Умножитель частоты

 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот. Умножитель частоты содержит каскадно соединенные входной и выходной микрополосковые фильтры и варакторные диоды,включенные параллельно им. Выходной резонатор входного фильтра является одновременно входным резонатором выходного фильтра, одна или обе половины его полоскового проводника замкнуты на землю через варакторные диоды. Первая резонансная частота выходного резонатора входного фильтра равна частоте входной мощности, вторая резонансная частота равна частоте выходной мощности. Первая резонансная частота входного резонатора входного фильтра равна частоте входной мощности, третья резонансная частота выше частоты выходной мощности, а входная мощность поступает в него в точке узла напряжения на частоте второго резонанса. Вторая резонансная частота выходного резонатора выходного фильтра равна частоте выходной мощности, а выходная мощность снимается с резонатора в точке узла напряжения на частоте входной мощности. Первая резонансная частота выходного резонатора выходного фильтра равна частоте выходной мощности. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот.

Известен утроитель частоты [1], в котором входная мощность поступает к векторному диоду по коаксиальной входной линии, которая через боковую стенку высовывается в выходной волновод. Токи утроенной частоты, генерируемые диодом, возбуждают распространяющиеся поля в волноводе, один конец которого используется в качестве выхода. На другом конце волновода имеется подвижный закороченный поршень для тонкой подстройки выхода. При этом частота среза волновода выше основной частоты и частоты второй гармоники. Поэтому волновод представляет собой фильтр верхних частот. На коаксиальной линии расположена радиальная ловушка. Ловушка образует разрыв в линии на утроенной частоте, предотвращая тем самым попадание утроенной частоты на вход. Положение этой ловушки по отношению к диоду выбирается так, чтобы настроить реактанс диода на выходную частоту. Емкость варакторного диода и индуктивность выбираются такими, чтобы диод был настроен в последовательный резонанс на второй гармонике, замыкая тем самым ток холостой частоты. Недостатком ускорителя частоты [1] является его громоздкость и сложность конструкции.

Наиболее близким аналогом является учетверитель частоты [2], содержащий варакторный диод, цепь автоматического смещения, входной микрополосковый фильтр нижних частот и выходной микрополосковый полосно-пропускающий фильтр.

Недостатком учетверителя частоты [2] является его громоздкость.

Изобретение направлено на уменьшение числа элементов умножителя частоты за счет более эффективного их использования. Техническим результатом изобретения является уменьшение умножителя частоты.

Предлагаемый умножитель частоты содержит каскадно соединенные входной и выходной микрополосковые фильтры и варакторные диоды, включенные параллельно им.

Предлагаемый умножитель частоты отличается от наиболее близкого аналога тем, что выходной резонатор входного фильтра является одновременно входным резонатором выходного фильтра, одна или обе половины его полоскового проводника замкнуты на землю через варакторные диоды. Первая резонансная частота выходного резонатора входного фильтра равна частоте входной мощности, а вторая резонансная частота равна выходной мощности.

Кроме того, первая резонансная частота входного резонатора входного фильтра равна частоте входной мощности, третья резонансная частота расположена выше частоты выходной мощности, а входная мощность поступает в него в точке узла напряжения на частоте второго резонанса. Первая резонансная частота выходного резонатора выходного фильтра равна частоте выходной мощности, или вторая резонансная частота равна частоте выходной мощности, и при этом выходная мощность снимается с резонатора в точке узла напряжения на частоте входной мощности.

Все указанные отличительные признаки направлены на получение технического результата.

На чертеже изображена схема умножителя частоты, выполненного на трех микрополосковых резонаторах.

Умножитель частоты содержит каскадно соединенные входной и выходной микрополосковые фильтры и варакторные диоды 1, включенные параллельно им. Выходной резонатор 2 входного фильтра является одновременно входным резонатором выходного фильтра. Обе половины его полоскового проводника замкнуты на землю через варакторные диоды 1. Первая резонансная частота выходного резонатора 2 равна частоте входной мощности, а вторая резонансная частота равна частоте выходной мощности.

Кроме того, первая резонансная частота входного резонатора 3 входного фильтра равна частоте входной мощности, третья резонансная частота расположена выше частоты выходной мощности, а входная мощность поступает в него в точке узла напряжения на частоте второго резонанса.

Вторая резонансная частота выходного резонатора 4 выходного фильтра равна частоте выходной мощности, и выходная мощность снимается с резонатора в точке узла напряжения на частоте входной мощности, или первая резонансная частота выходного резонатора 4 выходного фильтра равна частоте выходной мощности.

Умножитель частоты в зависимости от ширины полосы частот входной и выходной мощности может содержать на входе и выходе емкости связи 5 и 6. Кроме того, в зависимости от типа используемого варакторного диода умножитель может иметь цепь автоматического смещения.

Равенство первой резонансной частоты резонатора 3 частоте входной мощности, которой резонансной частоты частоте выходной мощности достигается уменьшением ширины центральной части полоскового проводника [3].

Умножитель частоты работает следующим образом.

Входная мощность, проходя через фильтр, поступает в его выходной резонатор 2, нагруженный на варакторный диод 1. Варакторный диод 1, являясь нелинейным элементом, генерирует СВЧ-колебания на частотах, кратных частоте входной мощности. Резонатор 2 из всех колебаний кратных частот выделяет только те колебания, частоты которых совпадают с его резонансными частотами. Таких частот две: частота входной мощности и частота выходной мощности. Колебания на других кратных частотах подавляются резонатором 2. Выходная мощность проходит через выходной фильтр и выходит на преобразователи частоты.

Подавление утечки этой мощности через выходной фильтр усиливается наличием узла напряжения на входе входного резонатора 3. Подавление входной мощности на выходе умножителя усиливается наличием узла напряжения на выходе выходного резонатора 4 или отсутствием резонансных частот в резонаторе 4 ниже частоты выходной мощности.

Кондуктивное подключение крайнего резонатора микрополоскового фильтра к линии передачи в точке узла напряжения эквивалентно введению в СВЧ-тракт дополнительного режектируемого четвертьволнового шлейфа.

Источники информации: 1. СВЧ-полупроводниковые приборы и их применение. Под ред. Г.Уотсона. - М.: Мир, 1972, с. 279.

Проектирование радиопередающих устройств СВЧ. Под ред. Г.М.Уткина. - М.: Сов. радио, 1979, с. 121.

Формула изобретения

1. Умножитель частоты, содержащий каскадно соединенные входной и выходной микрополосковые фильтры, в которых выходной резонатор входного фильтра одновременно является входным резонатором выходного фильтра, к одному или обоим его концам подключены варакторные диоды, замкнутые на землю, его первая резонансная частота равна частоте входной мощности, отличающийся тем, что вторая резонансная частота выходного резонатора входного фильтра равна частоте выходной мощности.

2. Умножитель по п.1, отличающийся тем, что первая резонансная частота входного резонатора входного фильтра равна частоте входной мощности, третья резонансная частота выше частоты выходной мощности, а вход умножителя расположен в точке узла напряжения на частоте выходной мощности.

3. Умножитель по п.1, отличающийся тем, что вторая резонансная частота выходного резонатора выходного фильтра равна частоте выходной мощности, а выходная мощность снимается с резонатора в точке узла напряжения на частоте входной мощности.

4. Умножитель по п.1, отличающийся тем, что первая резонансная частота выходного резонатора выходного фильтра равна частоте выходной мощности.

РИСУНКИ

Рисунок 1