Свч-генератор

 

Использование: в технике СВЧ, в приемно-передающих устройствах. Сущность изобретения: СВЧ-генератор с объемным резонатором содержит транзисторный усилитель с входными и выходными микрополосковыми линиями передачи, расположенными на основании стабилизирующего цилиндрического резонатора,диаметр D и высота Н которого удовлетворяет соотношеD Ј2 н (0,17 ... 0,27) D, где f -. нию nf частота; с - скорость света; т/n первый корень функции Бесселя первого порядка, боковая стенка резонатора снабжена кольцевой проточкой не полной высоты, внутри которых размещены элементы связи, узел перестройки частоты расположен на расстоянии (0,25 ... 0,35) D от одного из элементов связи.2 ил. СО С

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 В 5/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

К ПАТЕНТУ

И

М (21) 4836015/09 (22) 20.04,90 (46) 07.01,93, Бюл. N 1 (71) Московский государственный педагогический институт им. В.И.Ленина (72) А,А.Карачев, Б.А.Асташкевич и С.M.Mçлахов (73) А,А.Карачев, Б.A.Àñòàøêåâè÷ и С.M.Малахов (56) Заявка Японии N 61-19267, кл. Н 03 В 5/18, опублик. 1986, Радиотехника, 1989, N 1, с, 27 — 29, (54) СВЧ-ГЕНЕРАТОР (57) Использование: в технике СВЧ, в приемно-передающих устройствах. Сущность изобретения: СВЧ-генератор с объемным

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в радиотехнических системах сверхвысоких частот в качестве малошумящего гетеродина, Известны конструкции микрополосковых автогенераторов (АГ) на СВЧ-транзисторах, в которых для стабилизации частоты колебаний используют диэлектрические резонаторы (ДР) со структурой поля типа

Ноц . Стабилизированные АГ часто строятся на основе усилителя, охваченного цепью полох;ительной обратной связи, в которую включен ДР. При таком способе включения резонатор шунтируется как со стороны входа, так и выхода усилителя, что приводит к снижению нагруженной добротности колебательной системы, Особенно сильно последний эффект проявляется при использовании ДР, расположенного вблизи микрополосковых линий (МПЛ), БЫ,, 1787312 А3 резонатором содержит транзисторный усилитель с входными и выходными микрополосковыми линиями передачи, расположенными на основании стабилизирующего цилиндрического резонатора, диаметр D u высота Н которого удовлетворяет соотношению 0= —, Н =(0,17... 0,27) О, где1—

C è11

mf частота; с — скорость света; р1 — первый корень функции Бесселя первого порядка, боковая стенка резонатора снабжена кольцевой проточкой не полной высоты, внутри которых размещены элементы связи, узел перестройки частоты расположен на расстоянии (0,25 ... 0,35) 0 от одного из элементов связи. 2 ил.

Из известных АГ наиболее близким по технической сущности является автогенератор, содержащий усилитель на ПТ, выполненный по схеме с заземленным истоком, и

ДР, размещенный в непосредственной близости от отрезков МПЛ, подключенных к стоку и затвору транзистора.

К недостаткам конструкции можно отнести следующее, Уменьшение усиления ПТ с ростом частоты приходится компенсировать путем увеличения связи ДР с входом и выходом усилителя. Усиление связи достигается за счет уменьшения расстояния между ДР и МПЛ. Г1ри этом наблюдается резкое падение добротности резонатора и затрудняется настройка генератора, поскольку незначительное смещение ДР приводит к заметному измене:4ию величины Г.вязи с

МПЛ и смещению резона сной частоты колебательной системы. Применен е ДР иск1787312

20

50

55 лючает воэможность перестройки частоты генерации в широких пределах, Целью изобретения является повышение стабильности частоты и выходной мощности при одновременном расширении диапазона перестройки частоты АГ, Кроме того, упрощается настройка автогенератора.

Поставленная цель достигается тем, что в СВЧ-генераторе, содержащем транзисторный усилитель с входной и выходной микрополосковйми линиями передачи, к которым через Нервь1й и второй элементы связи подключен стабилизирующий резонатор с узлом перестройки частоты, стабилизирующий резонатор выполнен в виде металлического цилиндра, диаметр D и высота Н которого выбрань1 из условий

D = с у»/(л ф Н = (0,17 ... 0,27) О, где f — частота, с — скорость света; первый корень функции Бесселя первого порядка, первый и второй элементы связи расположены симметрично относительно продольной оси стабилизирующего резонатора и выполнены в виде полуцилиндрических проточек -в его боковой стенке, внутри которых размещены введенные отрезки проводников, гальванически соединенные с входной и выходной микрополосковыми линиями передачи соответственно, а узел перестройки частоты расположен на расстоянии (0,25 ... 0,35) О от одного из элементов связи и выполнен с возможностью перемещения вдоль. продольной оси стабилизирующего резонатора, Сам транзисторный усилитель с входной и выходной микрополосковрми линиями передачи расположен на торце металлического цилиндра.

Для получейия низкого ТКЧ-генератора стабилизирующий резонатор может быть выполнен из суперинвара, Предлагаемый резонатор имеет более высокую добротность, чем ДР, резонаторы на основе отрезков прямоугольного волновода и резонаторы с радиальным типом колебания, Предложенный способ связи МПЛ с резонатором позволяет получить сильную связь без ухудшения собственной добротности резонатора, Экспериментально было получено ослабление порядка 3 дБ при включении резонатора на проход в микрополосковую линию без ухудшения его собственной добротности. Этот эффект может быть объяснен тем, что элементы связи не нарушают структуру поля в резонаторе и не вносят со своей стороны дополнительные потери. Благодаря этому не происходит трансформация энергии основного типа колебания в энергию высших типов волн на элементах связи, что является основной причиной падения собственной добротности резонаторов при увеличении связи с внешними цепями.

Добротность резонатора, а значит и стабильность частоты колебаний генератора зависят от отношения Н /О. При Н /О < 0 17 добротность резонатора падает более чем на 30;(, по сравнению с максимально достижимым значением. С ростом отношения

Н/О возрастание добротности замедляется. Увеличение Н/D сверх 0,27 может дать выигрыш в добротности резонатора порядка 5 — 7 7, Однако при этом возникает опасность появления в рабочей полосе усилителя резонансов на колебаниях другого типа, что может привести К перескоку часто-. ты и мощности колебаний АГ.

Переход к объемному резонатору предлагаемой конструкции позволяет существенно расширить диапазон механической перестройки частоты существенно расширить диапазон механической перестройки частоты автогенератора и исключить возможность перескоков частоты при перестройке. B описанной конструкции АГ удалось получить широкую полосу частот вблизи рабочей, свободную от дополнительных резойансов. Это связано с тем, что колебания Н-типов не возбуждаются описанными элементами связи, а наиболее близкие по частоте к рабочей моде колебания типа Е0» Е 010 Е210 имеют частоты, далеко отстоящие от диапазона перестройки АГ (fEo» =1,64 fE»o, fEo o = 0,65 fE«o.

fF21o = 1,3 fE»o). При введении в резонатор в качестве элемента перестройки керамического или металлического винта перестраиваются одновременно все моды резонатора. Однако скорость перестройки частоты колебания типа Е010 приблизительно совпадает со скоростью частоты рабочего типа Е»о, а скорость перестройки частоты колебания Ezlo приблизительно в 10 раз меньше, Последнее связано с тем, что элемент перестройки сказывается в уз- ле электрического поля колебания Е 1о. Если расстояние до элемента перестройки будет больше, чем 0,35 О, то диапазон перестройки частоты АГ уменьшится более чем на 30 Д из-за того, что элемент перестройки удалится от пучности электрического поля рабочего колебания. Если расстояние до элемента перестройки будет меньше 0,25 О, то резко возрастет скорость перестройки частоты колебания Е2 о.

Эта частота может попасть в полосу усиле1787312 ния усилителя и вызвать перескок частоты

АГ, что равносильно отказу последнего, При размещении элемента перестройки на расстоянии (0,25 ... 0,35) D от одного из элементов связи можно обеспечить перестройку частоты АГ более чем на 20 7ь беэ опасности перескоков частоты, На фиг, 1 схематично изображен автогенератор (АГ) на полевом транзисторе; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг, 1.

АГ состоит из усилителя на flTSLU 1 типа

ЗП604 В. Транзистор вместе с микрополосковыми шлейфами на затворе и стоке укреплен на металлическом основании 2, которое одновременно является верхней крышкой объемного резонатора .3, С помощью емкостей С> и Сг собственно усилитель связан с МПЛ, которые, в свою очередь подключены к резонатору с помощью элементов связи, Элементы связи состоят из полуцилиндрических проточек 4 в боковых стенках резонатора, Внутои проточек проходят тонкие проводники в прикрепленные одним концом к нижней крышке 5, вторым — к МПЛ 7, В верхней крышке резонатора 2 сделаны отверстия 8 диаметром приблизительно 3 d< (do — диаметр проводника 6), через которые проходят проводники элементов связи.

Перестройка частоты производится введением в объем резонатора винта 9, выполненного из керамики с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости, Съем полезной мощности осуществляется через МПЛ 10, связанную с АГ через емкостной зазор.

Аг работает следующим образом.

Коэффициент усиления транзисторного каскада Ку и коэффициент передачи р кольца обратной связи, в которую включен резонатор, выбирают такими, чтобы обеспечить .условие самовозбуждения АГ

К„ф> 1.

Длины МПЛ и дополнительных реактивных шлейфов выбираются такими, чтобы набег фазы в кольце обратной связи был кратен 2П на рабочей частоте резонатора

py + p = 2 л и (и = 1,...).

После подачи напряжения на такой АГ в нем установятся колебания на частоте резонатора. Поскольку полоса усиления транзисторного усилителя на верхнем краю

5 СВЧ-диапазона не превышает 10 -20 $, то опасность возникновения каких-либо дополнительных колебаний практически отсутствует. В пределах полосы усиления транзисторного каскада частоту можно пе10 рестраивать с помощью диэлектрического винта 9, (фиг, 1).

Формула изобретения

1,. СВЧ-генератор, содержащий транзисторный усилитель с входной и выходной

15 микрополосковыми линиями передачи, к которым через первый и второй элементы связи подключен стабилизирующий резонатор с узлом перестройки частоты, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения

20 стабильности частоты и выходной мощности при одновременном увеличении диапазона механической перестройки частоты, стабилизирующий резонатор выполнен в виде металлического цилиндра, диаметр 0

25 и высота Н которого выбраны из условия

D = — —; Н =(0,17 — 0,27) D, xf где f -частота; с — скорость света;

30 — первый корень функции Бесселя первого порядка, первый и второй элементы связи расположены симметрично относительно продольной оси стабилизирующего резонатора и выполнены в виде полуцилин35 дрических проточек в его боковой стенке, внутри которых размещены введенные от- . резки проводников, гальванически соединенные с входной и выходной микрополосковыми линиями передачи соответственно, 40. а узел перестройки частоты расположен на расстоянии (0,25 — 0,35) D от одного из элементов связи и выполнен с возможностью перемещения вдоль продольной оси стабилизирующего резонатора.

45 2, СВЧ-генератор по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что транзисторный усилитель с входной и выходной микрополосковыми линиями передачи расположен на торце металлического цилиндра.

1787312

4и8. 7

Составитель А, Карачев

Техред M.Moðãåíòýë Корректор Н. Гунько

Редактор

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

Заказ 275 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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