Свч-усилитель

 

(19)SU(11)788994(13)A1(51)  МПК ⁵    _H01J25/58(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СВЧ-УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при разработке СВЧ усилителей с широкополосным подавлением побочных колебаний. Известен СВЧ усилитель, содержащий основную замедляющую систему спирального типа и дополнительную замедляющую систему прямой волны, выполненную в виде гребенки. Дополнительная замедляющая система настроена на частоту побочных колебаний на обратной волне и обеспечивает их подавление в узкой полосе частот. Недостатком известного устройства является узкополосность подавления побочных видов колебаний. Прототипом данного изобретения является СВЧ усилитель, содержащий основную периодическую замедляющую систему, выполненную в виде системы прямой волны, и связанную с ней дополнительную периодическую замедляющую систему. Дополнительная замедляющая система настроена на частоту побочных колебаний на обратной волне и обеспечивает их подавление в узкой полосе частот вблизи этой частоты. Недостатком известного устройства является узкополосность подавления коротковолновых побочных колебаний. Целью изобретения является широкополосное подавление коротковолновых побочных колебаний. Цель достигается тем, что дополнительная периодическая замедляющая система выполнена в виде системы обратной волны и нагружена на поглотитель СВЧ энергии, полоса пропускания дополнительной системы совмещена с частотным диапазоном, расположенным между коротковолновыми границами рабочей полосы частот и полосы пропускания основной замедляющей системы, причем отношение периода основной замедляющей системы к периоду дополнительной замедляющей системы выбрано из условия 1/α= (2Π-ϕ₂)/ϕ₁, где α - отношение периода основной замедляющей системы к периоду дополнительной замедляющей системы; ϕ₁- фазовый сдвиг волны на ячейку в основной замедляющей системе; ϕ₂- фазовый сдвиг волны на ячейку в дополнительной замедляющей системе. На фиг. 1,2,3,4 представлены поперечные сечения СВЧ усилителя с замедляющими системами различных типов. На фиг. 1 изображен усилитель с основной замедляющей системой типа "лестница в π -волноводе" и дополнительной - типа штыревой со связками; на фиг. 2 - те же типы замедляющих систем с иным расположением; на фиг. 3 - основная замедляющая система та же, дополнительная - встречные штыри; на фиг. 4 - основная - одна из штыревых замедляющих систем, дополнительная - встречные штыри. Усилитель содержит основную замедляющую систему 1, состоящую из штырей 2, волновода 3 с выступом 4, впадиной 5 и боковыми стенками 6, дополнительную замедляющую систему 7, содержащую штыри 8, связки 9 и стенки 10, отверстия связи 11, элементы связи 12, отрицательный электрод 13. В качестве примера конкретного исполнения выбран усилитель прямой волны М-типа. На фиг. 1 дополнительная замедляющая система 7 размещена с внешней стороны волновода 3 и связана с основной замедляющей системой типа "лестница в π-волноводе" с помощью элементов связи 12 через отверстия связи 11. Пунктиром показаны различные варианты выполнения связи между системами, отличающиеся степенью взаимного влияния основной 1 и дополнительной 7 замедляющих систем. Этот вариант устройства позволяет легко подобрать на "холодных" измерениях размеры и поглощение СВЧ сигналов в дополнительной замедляющей системе 7 и степень связи между системами. На фиг. 2 дополнительная замедляющая система размещена в выступе 4 волновода 3, а связи между системами осуществляются через электромагнитное поле волновода 3. При этом поперечные размеры усилителя не увеличиваются. На фиг. 3 и 4 в качестве дополнительной замедляющей системы 7 использована встречноштыревая замедляющая система, укрепленная на стенке волновода 3. Показаны возможные положения системы 7 относительно основной системы 1, различающиеся габаритами устройства и сложностью настройки. На фиг. 4 представлен вариант усилителя с малыми поперечными размерами, в основной замедляющей системе 1 которого использованы штыри 2 π-образной формы. В этом варианте дополнительная замедляющая система 7 размещена вблизи концевых участков штырей 2 замедляющей системы 1, требуемая связь подбирается при изменении зазора между системами. Буквами λ₁ и λ₂ обозначены коротковолновые границы полосы пропускания замедляющих систем и рабочей полосы усилителя соответственно. Полоса рабочих длин волн заштрихована. Усилитель работает на нулевой гармонике штыревой замедляющей системы, обладающей положительной дисперсией ("прямая" волна). Для рабочего сигнала характеристики основной замедляющей системы практически не изменяются, так как в рабочей полосе частот усилителя дополнительная замедляющая система имеет полосу непропускания. Дополнительная замедляющая система на основной гармонике обладает отрицательной дисперсией. Перекачка в нее энергии побочных колебаний на волнах в области λ₁-λ₂ обеспечивается равенством или близостью значений фазовых скоростей в обеих системах в широкой полосе частот при выборе периода дополнительной замедляющей системы в соответствии с приведенным соотношением. Благодаря связи между системами колебания на длинах волн в области λ₁-λ₂ оказываются нагруженным на поглотитель СВЧ энергии. Размещение полосы пропускания дополнительной замедляющей системы в области λ₁-λ₂ обеспечивается расчетами по известным соотношениям и дополнительной корректировкой на "холодных" измерениях по обычной методике. Представленные на фиг. 1-4 конструктивные варианты выполнения устройства учитывают различия требований к усилителю по габаритам, а также доступность настройки дополнительной системы на нужный диапазон волн на холодных измерениях и обеспечение необходимой связи между замедляющими системами. Так как дисперсионная характеристика дополнительной замедляющей системы может быть выполнена идентичной характеристике основной замедляющей системы во всей полосе λ₁-λ₂ за исключением области, примыкающей к λ₂, фазовые скорости волн могут быть получены равными в указанной полосе. Таким образом, устройство обеспечивает расширение полосы подавления коротковолновых побочных колебаний по сравнению с прототипом. (56) Патент США N 3335314, кл. 315-36, опублик. 08.08.67. Авторское свидетельство СССР N 453986, кл. H 01 J 23/26, 18.12.72.

Формула изобретения

СВЧ-УСИЛИТЕЛЬ, содержащий основную периодическую замедляющую систему, выполненную в виде системы прямой волны, и связанную с ней дополнительную периодическую замедляющую систему, отличающийся тем, что, с целью широкополосного подавления коротковолновых побочных колебаний, дополнительная периодическая замедляющая система выполнена в виде системы обратной волны и нагружена на поглотитель СВЧ энергии, полоса пропускания дополнительной системы совмещена с частотным диапазоном, расположенным между коротковолновыми границами рабочей полосы частот и полосы пропускания основной замедляющей системы, причем отношение периода основной замедляющей системы к периоду дополнительной замедляющей системы выбрано из условия 1/α=
где α - отношение периода основной замедляющей системы к периоду дополнительной замедляющей системы;
ϕ₁ - фазовый сдвиг волны на ячейку в основной замедляющей системе;
ϕ₂ - фазовый сдвиг волны на ячейку в дополнительной замедляющей системе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4