具有高倍频效率的介质谐振腔控制的振荡器制造技术

在有倍频的介质谐振腔控制的振荡器中，传输线有一开路端及接到一只ＦＥＴ的栅极上的另一端，传输线带有一只在该传输线的总长度沿线的适当位置上电磁耦合到该传输线上的介质谐振腔．选择该总长度，以致从栅极来看时传输线和介质谐振腔的组合对高次谐波频率来说有一个基本为零的阻抗．总长度选择为倍频振荡在传输线中的波长的四分之三．该位置被选择，以致对由介质腔决定之基本频率的基本振荡来说，使得振荡器最佳．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有倍频作用的介质谐振腔控制或起稳定作用的振荡器。介质谐振腔控制的振荡器叙述于一篇指导教师的评论，这是James K.Ploudre等给美国电子与电气工程师学会微波理论与技术汇刊(IEEE Trans.on MTT，vol.MTT-29，No.8.Aug.1981，PP.754-770)写的一篇文章，标题为“介质谐振腔在微波元件中的应用”(Application of Dielectric Resonators in Microwave Components)。根据Ploudre等的评论(pp.763)，介质谐振腔控制的振荡器有下列优点尺寸小、结构简单、成本低、对机械振荡和电功率瞬变的不灵敏性、没有调子的输出(tone-free output)。低噪声、或者甚至没有倍频而直接工作于1千兆赫至12千兆赫之间。在以后更详细叙述的现行技术中，通常的具有倍频作用的介质谐振腔控制的振荡器包括一只有一个栅极、一个源极和一个漏极的场效应晶体管以及一个栅边电路(a gate-side circuit)。所述的栅边电路包括一条其第一端终接一只电阻、第二端连接到栅极的传输线或微带线以及一只介质谐振腔，这只介质谐振腔电磁性地耦合到所述的线以致栅边电路被调谐到由振荡器产生的基本振荡上。在栅极和源极之间，场效应晶体管有一个非线性二极管的特性，这个特性把某一频率的基本振荡倍乘到高次谐波或频率倍乘的振荡。对于通常的介质谐振腔控制的振荡器来说，不可避免地会引起高次谐波振荡的损耗。因此，对通常的介质谐振腔控制的振荡器来说，其高次谐波振荡的振荡效率低。以后也要叙述到的一个改进了的通常的介质谐振腔控制的振荡器已被揭示了欧洲专利申请No.83103122.4中，申请人是Nippon Electric Co.，Ltd.，亦即，NEC公司，受让于Mizumura，Motoo等专利技术人，此申请公开于83年10月5日，公开号No.0090414。在改进了的通常的振荡器中，上面指出的第一端是开路端。已经发现这个改进了的通常的振荡器在电特性上有一个可进一步改进之处。本专利技术的一个目的是提供一只具有倍频作用的介质谐振腔控制的振荡器，这只振荡器的高次谐波振荡的损耗小。本专利技术的另一个目的是提供一只所述类型的介质谐振腔控制的振荡器，这只振荡器能高效率的产生高次谐波振荡，即，提高了频率倍乘的效率。本专利技术的其他目的随着本专利技术继续进行将会清楚的。根据本专利技术，这里提出了一只具有倍频作用的介质谐振腔控制的振荡器，这只振荡器包括有一个栅极和一个栅边电路的场效应晶体管，其中的栅边电路由一条予定了总长度、一端开路、另一端连接到所述栅极的传输线及一只在所述传输线总长度沿线的适当位置上电磁耦合到传输线的介质谐振器所组成，所述的振荡器以可能的最高效率产生一个高次谐波振荡，所述的高次谐波振荡具有由所述介质谐振器所确定之基本频率的高次谐波频率，其中的改进在于选择所述的总长度，以致从所述栅极来看，在所述的高次谐波频率上，或在接近于所述高次谐波频率的情况下，所述的栅边电路有一个基本上为零的阻抗。附图的简要说明如下图1是具有倍频作用的通用介质谐振腔控制的振荡器之略图。图2是具有倍频作用的另一个通用介质谐振腔控制的振荡器之等效电路。图3是根据现专利技术的实施例给出的带有倍频作用的介质谐振腔控制的振荡器之略图。图4是图3所示的振荡器的等效电路。下面给出最佳实施例的说明参考图1，为了容易理介本专利技术，并先叙述一只通用的带有倍频作用的介质谐振腔控制或起稳频作用的振荡器。振荡器包括具有一个栅极G、一个源极S以及一个接地漏极D的场效应晶体管(FET)11。一个栅边电路包括一条具有第一和第二端的微带传输线12及一只介质谐振腔13，谐振腔13被电磁耦合到传输线12的适当位置。介质谐振腔13有一个谐振频率，这个频率决定了由振荡器产生的基本振荡的基本频率。传输线12的第一端终接一只阻抗等于传线线12之特性阻抗的电阻14。第二端被连接到场效应晶体管11的栅极G。栅极偏置电压是通过一个栅极偏置端16、电阻14以及传输线12加到栅极G上的。栅极偏置端16通过一只高通滤波器接地。源偏置电压通过源偏置端17和一只扼流线圈加到源极S上。场效应晶体管11在栅极G和源极S之间有一个非线性二极管的特性。这个非线性二极管特性用作频率倍乘，把基本振荡变为高次谐波或频率倍乘的振荡，典型的情况是变为二倍频振荡。一只高通滤波器18插入在源极S和输出端19之间。高通滤波器18把基本振荡反射回到源极S而允许高次谐波振荡通过输出端19。当从栅极G来看时，在介质振腔13的谐振频率上或在接近于介质谐振腔13的谐振频率的情况下，因而也就是在基本频率上或在接近于基本频率的情况下，栅极电路有绝对值近似等于1的反射系数。在其它频率上，栅边电路是匹配终接的。因此振荡器是带反射型(band-reflection type)。按上述情况，对在输出端19上得到的高次谐波振荡来说，栅端G是匹配终接的。因而对于高次谐波振荡来说损耗是不可避免的。换句话说，对高次谐波振荡而言，振荡器的振荡效率低。举一个数字的例子，用NEC公司生产和销售的NE900275M型场效应晶体管11，基本频率为9千兆赫的通常的振荡器，其在18千兆赫上的高次谐波的输出近似为15分贝毫瓦。转到图2，一个具有倍频作用的改进了的通常的介质谐振腔控制的振荡器，它有一个被揭示于上面注明参考的欧洲专利申请中的结构。这个改进了的通常的振荡器包括用同样参考数字标注的类似的一些部份。必须指出，传输线12有一个与上述第一端一样的开路端。第二端连接到如上的栅极G。高通滤波器18用一段波导来实现，对振荡器的基本振荡来说，这段波导有一个截止的尺寸。这个截止尺寸被指出在上述欧洲专利申请中，顺便指出，一只反馈电容器20被利用在源极S和漏极D之间。根据欧洲专利申请，改进了的通常的振荡器有结构简单及电特性稳定的优点。尽管这种电路有这些优点，但目前发现可进一步改进现有的电特性，在下文将会明确这一点。现在参考图3和图4，根据本专利技术给出的最佳实施例，一个具有倍频作用的介质谐振腔控制或起稳定作用的振荡器包括用相同的参考数字来标注的类似的一些部份。与参考图2所说明的那个改进了的通常的振荡器一样，传输线12的一端开路而另一端连接到场效应管11的栅极G上。在举出的例子中，传输线12是微带传输线。与改进了的通常的振荡器不相同的是栅极偏压加到栅极上时没有通过传输线12，而仅仅是通过栅极偏置端16及一只扼流线圈。用离开传输线12开路端的第一个长度L1及离开连接到栅极G的另一端的第二个长度L2来指示介质谐振腔电磁耦合到传输线12的所在位置。这也就是说，传输线的总长度等于第一个长度L1与第二个长度L2之和。因此，介质谐振腔13电磁耦合到传输线12的地方是选择在总长度沿线的适当之处。由栅极G来看，栅极或栅边电路有一个阻抗，在基本频率上或在接近于基本频率的情况下，这个阻抗由介质谐振腔13的品质因数Q、第二个长度L2以及传输线12的特性阻抗来决定。在其它频率上，栅边电路的阻抗取决于总长度及特性阻抗。选择第二个长度L2，使振荡器对基本振荡具有的特性最佳化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一只带有倍频作用的介质谐振腔控制的振荡器，它包括一只具有一个栅极和一个栅边电路的场效应晶体管，这个栅边电路包括一条有予定总长度、一端开路、另一端连接到栅极的传输线以及一个在所述总长度沿线适当位置上电磁耦合到所述传输线的介质谐振腔，所述的振荡器以可能的最高效率来产生一个高次谐波振荡，所述的高次谐波振荡有根据所述介质谐振腔所确定之基本频率的高次谐波频率，其改进在于所述的总长度是被选择的，以致在所述高次谐振频率上或在接近于高次谐波频率的情况下从所述栅极来看时栅边电路有一个基本上为零的阻抗。

【技术特征摘要】
JP 1985-7-23 161160/851.一只带有倍频作用的介质谐振腔控制的振荡器，它包括一只具有一个栅极和一个栅边电路的场效应晶体管，这个栅边电路包括一条有予定总长度、一端开路、另一端连接到栅极的传输线以及一个在所述总长度沿线适当位置上电磁耦合到所述传输线的介质谐振腔，所述的振荡器以可能的最高效率来产生一个高次谐波振荡，所述的高次谐波振荡有根据所述介质谐振腔所确定之基本频率的高次谐波频率，其改进在于所述的总长度是被选择的，以致在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：永田英司，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]