschleife wegließe. Die Amplitude der Ausgangsschwingung ist eine Funktion des Stromänderungsverhältnisses in den beiden Kopplungsschleifen. Infolgedessen ist es erwünscht, daß die Gleichrichterelemente soweit wie möglich ausgesteuert werden.

Der Resonator kann entweder in Hohlraumbauart oder als umschlossenes Koaxialleitungssystem ausgebildet sein. Ein Hohlraumresonator ist ein Resonator, der so erregt werden kann, daß er als ein geschlossener Hohlleiterabschnitt arbeitet, während ein umschlossenes Koaxialleitungssystem als ein Hohlraum betrachtet werden kann, der einen Mittelleiter hat und so erregt werden kann, daß er als Längsstück einer koaxialen Übertragungsleitung arbeitet, die gewöhnlich an einem Ende kurzgeschlossen und an dem anderen Ende offen ist.

Ein Beispiel einer Einrichtung nach der Erfindung zum Liefern einer elektrischen Schwingung mit einer Frequenz im Bereich von 2000 MHz wird nun an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 einen teilweise geschnitten dargestellten Aufriß bzw. einen Grundriß der Einrichtung,

Fig. 3 und 4 in ausführlicher Weise einen Teil der Einrichtung in größerem Maßstab als Fig. 1 und 2, wobei Fig. 4 ein teilweise geschnitten dargestellter Frequenzvervielfacher für hochfrequente Schwingungen

Anmelder:

The General Electric Company Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37, und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,

München 27, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 2. Juli 1957 (Nr. 20 929)

Bernard Wilson, Coventry, Warwickshire

(Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

Aufriß des Teiles ist, während Fig. 3 ein Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 4 ist,

Fig. 5 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles V in Fig. 3,

Fig. 6 und 7 eine andere Anordnung des Teiles nach Fig. 3.

Die Einrichtung nach Fig. 1 und 2 umfaßt einen Resonator 1, der von einem Element 2 mit einem zylindrischen, an einem Ende offenen Hohlraum 3 und von einem Element 4 gebildet wird, das mit dem Element 2 mittels Schrauben 5 verbunden ist und den Hohlraum 3 abschließt. Ein Stab 6 liegt axial innerhalb des Hohlraumes 3 und ist an dem Element 2 mittels einer Schraube 7 befestigt, so daß er mit dem Element 2 elektrisch verbunden ist. Der Resonator 1 ist somit in Form eines umschlossenen Koaxialleitersystems ausgebildet, wobei seine Resonanzfrequenz durch Längsbewegung eines Elements 8 eingestellt werden kann, das sich durch das Element 4 schrauben läßt. Das Elemente kann mittels einer Schraube9 (Fig. 1) in seiner Lage verriegelt werden.

An einer Seite des Resonator 1 ist eine Anordnung 10 vorgesehen, deren Konstruktion in Fig. 3 und 4 dargestellt ist.

Gemäß diesen beiden Figuren umfaßt die Anordnung 10 ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 11 mit einem Flansch 12 zwecks Veschraubung der Anordnung an dem Resonator 1. In dem Gehäuse 11 befindet sich ein Element 13 aus elektrischem Isolier-

109 750/388

Claims

3 4

stoff, das zwischen einer Lippe 14 des Gehäuses 11 eine geringe Impedanz, wenn eines der Gleichrichterund einem anderen Element 15 eingefaßt gehalten elemente 23 oder 24 leitend ist, zwischen der Platte wird, das ebenfalls aus elektrischem Isolierstoff be- 16 und dem geerdeten Gehäuse 11 vorhanden ist, so steht. An dem Element 15 ist eine Metallplatte 16 daß sich die Momentspannung an der Platte 16 nicht mit einer Schraube 17 befestigt, und das Element 15 5 merklich von dem Erdpotential unterscheiden kann, wird gegen eine innere Schulter 18 des Gehäuses 11 Diese Anordnung hat den Vorteil, daß nur eine von einer Metallhülse 19 gedrückt, die in ihrer Posi- verhältnismäßig kleine Sperrspannung zwischen den tion durch eine Kappe 20 gehalten wird, die sich Enden des Gleichrichterelements 23 oder 24 entüber das Ende des Gehäuses 11 schraubt. wickelt wird, das während irgendwelcher bestimmten

Durch das Element 13 verlaufen durchgehend zwei io Halbperiode der Eingangsschwingung nichtleitend ist.

Löcher 21 und 22, in denen Germaniumgleichrichter- Jedes der Gleichrichterelemente 23 und 24 kann des-

elemente 23 und 24 in Spitzenkontaktbauart unter- halb ohne Schaden weiter ausgesteuert werden, als es

gebracht sind. Praktisch besteht das Loch 21 aus möglich sein würde, falls während des Betriebes eine

zwei zylindrischen Teilen 21a und 21 δ (Fig. 3), wo- größere Sperrspannung entwickelt würde, wie es bei

bei der Teil 21 b größeren Durchmesser hat und der 15 dem Gleichrichterelement 23 angenommenerweise der

Körper des Gleichrichterelements 23 in diesem Teil Fall wäre, wenn man das Gleichrichterelement 24

zwischen der Schulter 25 und dem Element 15 einge- und die Kopplungsschleife 32 wegließe. In diesem

faßt gehalten wird. Zusammenhang wird bemerkt, daß die Amplitude

Anschlußdrähte 26 und 27 der Gleichrichterele- der Ausgangsschwingung, die über die Übertragungsmente 23 und 24 verlaufen durch Löcher in der 20 leitung 40, d. h. den Ausgangspfad der Einrichtung, Platte 16 und sind damit weich verlötet. Während der zu der Fassung 42 geliefert wird, eine Funktion des Herstellung werden überschüssiger Draht und aus der Stromänderungsverhältnisses in den beiden Kopp-Oberfläche 28 der Platte 16 vortretendes Lot entfernt, lungsschleifen 31 und 32 ist. Infolgedessen ist es erum eine glätte Oberfläche bestehen zu lassen. Die wünscht, daß die Gleichrichterelemente 23 und 24 Gleichrichterelemente 23 und 24 sind so angeordnet, 25 soweit wie möglich ausgesteuert werden. Um zu verdaß ungleiche Pole an die Platte 16 angeschlossen meiden, daß die Kopplungsschleifen 31 und 32 und sind. die Gleichrichterelemente 23 und 24 den Resonator 1

Gemäß Fig. 5 sind die anderen Anschlußdrähte 29 bei dieser Resonanzfrequenz dämpfen, ist eine .ein-

und 30 der Gleichrichterelemente 23 und 24 so ge- stellbare Kapazität zwischen der Platte 16 und dem

formt, daß sie Schleifen 31 und 32 bilden, und sind 30 Gehäuse 11 vorgesehen. Diese ist in Form einer

mit der Lippe 14 des Gehäuses 11 weich verlötet. Schraube 43 (vgl. im besonderen Fig. 3) ausgebildet,

Auch hier werden überschüssiger Draht und Lot die in das Ende der Hülse 19 geschraubt ist. Durch

während der Herstellung entfernt. Einstellen der Lage der Schraube 43 wird der Strom-

Der innere Leiter 33 einer koaxialen Über- kreis, der von den Gleichrichterelementen 23 und 24, tragungsleitung 34 ist an einer von der Platte 16 vor- 35 den Kopplungsschleifen 31 und 32 und dem Gehäuse tretenden Lötöse 35 angelötet. Die Koaxialleitung 34 11 gebildet wird, so abgestimmt, daß die Kopplungsbildet einen Eingangspfad, über den eine elektrische schleifen 31 und 32 eine hohe Impedanz bei der AusSchwingung an die Einrichtung geliefert wird, und gangsfrequenz darstellen.

der äußere Leiter 36 dieser Koaxialleitung ist durch In der oben beschriebenen Anordnung bildet die

eine Metallhülse 37 mit dem Gehäuse 11 elektrisch 40 Kopplungsschleife 31 eine Rechtswindung von dem

verbunden. Gehäuse 11 in Fig. 3, während die Schleife 32 eine

Wie man aus Fig. 2 erkennt, treten die Schleifen Linkswindung bildet. Daraus folgt, daß die beiden

31 und 32 in den Hohlraum 3 des Resonators 1 vor Schleifen 31 und 32 einander unterstützen, um den

und wirken während des Betriebes als Kopplungs- Resonator 1 bei einer Frequenz anzuregen, die gleich

schleifen zur Anregung des Resonators. Auf der der 45 einer geraden Harmonischen der Frequenz der über

Anordnung 10 entgegengesetzten Seite des Reso- die Übertragungsleitung 34 gelieferten Schwingung ist.

natorsl ist eine andere Anordnung 38 vorhanden, Falls es jedoch erforderlich ist, eine Ausgangs-

die auch mit dem Element 2 verschraubt ist. Diese schwingung mit einer Frequenz abzuleiten, die gleich

Anordnung 38 umfaßt ein kurzes Längsstück 39 einer ungeraden Harmonischen der Eingangsfrequenz

einer Koaxialübertragungsleitung, und an einem Ende 50 ist, kann die Anordnung in der in Fig. 6 und 7 dar-

dieses Längsstückes ist der innere Leiter 10 mit einer gestellten Weise modifiziert werden, so daß die

Kopplungsschleife 41 verbunden, die in den Hohl- Kopplungsschleifen 31 und 32 beide gleichsinnig ver-

raum 3 vortritt, während sich an dem anderen Ende laufende Windungen haben,

eine koaxiale Steckfassung 42 befindet. Die von der oben beschriebenen Einrichtung ver-

Während des Betriebes der Einrichtung wird eine 55 fügbare Leistung ist in gewisser Weise begrenzt,

elektrische Schwingung mit einer Frequenz im Be- reicht jedoch aus, daß die Einrichtung z. B. die ört-

reich von 400 oder 500 MHz über die Koaxialleitung lieh erzeugte Schwingung liefert, um sie einem emp-

34 geliefert, und der Resonator 1 wird durch Bewe- fangenen Signal in einem Superhetrundfunkemp-

gung des Elements 8 so abgestimmt, daß er ein um- fänger zu überlagern. Die beschriebene Einrichtung

schlossenes Koaxialleitungssystem mit einer elek- 60 kann aber ebensogut auch in einem Sender ver-

trischen Länge darstellt, die gleich einer Viertel- wendet werden, wobei die von der Einrichtung ge-

wellenlänge bei der Frequenz der Ausgangsschwin- Meierte elektrische Schwingung verstärkt und dann zu

gung, d. h. einer Frequenz im Bereich von 2000 MHz einem Frequenzwandler geschickt werden kann, der

ist. Während jeder Halbperiode der über die Leitung bei einem hohen Signalpegel arbeitet.

36 gelieferten Eingangsschwingung ist das eine oder 65

andere der beiden Gleichrichterelemente23 und 24 PATENTANSPRÜCHE:

leitend, so daß die zugehörige Kopplungsschleife 31 1. Frequenzvervielfacher für hochfrequente

oder 32 gespeist wird. Jedoch ist festzustellen, daß Schwingungen, bestehend aus einem Resonator,

der auf die Ausgangsfrequenz abgestimmt und so eingerichtet ist, daß er von einem Eingangssignal über zwei Gleichrichterelemente erregt wird, da durch gekennzeichnet, daß die Kopplung zu dem Resonator über zwei Kopplungsschleifen erfolgt und daß jedes der beiden Gleichrichterelemente zwischen eine der beiden Kopplungsschleifen einerseits und einen für beide Gleichrichter gemeinsamen Pfad, über den das Eingangssignal zugeführt wird, andererseits angeschlossen ist und daß beide Gleichrichter im ungleichen Sinne gepolt sind.
2. Frequenzvervielfacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator ein umschlossenes Koaxialleitungssystem ist.
3. Frequenzvervielfacher nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine veränderbare Kapazität, die ermöglicht, daß ein Stromkreis, der die beiden Kopplungsschleifen und die beiden Gleichrichterelemente enthält, so abgestimmt wird, daß die Kopplungsschleifen geringe Dämpfung an dem Resonator bei der Ausgangsfrequenz hervorrufen.
4. Frequenzvervielfacher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gleichrichterelemente, die beiden Kopplungsschleifen und die veränderbare Kapazität zusammen eine Anordnung bilden, die an einer Seite des Resonators befestigt ist, so daß die Kopplungsschleifen wenigstens teilweise innerhalb des Hohlraumes des Resonators liegen.
5. Frequenzvervielfacher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung geradzahliger Harmonischer die beiden Kopplungsschleifen an einander gegenüberliegenden Punkten mit dem Gehäuse verbunden sind (Fig. 5).
6. Frequenzvervielfacher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung ungeradzahliger Harmonischer die beiden Kopplungsschleifen am gleichen Punkte mit dem Gehäuse verbunden sind (Fig. 7).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 896 014, 899 991; USA.-Patentschrift 2190 731.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 750/388 12.