Свч-модулятор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)л Н 01 P 1/11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4809083/09 (22) 02.04.90 (46) 15.06.92, Бюл. ¹ 22 (71) Самарский электротехнический институт связи (72) Ю. Н. Полухин, С. В. Беляков и Е, Н.

Шта нова (53) 621.376,4(088.8) (56) Кисляковский А. В., Кущ С. Н„Кабаков

Л. Т. Селективный вопноводный модулятор.

Изв. вузов СССР. — Радиоэлектроника, 1972, т, ХУ, № 9, с, 1179 — 1182.

Дерюгин И, А., Кущ П.С„Стрижевский

В. Л. Ферритовые СВЧ-модуляторы на ферромагнитном резонансе. — Радиотехника, 1967, т, 32, ¹ 6., с. 81 — 86.

Изобретение относится к радиотехнике

СВЧ и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре для амплитудной модуляции СВЧ-колебаний, Наиболее близким к изобретению является СВЧ-модулятор, содержащий магнитную систему, расположенный в ее зазоре прямоугольный волновод с гиромагнитным резонатором, охваченным спиральной катушкой, установленной параллельно широким стенкам прямоугольного волновода и подключенной к генератору управляющего тока.

Недостатком известного СВЧ-модулятора является высокий уровень нелинейных искажений, что обусловлено формой модуляционной характеристики.. Ы,, 1741192 А1 (54) СВЧ-МОДУЛЯТОР (57) Изобретение может быть использовано для амплитудной модуляции сигналов в контрольно-измерительной СВЧ-аппаратуре, Цель изобретения — уменьшение нелинейных искажений, Устройство содержит магнитную систему 1 для подмагничивания гидромагнитного резонатора 3, который со спиральной катушкой 4, изменяющей по закону модуляции ее поле подмагничивания, размещен в прямоугольном волноводе 2. Реактивный шунт 6 при определенных размещении и параметрах гиромагнитного резонатора 3 позволяет реализовать S-образную модуляционную характеристику с расширенным линейным рабочим участком, что позволяет снизить нелинейные искажения модулированного сигнала, а также уровень его средних потерь. 3 ил.

Цель изобретения — уменьшение нелинейных искажений.

Цель достигается тем, что в СВЧ-модулятор введен реактивный шунт, установленный с возможностью регулировки в середине широкой стенки прямоугольного волновода на расстоянии четверти длины волны от гиромагнитного резонатора, гиромагнитный резонатор установлен в области

СВЧ-магнитного поля эллиптической поляризации с левым относительно направления поля магнитной системы вращением, коэффициент эллиптичности е СВЧ-магнитного поля в месте расположения гиромагнитного резонатора выбран в пределах я = -(0,150,35), а коэффициент связи Р гидромагнитного резонатора с и ря моугол ьн ы м волноводом выбран в пределах е= 1-3, о

1 !

,фз

О >

1741192

На фиг, 1 показано устройство СВЧ-модулятора, продольное сечение на фиг. 2— сечение А — А на фиг, 1; на фиг. 3 — S-образная модуляционная характеристика и формирование выходного сигнала., СВЧ-модулятор (фиг, 1, 2) содержит магнитную систему 1, расположенный в ее зазоре прямоугольный волновод 2 с гиромагнитным резонатором 3 из монокристалла феррита, охваченным спиральной катушкой 4, установленной параллельно широким стенкам прямоугольного волновода 2 и подключенной к генератору 5 управляющего тока. В прямоугольный волновод 2 введен реактивный шунт 6, установленный с возможностью регулировки в середине широкой стенки прямоугольного волновода 2 на расстоянии четверти длины волны от гиромагнитного резонатора 3. Гиромагнитный резонатор 3 установлен в области СВЧ-магнитного поля эллиптической поляризации с левым относительно направления поля магнитной системы вращением, причем коэффициент эллиптичности r. СВЧ-магнитного поля в месте расположения гиромагнитного резонатора выбран в пределах я = -(0,15 — 0,35), На средней частоте рабочего диапазона прямоугольного волновода это обеспечивается при расположении гиромагнитного резонатора на расстоянии Xo=(0,54 — 0,6)а от узкой стенки прямоугольного волновода, где а — размер его широкой стенки. Коэффициент связи гиромагнитного резонатора с прямоугольным волноводом выбран в пределах P= 1 — 3, что достигается выбором диаметра и параметров гиромагнитного резонатора и поперечных размеров прямоугольного волновода, СВЧ-модулятор работает следующим образом.

Проходящий по прямоугольному волноводу 2 СВЧ-сигнал взаимодействует с гиромагнитным резонатором 3. Это взаимодействие оказывает реакцию на прошедший СВЧ-сигнал и приводит к резонансной зависимости его амплитуды от поля подмагничивания гиромагнитного резонатора Н. При подмагничивании гиромагнитного резонатора полем Н=Н,+Ь(с), которое, наряду с постоянной составляющей Нс, содержит переменную составляющую h(t), осуществляется модуляция прошедшего сигнала, Управляющее поле h(t) создается спиральной катушкой 4, подключенной к генератору 5 управляющего тока. Постоянное поле подмагничивания Но создается магнитной системой 1, Модуляционная характеристика СВЧ-модулятора совпадает с его энергетической резонансной характеристикой К(), представляющей собой зависимость коэффициента передачи по мощности

К от расстройки (= (Hp — Н) /ЬНн поля подмагничивания Н относительно его резонан5 сного значения Нр(2ЛНн — нагруженная полоса резонанса). При наличии реактивного шунта модуляционная характеристика является асимметричной функцией и имеет два экстремума; максимум Кмакс и минимум

10 К„ин, наблюдаемые при расстройках (MaKc и мин соответственно. При определенном сочетании параметров гиромагнитного резонатора и реактивного шунта реализуется

S-образная модуляционная характеристика

15 (фиг, 3), описываемая соотношением;

К(и=к,сЛ К-4/(1+ (2) (1) где Kc= К = 0,5(Кмакс+Кмин) — средний урос — .а вень;

20 ЛК= Кмакс — Кми, — размах модуляционной характеристики.

Условие реализации S-образной модуляционной характеристики (1) сводится к следующему соотношению для модуля /Г/ коэффициента отражения реактивного шунта и фазы ) этого коэффициента в точке расположения гиромагнитного резонатора:

/Г/= (/соз / — $1п f + /321 / соз2 ) / (/511 /

30 соз2 ), (2) где S11P, S21P — резонансные значения коэффициентов отражения и передачи прямоугольного волновода с гиромагнитным резонатором без реактивного шунта, которые выражаются через коэффициент связи

Р гиромагнитного резонатора с прямоугольным волноводом и коэффициент эллиптичности я CBЧ-магнитного поля в месте расположения гиромагнитного резонатора, 40 S-образная модуляционная характеристика (1) обладает следующими особенностями (фиг. 3), B точках экстремумов отклонения К от среднего уровня Кс равны друг другу (Кмакс Kc=Kc Кмин= ЛК/2), а расстройки рав45 ны по модулю и противоположны по знаку (ьмакс= ьмин= - 1). Между экстремумами лежит монотонный участок с высокой крутизной и малой нелинейностью вблизи средней точки (Кс, (c=- О), Этот участок является рабочим. Увеличение среднего уровня Кс обеспечивает уменьшение средних потерь

Lc-10lg/1/Кс/, а увеличение размаха модуляционной характеристики ЛК позволяет расширить ее рабочий участок, близкий к линейному, и благодаря этому уменьшить уровень нелинейных искажений при фиксированной глубине модуляции, Параметры Кс и ЬК растут с увеличением коэффициента связи /3, однако в области больших значе1741192 ний Р этот рост замедляется, Увеличение Р выше 3 не дает заметного увеличения К и

ЛК, выбор Р ниже 1 нецелесообразен из-за существенного снижения К и ЛК, При фиксированном значении коэффициента связин наибольшие значения параметров К и ЛК достигаются в случае расположения гиромагнитного.резонатора в СВЧ-магнитном поле эллиптической поляризации с левым относительно направления поля магнитной системы вращением, когда коэффициент эллиптичности е этого поля отрицателен и лежит в пределах e= — (0,15 — 0,35).

Размах ЛК модуляционной характеристики зависит от фазы у коэффициента отражения реактивного шунта в точке расположения гиромагнитного резонатора и достигает максимума в области y= -(40 — 50)о. При выборе параметров Р, е, у в указанных пределах модуль /Г/ коэффициента отражения реактивного шунта, необходимый для реализации S-образной модуляционной характеристики, лежит в пределах /Г/=0,55 — 0,9, В трехсантиметровом диапазоне радиоволн указанные значения у и /Г/ реализуются при выполнении реактивного шунта в виде металлического штыря диаметром 1 мм, вводимого на глубину 3 — 6 мм в прямоугольный волновод сечением 23х10 мм в центре г его широкой стенки на расстоянии четверти длины волны от гиромагнитного резонатора.

Таким образом, введение реактивного шунта и выбор параметров/3,я в указанных пределах обеспечивают реализацию СВЧмодулятора с S-образной модуляционной

5 характеристикой при высоких значениях параметров Кс, ЛК и, следовательно, при малых уровнях средних потерь и нелинейных искажений.

Формула изобретения

10 СВЧ-модулятор, содержащий магнитную систему, расположенный в ее зазоре прямоугольный волновод с гиромагнитным резонатором, охваченным спиральной катушкой, установленной параллельно широ15 ким стенкам прямоугольного волновода и подключенной к генератору управляющего тока, о тл и ч а ю шийся тем, что. с целью уменьшения нелинейных искажений, введен реактивный шунт, установленный с воз20 можностью регулировки в середине широкой стенки прямоуголЬного волновода на расстоянии четверти длины волны от гиромагнитного резонатора, гиромагнитный резонатор установлен в области СВЧ-маг25 нитного поля эллиптической поляризации с левым относительно направления поля магнитной системы вращением, коэффициент эллиптичности F. СВЧ-магнитного поля в месте расположения гиромагнитного резона30 тора выбран в пределах е =- (0,15 — 0,35), а коэффициент связи /3 гиромагнитного резонатора с прямоугольным волноводом выбран в пределах P = 1 — 3.

1741192

Составитель Ю.Полухин

Редактор М.Бандура Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 2089 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

li lJ I