190218. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés széles frekvenciatartományban hangolható, kis zajszintű UHF oszcillátorjel előállítására
1 190 218 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés széles frekvenciatartományban hangolható, kis zajszintü, UHF oszcillátorjel előállítására, amely kapcsolási elrendezésben szigetelő lemezen vékony vezetőrétegből kialakított téglalap alakú rezonátorok, kerámia vagy műanyag tokozású tranzisztor, két hangoló kapacitás és két kivezetés nélküli csatoló kondenzátor van, továbbá a tranzisztor bázisa és emittere egy-egy elválasztó ellenálláson keresztül csatlakozik a munkapont beállító tápfeszültségforrás kapcsaira. Mint ismeretes a nagyfrekvenciás készülékben, mérőműszerekben gyakran szükség van nagyfrekvenciás oszcillátorra. Több helyen igény a frekvencia változtathatósága, az áthangolhatóság. A PLL (phase locked loop = fáziszárt hurok) technika elterjedésével és a nagyfrekvenciás frekvenciaosztók olcsó integrált változatainak megjelenésével lehetőség nyílt arra, hogy már az alacsonyabb árfekvésű készülékekben is kristálypontossággal tartsák ezen oszcillátorok frekvenciájának értékét. Az egyszerű PLL áramkörök a hosszúidejü stabilitás szempontjából kiválóak, azonban a frekvenciamodulált (FM) zaj szempontjából már nem eléggé hatásosak, esetenként egyáltalán nem javítják az oszcillátor zaj jellemzőit. Sokszor párhuzamosan jelentkező igény a nagy frekvenciaátfogás, a széles frekvenciasávban való áthangolhatóság, mely a műszer alkalmazási területe szempontjából lehet fontos. Mivel a két követelmény ellentétes hatású, az ilyen jellegű készülékekben nagy gondot kell fordítani az oszcillátorok kialakítására. A probléma megoldása a magasabb frekvencia tartományában (pl. 400-900 MHz) egyre bonyolultabb, mivel ezek az oszcillátorok elsősorban közvetlenül a rezonátorra vagy a köré térszereléssel építve valósíthatók meg. A térszerelés következtében nagy a gyártási szórás, mivel már néhány mm-es eltérés is jelentős frekvenciaelhangolódást okoz, továbbá a hűtő ventillátorok, transzformátorok, relék stb. egy nehezen megszüntethető jelentős mértékű FM zajt okoznak. Probléma az is, hogy a térszereléssel megvalósított oszcillátorok többnyire bonyolult mechanikát, és több apró mechanikus alkatrészt is igényelnek. A találmány célja olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely egyszerű felépítés mellett nagy frekvenciaátfogást eredményez, ugyanakkor igen jól védett a különböző FM zajok ellen. Felismertük ugyanis, hogyha a nagyfrekvenciás oszcillátor rezonátorait egy szigetelő lemezen, például a nyomtatott áramköri lapon a találmány szerint vezető fóliából alakítjuk ki és erre az adott módon építjük fel az oszcillátort, akkor olyan elrendezéshez jutunk, amely mind fix frekvenciás, mind igen széles frekvenciatartományban hangolható, kis zajszintü oszcillátorjel előállítására alkalmas, elsősorban a 400-900 MHz körüli ún. UHF frekvenciatartományban. A találmánynak az a lényege, hogy két, előnyösen egybevágó rezonátora van, amely rezonátorok egyik rövidebb oldala egy egyenesben, vagy két közel egybeeső párhuzamos egyenesben van elrendezve és a földpontra van kötve, míg a másik, egy egyeneshez, vagy két közel egybeeső párhuzamos egyenesben lévő,'rövidebb oldalaikat az egymással sorbakapcsolt hangoló kapacitások kötik össze oly módon, hogy a tranzisztor bázisa az egyik csatoló kondenzátoron keresztül az egyik rezonátor egy közbenső pontjára, emittere a másik csatoló kondenzátoron keresztül a hangoló kapacitások közös pontjára, kollektora a másik rezonátor egy közbenső pontjára csatlakozik. A találmányt részletesebben az ábrán bemutatott kiviteli példa segítségével ismertetjük, az ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy kiviteli példájának vázlatát szemléltetjük. Az ábrán látható két, nyomtatással kialakított, téglalap alakú, előnyösen egybevágó 1,2 rezonátor egyik rövidebb oldala egy egyenesbe esik és a nyomtatott áramköri lap földpontját jelentő fóliájával érintkezik. Az 1,2 rezonátorok másik rövidebb oldalai, amelyek egyébként az 1,2 rezonátorok „meleg” pontjait képezik, egymással sorbakapcsolt két 3,4 hangoló kapacitással vannak összekötve. A két 1,2 rezonátor között 5 tranzisztor van elrendezve, amely 5 tranzisztor bázisa egyik 6 csatoló kondenzátoron keresztül az egyik 1 rezonátor egy közbenső pontjára, emittere másik 7 csatoló kondenzátoron keresztül a 3,4 hangoló kapacitások közös pontjára, míg kollektora a másik 2 rezonátor egy közbenső pontjára csatlakozik. Az 5 tranzisztor bázisa 8 elválasztó ellenálláson, míg emittere másik 9 elválasztó ellenálláson keresztül csatlakozik a munkapontbeállító tápfeszültség kapcsaira. A két 1,2 rezonátor hossztengelyeinek egymástól való távolsága az 1,2 rezonátorok rövidebb oldalainak hosszával kisebb, mint az 1,2 rezonátorok hosszabb oldala. Az 1,2 rezonátorok hosszabb oldalai - a példa szerint - úgy aránylanak a rövidebb oldalakhoz, mint 5:1. Az egyik kiviteli példa szerint a 3,4 hangoló kapacitások varikap diódák, egy másik kiviteli példa szerint fix- és/vagy trimmerkondenzátorok. A kapcsolási elrendezés kimenete(i) az egyik 1 rezonátor és/vagy a másik 2 rezonátor egyik közbenső pontja. A kapcsolási elrendezés a példa szerint vastagréteg technológiával van kivitelezve és az alkatrészek ragasztással vagy kiöntéssel vannak rögzítve, ami a mechanikus eredetű zajok további csökkentését eredményezi. A találmány szerinti elrendezés kialakítható úgy is, hogy az egyik 1 rezonátor hossztengelyének irányában el van egy kissé tolva, azaz a két 1,2 rezonátorok egyik rövidebb oldalai nem egy egyenesben vannak, hanem két egymáshoz közeli párhuzamos egyenesbe esnek. Erre az 5 tranzisztor optimális munkapontjához való illesztés szempontjából lehet szükség. A 3,4 hangoló kapacitások közös pontja egyenáram szempontjából földelve van. Ez a hangoló feszültség szűrése szempontjából igen kedvező. Az 1,2 rezonátorok ily módon történő kialakítása széles frekvenciatartományban biztosítja a bázis és a kollektor kör oszcillációhoz szükséges mértékű csatolását. A kísérletek tanúsága szerint a rezonátorok optimális mérete a gyakran használt 400-900 MHz-es 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 I
