Einleitung Grundlagen Entwurf Zusammenfassung
StudienarbeitOszillator mit keramischem Resonator
Adam Buck
Universität Duisburg-Essen - Hochfrequenztechnik
18. September 2007
Adam Buck Universität Duisburg-Essen
Studienarbeit
Einleitung Grundlagen Entwurf Zusammenfassung
Gliederung
1 Einleitung
2 GrundlagenOszillatorInstabilität / RückkopplungKeramischer Resonator
3 EntwurfOszillatorVerstärkerGesamtsystem
4 Zusammenfassung
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Einleitung Grundlagen Entwurf Zusammenfassung
CW-Radar-Projekt
Aufbau eines Radar-Demonstrators
Messung der Geschwindigkeit von Objekten
Dopplerfrequenz ⇒ Geschwindigkeit
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Einleitung Grundlagen Entwurf Zusammenfassung
CW-Radar-Projekt
Aufbau eines Radar-Demonstrators
Messung der Geschwindigkeit von Objekten
Dopplerfrequenz ⇒ Geschwindigkeit
Oszillator mit einer Frequenz zwischen 10 und 12 GHz
Stabilisierung mit keramischen Resonator
Transistor: Mitsubishi MGF 1302
Mikrotstrip-Technik
Pu�erverstärker
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Übersicht
1 Einleitung
2 GrundlagenOszillatorInstabilität / RückkopplungKeramischer Resonator
3 EntwurfOszillatorVerstärkerGesamtsystem
4 Zusammenfassung
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Oszillator
Eigenschaften
wandelt Gleichleistung in Wechselleistung um
besteht aus einem aktiven Element und einem passivenfrequenzbestimmenden Element
Anschwingen durch Einschaltprozess oder durch Rauschen
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Oszillator
Eintoroszillator
(ZL + Zin)I = 0
⇒ RL + Rin(I , jω) = 0
⇒ XL + Xin(I , jω) = 0
RL > 0⇒ Rin(I , jω) < 0
XinXL
RL
Negativeresistancedevice
Rtn ,
TL fin(zr) (Zi")
i'l'-tr
. /
-r r-* I
| lt l
Negativer Widerstand : Leistung wird erzeugt oder abgegeben
ΓLΓin = 1, |Γin| > 1
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Instabilität / Rückkopplung
Serielle Rückkopplung zwischen Source und Masse⇒ potentielle Instabilität
K =1− |S11|2 − |S22|2 + |∆|2
2 |S12S21|2
∆ = S11S22 − S12S21
Schaltung ist absolut stabil, wenn K > 1 und |∆| < 1
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Keramischer Resonator
Eigenschaften:
zylinderförmiges Stück Dielektrikum
hohe relative Dielektrizitätskonstante εr (10 < εr < 100)
hohe Güte (Leerlaufgüte > 10000)
geringe Abmessungen
niedriger Preis
leichte Einbaubarkeit in Mikrostreifenschaltungen
mehrere Moden
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Keramischer Resonator
Feldverteilung des TE01 - Modes
elektrisches Feld auf das Innere des Resonators konzentriert
magnetisches Feld besitzt Streufeld
/ m \. / t l r \\ - . ' l \z
H - FeldE- Feld
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Keramischer Resonator
Ankoppeln des Resonators an eine Mikrostreifenleitung
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Keramischer Resonator
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Übersicht
1 Einleitung
2 GrundlagenOszillatorInstabilität / RückkopplungKeramischer Resonator
3 EntwurfOszillatorVerstärkerGesamtsystem
4 Zusammenfassung
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Oszillator
Oszillatorschaltung
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Oszillator
Stabilitätsfaktor
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Oszillator
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Oszillator
Messung des Re�exionsfaktors
Messung ohne Resonator Messung mit Resonator
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Oszillator
Messung des Spektrums
f0 = 12, 2658 GHz
4,92 dBm (3,1 mW)
Frequenz abhängig vom Arbeitspunkt des Transistors
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Verstärker
Entkopplung von der ausgangsseitigen Last
Leistungsanpassung
zo
l - - vYv\-
Y
Inputmatching
circuitGs
- l r TransistortslGo - l r
Outputmatching
circuitGL
r" t t r r t-
4
S' rr in rOut l tLL
Γin = Γ∗S
Γout = Γ∗L
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Verstärker
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Verstärker
Gemessene Verstärkung
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Gesamtsystem
Zusammenschaltung
f0 = 12, 2693 GHz
9,45 dBm (8,73 mW)
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Übersicht
1 Einleitung
2 GrundlagenOszillatorInstabilität / RückkopplungKeramischer Resonator
3 EntwurfOszillatorVerstärkerGesamtsystem
4 Zusammenfassung
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Entwurf: Oszillator + Verstärker
Inbetriebnahme
Oszillatorfrequenz abhängig vom Arbeitspunkt
Zusammenschaltung
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