СВЧ-ГЕНЕРАТОР Российский патент 1994 года по МПК H03B7/14 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к волноводам с полупроводниковым прибором в качестве активного элемента.

Известен генератор, содержащий короткозамкнутый отрезок волновода, в котором на расстоянии λ_в/4 от плоскости короткого замыкания установлен дисковый резонатор, в который включен генераторный диод. Перед резонатором на расстоянии λ/4 установлена диафрагма.

Недостатком генератора является узкий диапазон перестройки, обусловленный наличием дополнительного резонатора между диодом и диафрагмой, а также сложность конструкции.

Цель изобретения - расширение диапазона перестройки по частоте при одновременном упрощении конструкции.

Это достигается тем, что в волноводном диодном генераторе, содержащем короткозамкнутый обрезок волновода, в котором на расстоянии четверти длины волны в волноводе от плоскости короткого замыкания установлен резонатор, включающий генераторный диод, и диафрагму, резонатор выполнен в виде диафрагмы, представляющий собой щелевую короткозамкнутую на концах линию, в которую включен диод, расстояние от диода до плоскости короткого замыкания в одну сторону равно четверти длины волны в щелевой линии, а в другую сторону вдоль щелевой линии равно l. щелевая линия параллельна широкой стенке волновода и может иметь излом на конце, причем l определяется по формуле
ω·C - ctg = 0, где ω- генерируемая частота;
С - емкость генераторного диода;
Z - волновое сопротивление щелевой линии;
с - фазовая скорость распространения волны в щелевой линии.

Известно применение короткозамкнутого отрезка волновода, в котором на расстоянии λ_в/4 от плоскости короткого замыкания установлен резонатор, в который включен генераторный диод, но выполнение резонатора в виде диафрагмы, состоящей из щелевой короткозамкнутой линии, в которую на расстоянии λ_щ/4 от одного конца линии и на расстоянии l, определяемой по формуле (1) от другого конца линии установлен генераторный диод - не известно.

Положительный эффект достигается путем исключения одного резонансного контура, имеющегося в прототипе, между диодом и согласующей диафрагмой и установкой диода непосредственно в резонансную диафрагму, установленную вместо дискового резонатора, что позволяет меньшим количеством генераторов обеспечить требуемый диапазон частот.

На фиг. 1 изображен предлагаемый генератор; на фиг. 2 - резонансная диафрагма; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

На фигурах введены следующие обозначения:
1. Щелевая диафрагма.

2. Короткозамыкатель.

3. Генераторный диод.

4. Блокировочная емкость.

5. Четвертьволновый отрезок щелевой линии.

6. Отрезок линии, определяемый по формуле:
ω·C - ctg = 0 В описании заявки и на чертежах введены следующие обозначения.

Предлагаемый генератор содержит щелевую диафрагму 1, короткозамыкатель 2. Один из выводов диода 3 заземлен, на другой вывод через конструктивную емкость 4 подается напряжение питания. Диафрагма имеет отрезок щелевой линии 5, длина которого равна λ_щ/4, а также отрезок щелевой линии 6 длиной l. При l, имеющем значительную величину отрезок линии 6, может иметь на конце излом и дополнительный отрезок линии, параллельный узкой стенке (фиг. 2). К предлагаемой конструкции не предъявляются какие-либо специальные требования, она может быть выполнена из тех же материалов и по той же технологии, что и известные.

Предлагаемый генератор работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на диод в резонансной линии 6 возникает генерация СВЧ-мощности. Четвертьволновая щелевая линия 5 является четвертьволновым изолятором и необходима для исключения шунтирования диода короткозамкнутой щелевой линией. Для обеспечения резонанса в щелевой линии 6, короткозамкнутой на одном конце и нагруженной на емкость с другой, необходимо выполнить условие резонанса
ω·C - ctg = 0.

Волновое сопротивление щелевой линии при этом для обеспечения согласования диода с ней должно быть равно активной составляющей импеданса диода. Активная составляющая импеданса диода на практике имеет малую величину, поэтому волновое сопротивление Z должно иметь малую величину, т. е. щель должна быть достаточно узкой.

Изготовленный макет предлагаемого генератора с использованием диода Ганна типа ЗА-715 обеспечивает возможность перестройки по частоте с помощью короткозамыкателя около 10% , при этом уровень генерируемой мощности изменяется от 150 до 200 кВт. К_стU генератора на генерируемой частоте без подачи питания был не более 2.

Применение изобретения позволит получить генератор, обеспечивающий перестройку в широком диапазоне частот, с высоким КПД и достаточно простой конструкцией. (56) Каганов В. И. СВЧ-полупроводниковые передатчики. М. : Радио и связь, 1981, с. 202, рис. 7.4б.

Использование: изобретение относится к радиотехнике СВЧ, к генераторам, и может быть использовано в различной приемопередающей аппаратуре. Сущность изобретения: в генераторе, содержащем отрезок прямоугольного волновода с короткозамыкателем на конце, на четвертьволновом расстоянии от которого в резонаторе включен генераторный диод, резонатор выполнен в виде щелевой диафрагмы. Расстояние от плоскости включения диода до короткозамкнутых концов щели выбираются из приведенных рекомендаций. 3 ил.

СВЧ-ГЕНЕРАТОР, содержащий отрезок прямоугольного волновода с подвижным короткозамыкателем на одном конце, на четвертьволновом расстоянии от которого в резонатор включен генераторный диод, и согласующую диафрагму, отличающийся тем, что резонатор выполнен в виде щелевой диафрагмы, а расстояния от плоскости включения в нее диода до ее короткозамкнутых концов выбраны равными соответственно четверти длины волны в щелевой линии и l, удовлетворяющиму соотношению
ωC- ctg = 0,
где ω - рабочая частота;
C - емкость генераторного диода;
Z - волновое сопротивление щелевой линии;
c - фазовая скорость распространения волны в щелевой линии.