Способ настройки синхронных усилителей на двухполюсниках с отрицательной проводимостью

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - уменьшение уровня выходной мощности при отсутствии входного сигнала. Сущность данного способа настройки синхронных усилителей на двухполюсниках с отрицательной проводимостью заключается в том, что при отсутствии входного сигнала, в синхронном усилителе, настроенном заданным образом, возбуждаются только автоколебания на резонансной частоте дополнительного колебательного контура. Эта частота лежит за пределами рабочей полосы основного колебательного контура, поэтому мощность выходного сигнала, поступающая в выходную нагрузку, значительно меньше мощности СВЧ-колебаний, генерируемой активным эл-том. Дана ил.примера осуществления данного способа. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 Н 03 F 3/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4394291/24-09 (22) 18. 03. 88 (46) 30.01.90. Вюл. Р 4 (71) Северо-Кавказский горно-металлургический институт (72) В.А.Зйрих, A.R.Èèpÿåâ и В.С.Мерзлов (53) 621.375.4(088.8) (56) Фомин Н.Н. Синхронизация диод., ных генераторов СВЧ. — M,: Связь, 1974, с. 73.

Хотунцев М.Л., Тамарчак Д.Я.

Синхронизированные генераторы и автодины на полупроводниковых приборах.—

И.: Радио и связь, 1982, с. 123. (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ СИНХРОННЫХ

УСИЛИТЕЛЕЙ НА ДВУХПОЗКСНИКАХ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ПРОВОДИИОСТЬИ (57) Изобретение относится к радиоИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопередающих и радиоприемных устройствах.

Целью изобретения является уменьшение уровня выходной мощности при отсутствии входного сигнала.

На фиг. 1 приведена эквивалентная схема синхронного усилителя, в котором реализуется способ настройки синхронных усилителей на двухполюсниках с отрицательной проводимостью; на фиг. 2 — семейство зависимостей отрицательной проводимости двухполюсника с отрицательной проводимос„„SU„„1539963 А1 технике. Цель изобретения — уменьшение уровня выходной мощност. при отсутствии входного сигнала. Сущность данного способа настройки синхронных усилителей на двухполюсниках с отрицателЬной проводимостью заключается в том, .что при отсутствии входного сигнала в синхронном усилителе, настроенном заданным образом, возбуждаются только автоколебания на резонансной частоте дополнительного колебательного контура, Эта частота лежит за пределами рабочей полосы основного колебательного контура, поэтому мощность выходного сигнала, поступающая в выходную нагрузку, значительно меньше мощности СВЧ-колебаний, генерируемой активным эл..том. Дана ил. примера осуществления данного способа ° 3 ил, тью от амплитуды ГЛЧ-напряжения на основном колебательном контуре; на фиг. 3 — семейство зависимостей отрицательной проводимости двухполюсника с отрицательной проводимостью от амплитуды напряжения на дополни- тельном колебательном контуре °

Синхронный силитель (Фиг. 1) содержит двухполюсник с отрицательной проводимостью 1 (Г ), основной колебательный контур с индуктивностью 2 (L,), емкостью 3 (Г,) и проводимостью нагрузки 4 (C „,),ëðè÷åì G « (/Г где С „ — модуль отрицательной проводимости двухполюсника с отрицатель15399б3

С(1.1 1,) = Г +i Re (1/G „, +

+ )В ) + 1/(G + 1 В )) ) cn

Если входной сигнал от источника

8 отсутствует, то установление колебаний в синхронном усилителе происходит следующим образом.

Из шумового напряжения, существующего в синхронном усилителе, основным

l. и дополнительным контурами выделяются ной проводимостью при отсутСтнии на нем СВЧ-напряжения, дополнительный

Колебате 1ьный контур с индуктивностью 5 (1.1), емкостью б (С ) и пронодимОстью нагp çêH 7 (Г II ), причем ((з и истОчник Я BxoJTHoI О сиl Н1 нана.

Основной колебательный контур настроен на частоту м„, а допопни- 10 тельный колебательный контур — на частоту (d,, удовлетворяющую услоВию 1л1о2 9101 )лм /2 где 1(до по лоса пропускания основного колебательного контура. 15

Способ настройки синхронных усилителей на двухполюсниках с отрицательной проводимостью реализуется сле,дующим образом.

При подаче напряжения питания на двухполюсник с отрицательной проводимостью 1 его проводимость < *,О в

:СВЧ-диапазоне становится отрицательной.

Индуктивность 2 и емкость 3 основ- 25 ного колебательного контура создают реактивную проводимость В„ = (11С, 1/ы1.„), которая ранна нулю на частоте й)о„, а на частоте 11„ много больше проводимости нагрузки 4, т.е, В,(1 1<>,) = О и В „(11,,1) 011„. Аналогично индуктивность 5 и емкость б дополнительного колебательного контура создают реактивную проводимость

В = (111: — 1/111, ) которая равна»у35 лю на частоте ы„, а на частоте Id,„ много бо 1»и1е проводимости нагрузки 7, те. В (ам ) =Оив (11„,)»Г„

С учетом указанных значений реактивных проводимостей В и В и з»а40 чений проводимостей нагрузок 4 и 7, удовлетворяющих соотношению 1Г о„

J G >, ) Г „, суммарная активная проводимость »а зажимах двухполюсника

oTрицательно11 проводимосThlo 1 частотах IIÄ H w, будет также отрицатель»ой, т.е. соответственно напряжения П = Ч

1 1 ясон ы, t u JJ 1 = Ч1 cos сю1 l Влаго)!аря отрицательной проводимости эти напряжения усиливаются, при этом величина усредненной по первой гармонике отрицательной пронодимости на каждой из частот (d« и р1, будет зависеть ат суммарного напряжения П = U

xcos11 t + Ч1сов11, 1.. В качестве

Ð1 днухполюсников с отрицательной проводимостью 1 в синхронном усилителе используются двухпОлюсники, g кОторых зависимость от амплитуды СВЧ-напряжения соответствует "мягкому" режиму возбуждения колебаний. На фиг. 2 и 3 семейство этих зависимостей приведено

СООтвЕтСтВЕННО На ЧаСтОтаХ 1с1, И rd, при различных значениях амплитуды напряжения другой частоты.

С унеличением амплитуд напряжений

UI H Vz величина средней прОво,цимости двухполюсника с отрицательной проводимостью на каждой из частот

11,, и ы, уменьшается, и при достижении значений амплитуд V = U u

Е1

Ч2 — U 1 „, (AH I, 2 и 3) суммарная пр О водимость на частоте ы„становится равной нулю (I G I! = G „,) и дальнейший рост амплитуды V „пре кращается, На частоте О1, суммарная проводимость остается отрицательной (1(,111> СН1 так как С „z ((- н1 и амплиту да напряже»ия Vz продолжает расти, однако при этом величина средней проводимости Г ц„продолжает умень1IIBTbcII H IIpH Ч 1 ч11 суммарная проводимость на частоте ьД стано01 вится положительной и амплитуда напряжения Ч„ начинает падать, уменьшаясь до нуля, в синхронном усилителе остаются колебания только с частотой 11,, амплитуда напряжения которых принимает установившееся зна1ение Ч1 = Uzi 11pH KotopoM выпол»яется условие баланса амплитуд (С О, 1 =

= СН1.

При подаче входного сигнала с частотой 11с, близкой или Равной частоте настройки основного колебательного контура ы,, к двухполюснику с отрицательной проводимостью 1 прикладывается напряжение этой частоты

Чс9 и величина средней провОди мости G 1,1, а следовательно, и амплитуда напряжения Vz на частоте автоколебаний > уменьшаются.

oz

С увеличением уровня выходного сигнала до величины, соответствующей

5 1 напряжению V, V (фиг. 2 и 3), происходит асинхронное гашение автоколебаний (так как при этом средняя проводимость 1С„„ < С „ ) и в синхронном усилителе возбуждаются только колебания с частотой входного сигна1ла (dc т.е. осуществляется обычный .режим синхронного усиления, при этом мощность выходного сигнала близка к мощности СВЧ-колебаний, генерируемой двухполюсником с отрицательной проводимостью 1.

При отключении внешнего сигнала амплитуда напряжения на резонансной частоте основного контура ы, уменьшается до стационарного значения

V при котором выполняется условие

1а баланса амплитуд 1Г „ = (: „, (фиг. 2)> однако при этом суммарная активная проводимость на резонансной частоте дополнительного контура cd« становится отрицательной (;ЕГ(М ) = Г„,+

+ С„< О, (фиг. 3) и шумовые колебания этой частоты начинают усиливаться, растет амплитуда напряжения (, что приводит к уменьшению средней проводимости Г, ыа резонансной частоте основного контура (.), а следовательно, и к уменьшению амплитуды напряжения V„. В результате этого процесса средняя проводимость на частоте Ы„ уменьшается до значения !

С, 1 (С„,, амплитуда напряжения

V падает до нуля и остаются колебания только с резонансной частотой дополнительного контура (,, амплитуда напряжения которых вновь принимает установившееся значение V

= U, (фиг. 2 и 3) .

H p и м е р. Активный элемент (ЛПД типа ЗА707Б) включался в коаксиальную линию сечением 7 х 3 мм, свяй занную по магнитному полю с двумя волноводными резонаторами и содержащую стабилизированную нагрузку. Один из резонаторов — основной — настроен на частоту входного сигнала 9 ГГц и связан через индуктивную диаграмму с выходной линией. Дополнительный резонатор настроен на частоту автоколебаний 8,5 ГГц и с.вязан через индуктивную диафрагму с согласованной нагрузкой. Соответствующих значений

5399 б3 б проводимостей нагрузок Гн и Г н

Н1 нг трансформированных в резонаторы, при которых обеспечивается устойчивая генерация на частоте дополнительного .

5 резонатора 8,5 ГГц, добиваются изменением ширины индуктивных диафрагм.

Исследования данного синхронного усилителя показали, что при отсутствии входного сигнала выходная мощ ность составляла 3 мВт, а при подаче входного сигнала мощностью 10 мВт—

500 мВт (по прототипу при отсутствии входного сигнала выходная мощность составляла 30 мВт), Таким образом, при отсутствии входного сигнала в синхронном усилителе, настроенном согласно предлагаемому способу, возбуждаются только ав1

20 Токолебания на резонансной частоте дополнительного колебательного контура, которая лежи(за пределами рабочей полосы основного колебательного контура, поэтому мощность вы25 ходного сигнала, поступающая в выходную нагрузку С„,, значительно меньше мощности СВЧ-колебаний, генерируемой активным элементом, что и позволяет уменьшить уровень мощности

30 на выходе синхронных усилителей при отсутствии входного сигнала.

Формула изобретения

Способ настройки синхронных усилителей на двухполюсниках с отрицательной проводимостью, заключающийся тем, что основной, дополнительный колебательные .контуры и двухполюсник

4О с отрицательной проводимостью включают последовательно и настраиВают основной колебательный контур на частоту входного сигнала, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью умень45 шения уровня выходной мощности при отсутствии входного сигнала, дополнительный колебательный контур настраивают на частоту, расположенную вне полосы иропускания основного колебательного контура, а проводимость нагрузки дополнительного колебательного контура выбирают меньше проводимости нагрузки основного колебательного контура.

1539963

Тираж 651

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор Л.Веселовская

Заказ 229

Составитель 10.Данич

Техред И.Дидык Корректор Л.Патай