DE1137486B

DE1137486B - Push-pull mixing arrangement for microwaves

Info

Publication number: DE1137486B
Application number: DEF31838A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinz-Juergen Pompe
Original assignee: Felten and Guilleaume AG
Current assignee: Felten and Guilleaume AG
Priority date: 1960-08-05
Filing date: 1960-08-05
Publication date: 1962-10-04

Description

Gegentaktmischanordnung für Mikrowellen Die Erfindung betrifft eine Gegentaktmischanordnung für Mikrowellen, bei der ein erster Hohlleiter rechteckigen Querschnitts in einen im rechten Winkel dazu angeordneten zweiten Hohlleiter rechteckigen Querschnitts mündet und bei der zwei Mischdioden in einem bestimmten Abstand von der Einmündung auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Hohlleiters angeordnet sind und mit einem in der Mitte des ersten Hohlleiters angeordneten Leiter elektrischen Kontakt haben.Push-pull mixer arrangement for microwaves The invention relates to a Push-pull mixing arrangement for microwaves, in which a first waveguide is rectangular Cross-section in a rectangular second waveguide arranged at right angles thereto Cross-section opens and with the two mixer diodes at a certain distance from the confluence are arranged on opposite sides of the first waveguide and with an electrical conductor arranged in the center of the first waveguide Have contact.

Eine Mischanordnung besteht im einfachsten Fall aus einem nichtlinearen Element, das von zwei Schwingungen unterschiedlicher Frequenz, die sich additiv zusammensetzen, angesteuert wird. Die am Ausgang des nichtlinearen Elementes auftretende verzerrte Schwingung enthält neben einem Oberwellengemisch auch die Zwischenfrequenz, die sich aus der Differenz der beiden ursprünglichen Frequenzen ergibt. Beim Gegentaktmischverfahren werden zwei nichtlineare Elemente von beiden Schwingungen ausgesteuert und mittels eines gemeinsamen übertragers gegeneinandergeschaltet. Hierbei kann eine Schwingung am Ausgang des Übertragers nur dann entstehen, wenn beide Elemente im Gegentakt ausgesteuert werden.In the simplest case, a mixed arrangement consists of a non-linear one Element made up of two vibrations of different frequencies that are additive assemble, is controlled. The one occurring at the output of the non-linear element In addition to a mixture of harmonics, the distorted oscillation also contains the intermediate frequency, which results from the difference between the two original frequencies. With the push-pull mixing process two non-linear elements are controlled by both vibrations and by means of of a common transmitter switched against each other. This can be an oscillation at the output of the transformer only arise when both elements are in push-pull be controlled.

In der Höchstfrequenztechnik sind bereits verschiedene Mischanordnungen für Gegentaktmischung bekannt.Various mixing arrangements are already used in high frequency technology known for push-pull mixing.

Bei symmetrischen Mischern,: die Richtungskoppler verwenden (z. B. »magisches T«), sind beide nichtlinearen Elemente, z. B. Kristalldioden, am Ende zweier Hohlleiterzweige angeordnet und werden von der Empfangsfrequenz im Gegentakt, von der Lokaloszillatorfrequenz im Gleichtakt oder auch umgekehrt ausgesteuert. Die Gegenphasigkeit der ansteuernden Wellen an den Dioden wird bei diesen Mischanordnungen dadurch erreicht, daß die eine Welle auf eine Serienschaltung, die andere auf eine Parallelschaltung der beiden Dioden einwirkt. Beim »magischen T« bereitet jedoch die breitbandige Anpassung der Serienverzweigung und der ParalleIverzweigung Schwierigkeiten, die im allgemeinen durch kapazitiv oder induktiv wirkende Blenden und Stifte erreicht wird. Außerdem bestehen beim »magischen T« oder bei in ihrer Wirkung ähnlich wirkenden Anordnungen wegen der komplizierten Bauformen konstruktive Erschwernisse.With symmetrical mixers: use the directional coupler (e.g. "Magic T"), are both nonlinear elements, e.g. B. crystal diodes, at the end two waveguide branches and are pushed-pull by the receiving frequency, controlled by the local oscillator frequency in common mode or vice versa. The antiphase of the driving waves at the diodes is in these mixing arrangements achieved by the fact that one wave on a series circuit, the other on a Acts in parallel connection of the two diodes. At the "magic T", however, prepare the broadband adaptation of the series branching and the parallel branching difficulties, which is generally achieved by capacitively or inductively acting diaphragms and pins will. In addition, there are the "magic T" or those that have a similar effect Arrangements because of the complicated designs constructive difficulties.

Andere bekannte Mischvorrichtungen verwenden Richtungskoppler zur Verbindung von Empfangskreis und Oszillatorkreis mit den Dioden. Empfangskreis und Oszillatorkreis besitzen eine gemeinsame Hohlleiterwand, in der Koppellöcher oder Koppelschlitze zur gegenseitigen Kopplung angebracht sind. Am Ende eines jeden Zweiges ist eine Diode angeordnet, entweder in der gleichen Entfernung vom Koppelloch oder um V4 gegeneinander versetzt. Die Gegenphasigkeit der aussteuernden Wellen an den Dioden wird durch die Phasendrehung erreicht, die die Wellen beim Passieren des Koppelloches erfahren. Bei diesen Mischanordnungen ist eine restlose Entkopplung zwischen Antennenkreis und Oszillatorkreis nicht möglich, so daß ein Teil der Empfangsleistung im Oszillatorkreis verlorengeht, andererseits aber auch ein Teil des Oszillatorleistung über die Antenne abgestrahlt wird.Other known mixing devices use directional couplers Connection of the receiving circuit and the oscillator circuit with the diodes. Receiving circle and Oscillator circles have a common waveguide wall in which coupling holes or Coupling slots are attached for mutual coupling. At the end of each branch a diode is arranged, either at the same distance from the coupling hole or offset from each other by V4. The antiphase of the modulating waves on the Diodes is achieved by the phase rotation that the waves make when passing the Experience coupling holes. With these mixed arrangements there is a complete decoupling between the antenna circuit and the oscillator circuit is not possible, so that part of the received power is lost in the oscillator circuit, but also part of the oscillator power is radiated via the antenna.

Bei einigen Mischanordnungen tritt die Empfangs-und Oszillatorwelle, aus der gleichen Richtung kommend, in den Mischraum ein und wird an einer gemeinsamen Wand reflektiert. Weisen Empfangsfrequenz und Oszillatorfrequenz einen großen Unterschied auf, dann ist die günstigste Lage der Reflexionsebene im Hinblick auf maximale Aussteuerung der Dioden durch beide Wellen nicht erreichbar.In some mixing arrangements, the receive and oscillator wave occurs, Coming from the same direction, enter the mixing room and join a common Wall reflected. Receive frequency and oscillator frequency show a big difference on, then the most favorable position is the reflection plane with regard to maximum modulation of the diodes cannot be reached by both waves.

Alle die aufgeführten Mischanordnungen weisen Nachteile auf, die durch die Gegentaktmischanordnung gemäß der Erfindung vermieden werden. Diese ist derart ausgeführt, daß der in der Mitte des ersten Hohlleiters angeordnete Leiter in an sich bekannter Weise als Trennblech ausgebildet ist und daß der zweite Hohlleiter so angeordnet ist, daß seine parallel zur kürzeren Rechteckseite liegend gedachte Mittelebene in der Ebene des Trennbleches liegt und eine im Mittel des Querschnitts des ersten Hohlleiters angebrachte und daher durch das Trennblech mittelgeteilte Koppelöffnung aufweist. Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der mit dem Trennblech metallisch verbundene Koppelstift, der in seiner wirksamen Länge verstellbar ist, in den zweiten Hohlleiter hineinragt.All of the mixing arrangements listed have disadvantages caused by the push-pull mixer arrangement according to the invention can be avoided. This is such executed that the arranged in the middle of the first waveguide conductor in on is formed in a known manner as a partition plate and that the second waveguide is arranged so that its imaginary parallel to the shorter side of the rectangle The middle plane lies in the plane of the partition plate and one in the middle of the cross section attached to the first waveguide and therefore divided in the middle by the partition Has coupling opening. There is a further development of the invention in that the coupling pin metallically connected to the partition plate, which is in his effective length is adjustable, protrudes into the second waveguide.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Gegentaktmischanordnung gemäß der Erfindung an Hand der Fig.1 und 2 näher erläutert: Fig.1 stellt den Gegentaktmischer schematisch dar; Fig. 2 zeigt die räumliche Ausgestaltung.The following is an embodiment of the push-pull mixer arrangement explained in more detail according to the invention with reference to FIGS. 1 and 2: FIG. 1 represents the push-pull mixer schematically represent; Fig. 2 shows the spatial configuration.

Die in einem Hohlleiter HI von der Antenne kommende Eingangsenergie der Frequenz f. gelangt zu einem Trennblech Tr und wird, ohne daß Reflexionen auftreten, in zwei leistungsgleichen Teilen den Dioden D 1 und D 2 gegenphasig zugeführt, wie die Pfeile 1 und 2 in Fig. 1 andeuten. Ein von der Diode nicht verbrauchter Teil der Empfangsleistung gelangt bis zu einer fiktiven Trennebene C, D, die für die Empfangswelle als Kurzschluß wirkt, und wird dort auf die Dioden reflektiert, d. h., sie steht zur Aussteuerung zur Verfügung. Durch richtige Festlegung des Abstandes L 1 der Dioden vom Koppelloch K wird eine maximale Ausnutzung der Empfangsleistung erreicht.The input energy of frequency f coming in a waveguide HI from the antenna arrives at a separating plate Tr and, without reflections occurring, is fed to the diodes D 1 and D 2 in antiphase in two parts of equal power, as arrows 1 and 2 in Fig. 1 indicate. A portion of the received power not consumed by the diode reaches a fictitious parting plane C, D, which acts as a short circuit for the received wave, and is reflected there onto the diodes, ie it is available for modulation. By correctly defining the distance L 1 between the diodes and the coupling hole K, maximum utilization of the received power is achieved.

Die Energie der Frequenz f o des Lokaloszillators gelangt über den Hohlleiter H2 in zwei gleichen Teilen gleichphasig an die Dioden, durch gestrichelte Pfeile 3 und 4 angedeutet. Zur Veränderung der Kopplung dient ein mit dem Trennblech Tr verbundener, in seiner Länge veränderlicher Stift S, der in der Mitte des Koppelloches K angeordnet ist. Der nicht aufgebrauchte Energieanteil erreicht die fiktive Trennebene MN; er kann wegen der Phasenverschiebung von 180°, die beide Teile der Oszillatorwelle zueinander aufweisen, nicht über diese Ebene hinaus, sondern wird zu den Dioden reflektiert. Der Abstand L 2 der Dioden von der fiktiven Trennebene MN kann so gewählt werden, daß eine günstige Aussteuerung der Dioden durch die Oszillatorwelle möglich ist.The energy of the frequency fo of the local oscillator reaches the diodes in two equal parts in phase via the waveguide H2, indicated by dashed arrows 3 and 4. A pin S, which is connected to the separating plate Tr and whose length is variable and which is arranged in the center of the coupling hole K, is used to change the coupling. The unused part of the energy reaches the fictitious parting plane MN; because of the phase shift of 180 ° that both parts of the oscillator wave have to one another, it cannot go beyond this plane, but is reflected to the diodes. The distance L 2 of the diodes from the fictitious parting plane MN can be selected so that the diodes can be controlled favorably by the oscillator shaft.

Diese Gegentaktmischanordnung zeichnet sich durch konstruktive Einfachheit aus. Irgendwelche Anpassungsschwierigkeiten entfallen, weil die Eingangsschwingung, für die eine gute Anpassung besonders notwendig ist, den Dioden nur über ein einfaches reflexionsfreies Trennblech zugeführt wird. Die Gegentaktmischanordnung ermöglicht außerdem eine vollständige Entkopplung zwischen Antennen-und Oszillatorzweig, so daß die Gesamtempfangsleistung an den Dioden zur Verfügung steht und von der Oszillatorleistung nichts nach außen abstrahlen kann. Auch die erwähnten Nachteile hinsichtlich der Reflexionsebene treten bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht auf, weil beide Wellen an zwei voneinander unabhängigen Ebenen reflektiert werden. Ein weiterer Vorteil der Anordnung ist seine Breitbandigkeit, die einmal dadurch erreicht wird, daß der Hohlleiter an der Stelle der Diodenanordnung halbiert ist, zum anderen auch dadurch, daß kritische, frequenzabhängige Elemente im Mischer nicht enthalten sind.This push-pull mixing arrangement is characterized by its structural simplicity the end. Any adjustment difficulties are eliminated because the input oscillation, for which a good adjustment is particularly necessary, the diodes only have a simple one reflection-free partition plate is fed. The push-pull mixing arrangement enables also a complete decoupling between antenna and oscillator branch, see above that the total received power is available at the diodes and from the oscillator power nothing can radiate outwards. Also the mentioned disadvantages regarding the Reflection planes do not occur in the arrangement according to the invention, because both Waves are reflected on two independent planes. Another The advantage of the arrangement is its broadband, which is achieved once by that the waveguide is halved at the point of the diode arrangement, on the other hand in that critical, frequency-dependent elements are not included in the mixer.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Push-pull mixer arrangement for microwaves, in which a first waveguide of rectangular cross-section in a right angle thereto arranged second waveguide rectangular cross-section opens and at the two Mixing diodes at a certain distance from the confluence on opposite sides Sides of the first waveguide are arranged and with one in the middle of the first Waveguide arranged conductors have electrical contact, characterized in that that the conductor arranged in the middle of the first waveguide (Hl) is known per se Way is designed as a partition plate (Tr) and that the second waveguide (H2) so is arranged that its imaginary median plane lying parallel to the shorter side of the rectangle lies in the plane of the partition and one in the middle of the cross-section of the first Coupling opening attached to the waveguide and therefore divided in the middle by the partition plate (K).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that one with Coupling pin (S) connected to the separating plate, which in its effective length is adjustable, protrudes into the second waveguide (H2). Considered Publications: German Auslegeschrift No. 1065 026; British Patent No. 604 818; U.S. Patent No. 2,761,061.