Rev. Phys. Appl. (Paris) 14, 869-874 (1979)
DOI: 10.1051/rphysap:019790014010086900

Oscillateur microonde à diode Gunn de haute pureté spectrale stabilisé en fréquence par une cavité supraconductrice et électroniquement accordable

A. Kayyali, Pham Tu Manh, Nguyen Tuong Viet et L. Wartski

Institut d'Electronique Fondamentale, Bâtiment 220, Université Paris-XI, 91405 Orsay Cedex, France

Abstract
Using a high Q (≈ 109) niobium TM010 two port superconducting cavity as a frequency determining element, a X-band Gunn effect diode oscillator of high spectral purity has been realized by means of a modified Pound technique. Phase noise reduction at high Fourier frequencies due to the filtering properties of the stabilizing cavity itself was observed : the rate of noise reduction is approximately 20 dB/decade for the spectral density of phase fluctuations. Fractional frequency fluctuations of σy ≈ 3 × 10-13 for a second averaging time has been measured. It is shown that electronic frequency tuning of the stabilized oscillator can be achieved when realizing either a phase or amplitude modulation at an intermediate frequency F (≈ 1 MHz) by means of a frequency synthesizer. The oscillator is then locked either at the resonant frequency f0 of the cavity or at a frequency f0 ± F. In this latter case, variation of F provides the frequency tuning of the stabilized oscillator.

Résumé
L'utilisation comme élément de référence de fréquence, d'une cavité supraconductrice en niobium de coefficient de surtension élevé (Q ≈ 109) et fonctionnant en transmission sur le mode TM010, a permis de réaliser, au moyen d'un montage de Pound modifié, un oscillateur à diode Gunn de haute pureté spectrale en bande X. La réduction du bruit de phase aux fréquences de Fourier élevées, grâce au filtrage du signal par la cavité stabilisatrice elle-même, a été observée : le taux de décroissance de la densité spectrale des fluctuations de phase est d'environ 20 dB/décade. Une variance σy des fluctuations de fréquence de 3 x 10-13 a été mesurée sur une durée d'une seconde. On montre qu'il est possible d'obtenir un accord électronique de fréquence de l'oscillateur stabilisé en effectuant une modulation de phase ou d'amplitude de l'onde à une fréquence intermédiaire F (≈ 1 MHz) au moyen d'un synthétiseur de fréquence. L'oscillateur est alors asservi soit à la fréquence de résonance f 0 de la cavité, soit à une fréquence f0 ± F. Dans ce dernier cas, une variation de F entraîne la variation de la fréquence de l'oscillateur stabilisé.

PACS
1320 - Waveguide and stripline components.
2560F - Bulk effect devices.

Key words
cavity resonators -- Gunn diodes -- Gunn oscillators -- frequency determining element -- X band Gunn effect diode oscillator -- high spectral purity -- modified Pound technique -- electronic frequency tuning -- stabilized oscillator