Перестраиваемый генератор свч

 

Использование: устройства преобразования и обработки сверхвысокочастотных сигналов. Сущность изобретения: генератор содержит линию задержки, выходной преобразователь которой соединен с входом широкополосного усилителя, выход которого подключен к первому плечу направленного ответвителя, второе плечо которого соединено с согласованной нагрузкой , третье - с входным преобразователем линии задержки, а четвертое плечо является выходом генератора. Линия задержки содержит ферритовую пленку, расположенную на двух узкополосных преобразователях, которые размещены на диэлектрической подложке с проводящим основанием, в котором выполнена поперечная щель на одинаковом расстоянии от каждого преобразователя. В щели на диэлектрической подложке размещена дополнительная плоская управляющая катушка . 2 ил. ч Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 03 В 5/18, Н 01 Р 9/QQ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4849226/09 (22) 09.07.90 (46) 15.05.92, Бюл, ¹ 18 (71) Киевский политехнический институт (72) А,С.Берегов, И.Н.Ерещенко, Б.И,Игнатьев, Е.В.Кудинов и С.Н,Кущ (53) 621.372 (088.8) (56) Заявка ЕР 0005403, кл. Н 03 В 5/18, опублик. 1979.

Исхак В.С. Применение магнитостатических волн. Обзор ТИИЭР, 1988, т.76, ¹ 2, с.86 — 104. (54) ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР

CB I (57) Использование: устройства преобразования и обработки сверхвысокочастотных сигналов. Сущность изобретения: генератор содержит линию задержки, выходной

Изобретение относится к радиотехнике

СВЧ и может быть использовано в устройствах преобразования и обработки СВЧ-сигналов.

Известны генераторы на магнитостатических волнах, содержащие широкополосный усилитель, в цепи обратной связи которого установлены направленный ответвитель (НО), многоотводная линия задержки, широкополосные выходные преобразователи ко орой соединены с входом сумматора, выход которого связан с входом усилителя, а выход усилителя через первичный канал НО подключен к входному широкополосному преобразователю линии задержки.

Недостатками известного генератора являются многочастотность, перескоки час. Ж 1734187 А1 преобразователь которой соединен с входом широкополосного усилителя, выход которого подключен к первому плечу направленного ответвителя, второе плечо которого соединено с согласованной нагрузкой, третье — с входным преобразователем линии задержки, а четвертое плечо является выходом генератора. Линия задержки содержит ферритовую пленку, расположенную на двух узкополосных преобразователях, которые размещены на диэлектрической подложке с проводящим основанием, в котором выполнена поперечная щель на одинаковом расстоянии от каждого преобразователя. В щели на диэлектрической подложке размещена дополнительная плоская управляющая катушка, 2 ил. тоты, сложность настройки и сужение диапазона перестройки генератора по частоте из-за введения сумматора, вносящего дополнительный фазовый сдвиг в кольце генератора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является перестраиваем ый генератор С ВЧ на магнитостатических волнах(МСВ), содержащий линию задержки, выполненную на ферритовой пленке,.которая установлена во внешнем однородном поле электромагнита и расположена на двух идентичных многоэлементных узкополосных входном и выходном преобразователях, размещенных на диэлектрической подложке, с проводящим основанием, при этом входной преобразователь соединен с входом широкополосного

1734187 усилителя, выход которого подключен к первому плечу направленного ответвителя, второе плечо которого соединено с согласованной нагрузкой, третье — с входным преобразователем, а четвертое является выходным.

Недостатком данного генератора является узкий диапазон перестройки его частоты, обусловленный срывами генерации в точках рабочего диапазона, где одновременно не выполняются условия баланса фаз и амплитуд, а также скачки частоты.

Цель изобретения — расширение диапазона перестройки без срывов и скачков частоты генерации.

Указанная цель достигается тем, что в перестраиваемом генераторе СВЧ, содержащем линию задержки, выполненную на ферритовой пленке, которая установлена во внешнем однородном поле электромагнита и расположена на идентичных многоэлементных узкополосных входном и выходном преобразователях, оазмещенных на диэлектрической подложке с проводящим основанием, при этом выходной преобразователь соединен с входом микрополосного усилителя, выход которого подключен к первому плечу направленного ответвителя, второе плечо которого соединено с согласованной нагрузкой, третье — с входным преобразователем, а четвертое является выходным, в проводящем основании . диэлектрической подложки линии задержки выполнена поперечная щель, стороны которой расположены на одинаковом расстоянии от входного и выходного преобразователей, в щели симметрично относительно ферритовой пленки установлена дополнительно введенная плоская управляющая катушка, подключенная к источнику управляющего тока, при этом расстояние между преобразователями 1, период многоэлементных преобразователей р и внешние размеры сторон плоской управляющей катушки 0 и I удовлетворяют соотношениям:

2 р < (0,5 L;

D >41;

D> 2а, где а — апертура преобразователей; D — максимальный линейный размер стороны катушки, в направлении, перпендикулярном распространению магнитостатической волны.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый генератор отличается наличием дополнительно введенной в поперечную щель, выполненную в проводящем основании диэлектрической подложки плоской управляющей

55 катушки, подключенной к источнику тока, позволяющей, при предлагаемых расположении и соотношениях размеров конструкции за счет создания локального магнитного поля в области ферритовой пленки, одинаково удаленного от входного и выходного преобразователей, объединить в одном элементе функции линии задержки и фазокорректирующей цепочки, что позволяет достигнуть поставленную цель.

Кроме того, обеспечивается упрощение настройки на центральную частоту полосы пропускания, повышение линейности первстройки и равномерности выходной мощности при сохранении высокой стабильности частоты, минимальных затратах энергии и габаритах генератора, без усложения его конструкции. Предложенное техническое решение позволяет использовать в широкой полосе частот один генератор вместо нескольких генераторов с узкой полосой перестройки. Все это свидетельствует о получении существенного экономического эффекта.

На фиг.1 схематично показан перестраиваемый генератор СВЧ; на фиг.2 — то же, вид снизу.

Перестраиваемый генератор СВЧ содержит линию задержки, выполненную на ферритовой пленке (ФП) 1, которая однородно намагничена по всей поверхности внешним магнитным полем и установлена на диэлектрической подложке (ДП) 2. На поверхности диэлектрической подложки 2, прилегающей к ферритовой пленке 1, выполнены идентичные многоэлементные узкополосные входной 3 и выходной 4 преобразователи (например, меандровые) с периодом р и апертурой а, На противоположной поверхности ДП 2 нанесено проводящее основание 5, в котором в среднем сечении выполнена поперечная щель шириной h. В этой щели симметрично относительно вертикальной оси установлена планарная прямоугольная управляющая катушка с максимальными линейными размерами внешних проводников D и I, где 0— размер проводника катушки, перпендикулярный направлению распространения

МСВ (проводник с размером D установлен параллельно полоскам входного и выходного преобразователей).

Управляющая катушка установлена симметрично относительно ферритовой пленки, Для работы перестраиваемого генератора в широком диапазоне частот без срывов генерации размеры управляющей катушки, расстояние между преобразователями L и их апертура удовлетворяют соотношениям2р< 05L;0>4I;D> 2а.

1734187

Выводы управляющей катушки 6 соединены с управляющим источником тока (на фигурах не показан), Выходной преобразователь 4 соединен с входом широкополосного усилителя 7, выход которого подключен к первому плечу направленного ответвителя (НО) 8, второе плечо НО 8 соединено с согласованной нагрузкой 9, третье плечо — с входным преобразователем 3, а четвертое плечо НО 8 является выходом перестраиваемого генератора СВЧ, Однородное магнитное поле во всей ферритовой пленке 1 создается с помощью внешнего электромагнита (на фигурах не показан), поперечные размеры полюсов которого превышают поперечные размеры ферритовой пленки. Локальное магнитное поле в ФП 1 обеспечивается управляющей катушкой 6.

Перестройка генератора по частоте достигается соответствующим изменением магнитных полей электромагнита и управляющей катушки 6. Эти внешние магнитные поля направлены нормально плоскости ФП 1, что обеспечивает работу ЛЗ на прямых объемных (ПО)МСВ.

Внешнее магнитное однородное поле

Но создано с помощью управляемого током электромагнита, в котором для уменьшения мощности управления полюсные наконечники выполнены комбинированными и содержат самарий-кобальтовое основание и шайбы из магнито-мягкого материала.

Перестраиваемый генератор СВЧ работает следующим образом.

Колебания на выходе генератора с частотой 4 существуют, если на этой частоте в замкнутом кольце генератора выполнены условия баланса амплитуд и фаз.

Баланс амплитуд обеспечивается выбором необходимого коэффициента усиления широкополосного усилителя СВЧ 7, компенсирующего потери в цепи обратной связи (для избежания черезмерного усиления в усилителе генераторы конструируются так, чтобы генерация происходила на частоте, лежащей в полосе, ограниченной уровнем 3 д Б).

Баланс фаз достигается, когда суммарный фазовый набег

p=pBs +pyc +ps =2лп п=1,N, где pris, pyc, ps — представляют собой фазовые набеги соответственно в линии задержки (p» ), работающей на ПО МСВ; усилителе (py ) и других элементах (ps ), включенных в цепь обратной связи (направленном ответвителе 8, соединительных линиях и т,д), Узкополосный входной преобразователь 3 в рабочем диапазоне частот форми5

55 рует в ФП1 MCB с постоянным значением волнового числа, что обусловливает постоянство фазового набега в ЛЗ.

Фазовые набеги в усилителе 7 и вспомогательных элементах практически линейно растут с повышением частоты генерации, в результате чего изменяется суммарный.фазовый набег при перестройке.

Изменение суммарного фазового набега приводит к тому, что в полосе пропускания ЛЗ перестают выполняться условия баланса фаз и генерация срывается.

Введение управляющей катушки 6, создающей локальное поперечно-однородное магнитное поле, позволяет в части ФП1, равноудаленной от преобразователей 3 и 4, изменить значение волнового числа, а следовательно, и суммарный фазовый набег в

ЛЗ так, чтобы дополнительный фазовый набег в усилителе 7 и вспомогательных элементах на произвольной частоте в диапазоне перестройки генератора был скомпенсирован, что обеспечивает одновременное выполнение условий баланса фаз и амплитуд, т.е. часть ЛЗ, где установлена управляющая катушка 6 выполняет роль управляемого фазовращателя, который является неминимально-фазовой цепью, так как в нем при указанных соотношениях размеров конструкции устранено влияние на модуль коэффициента передачи

ЛЗ. Для обеспечения требуемой компенсации фазового набега в цепи обратной связи генератора на заданной частоте управляющая катушка 6 подключена к источнику тока, ток которого определяется величиной внешнего поля (значением тока) электромагнита, создающего однородное поле во всей ФП 1, и изменяется по закону, получаемому в результате измерений ФЧХ усилителя 7 и дополнительных элементов кольца обратной связи.

Для исключения влияния управляющей катушки 6 на процессы распространения

MCB ее шаг выбирается отличающимся от периода преобразователей. Расстояние от боковых сторон катушки 6 до соответствующих торцов щели в проводящем основании

5 должно превышать величину, равную пяти шагам управляющей катушки 6.

Формула изобретения

Перестраиваемый генератор СВЧ, содержащий линию задержки; выполненную на ферритовой пленке, которая установлена во внешнем однородном поле электромагнита и расположена на двух идентичных многоэлементных узкополосных входном и выходном преобразователях, размещенных на диэлектрической подложке с проводящим основанием, при этом выходной преоб1734187 разователь соединен с входом широкополосного усилителя, выход которого подключен к первому плечу направленного ответвителя, вторОе плечо которого соединено с согласованной нагрузкой, третье — с 5 входным преобразователем, а четвертое является выходным, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью расширения диапазона перестройки без срывов и скачков частоты генерации, в проводящем основании 10 диэлектрической подложки линии задержки выполнена поперечная щель, стороны которой расположены на одинаковом расстоянии от входного и выходного преобразователей и в которой симметрично 15 относительно ферритовой пленки на диэлектрической подложке установлена дополнительно введенная плоская управляющая катушка, которая подключена к источнику управляющего тока, при этом расстояние между преобразователями L, период многоэлементных преобразователей р и внешние размеры сторон плоской управляющей катушки D и! удовлетворяют соотношениям

2р< I (05L, 0>41и0>2а, где а — апертура каждого преобразователя, 0 — размер стороны плоской управляющей катушки в направлении, перпендикулярном распространению магнитостатической волны.

Составитель Н. Болдырева

Редактор Г. Мозжечкова Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец

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

Заказ 1675 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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