ГЕНЕРАТОР СВЧ Российский патент 1996 года по МПК H03B7/14 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах с перестройкой частоты и автоматической регулировкой мощности.

Известен генератор (Вальд-Перлов В.М. и Вейц В.В. Лавинно-пролетные диоды/. В кн. Итоги науки и техники, сер. Электроника и ее применение, М. ВИНИТИ, 1973, т. 4, с. 5-40) коаксиальной конструкции с механической перестройкой, которая осуществляется поршнем. Связь с нагрузкой осуществляется через диафрагму, представляющую собой прямоугольное окно во внешнем проводнике коаксиала, и регулируется подвижным штырем, расположенным под углом к оси резонатора. В такой конструкции вследствие слабой связи с резонатором трудно осуществить широкий диапазон перестройки по частоте, особенно в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах.

Известна коаксиально-волноводная конструкция генератора (К. Курокава. Однорезонаторный многодиодный генератор. Зарубежная радиоэлектроника, 1972, N 10, с. 98-112), основой которой является коаксиально-волноводный переход. Диод располагается в коаксиале, нагруженном на коаксиальную согласованную нагрузку, которая обеспечивает устойчивость относительно возбуждения паразитной генерации, однако слабая связь коаксиала с основным резонатором также не позволяет добиться широкой перестройки по частоте.

Известна также волноводно-коаксиальная конструкция (Коцержинский Б. А. Парфенов А. А и Тараненко В. П. Твердотельные отражательные усилители миллиметрового диапазона. Изв. ВУЗов, Радиоэлектроника, 1979, т. 22, N 10, с. 31-32), в которой связь коаксиального резонатора с основным волноводом обеспечивается посредством отверстия во внешней стенке коаксиального резонатора, перегораживающей сечение волновода. Вследствие низкой добротности резонансной диафрагмы связи в такой конструкции также трудно добиться широкой перестройки по частоте.

Наиболее близким по конструкции к изобретению является волноводный диодный генератор (Давыдова Н. С. и Данюшевский Ю. З. Диодные генераторы и усилители СВЧ. М. Радио и связь, 1986, с. 111-112); Диод устанавливается в широкой стенке прямоугольного волновода с помощью штыревого держателя. Напряжение питания от источника подается через фильтр нижних частот (ФНЧ). Связь с нагрузкой осуществляется через индуктивную или емкостную диафрагму, представляющую собой металлическую пластину, частично перегораживающую сечение волновода с краем, параллельным узкой или широкой стенке соответственно. Настройка по частоте производится с помощью подвижного короткозамыкателя.

Недостатком такого технического решения является малая величина перестройки по частоте. Увеличение перестройки в такой конструкции возможно лишь при уменьшении высоты волновода, что вызывает уменьшение генерируемой мощности СВЧ из-за уменьшения добротности резонатора.

Целью изобретения является увеличение диапазона перестройки по частоте.

Это достигается тем, что в генераторе, содержащем прямоугольный волноводный резонатор с подвижным короткозамыкателем, размещенным в резонаторе стержневым держателем с диодом, установленным в разрыв держателя и подключенным через ФНЧ к источнику питания, диафрагма связи с основным волноводом выполнена в виде металлической трапециевидной пластины, перегораживающей 0,4-0,8 сечения волноводного канала.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство, общий вид; на фиг. 2 и 3 варианты выполнения диафрагм.

Генератор содержит прямоугольный волноводный резонатор 1 с подвижным короткозамыкателем 2. В резонаторе размещен стержневой держатель 3 с диодом 4, использующим лавинно-пролетные эффекты (ЛПД), либо диодом Ганна, установленным в разрыв держателя, и трапециевидной диафрагмой связи 5 с основным волноводом.

Генератор работает следующим образом.

При подаче напряжения питания от источника 6 на диод 4 в нем возбуждаются колебания СВЧ, частота которых определяется положением короткозамыкающего поршня 2 относительно плоскости включения диафрагмы связи 5. Фильтр нижних частот 7 обеспечивает развязку цепи питания от СВЧ-контура, что предотвращает возбуждение паразитных колебаний. Трапециевидная пластина позволяет получить высокую добротность резонатора и за счет резонанса на частоте генерации обеспечить достаточную связь в рабочей полосе частот. Этот вывод подтверждается проведенными экспериментальными исследованиями трапециевидной диафрагмы, которые показали, что такой элемент связи позволяет обеспечить достаточную величину КСВ в полосе перестройки частоты генерации. Трапециевидная диафрагма в отличие, например, от резонансной диафрагмы, которая обеспечивает требуемое значение КСВ в узкой полосе частот, обладает, как показали исследования, полосовыми свойствами. Таким образом, трапециевидная диафрагма обеспечивает высокое значение добротности резонатора с диодом, позволяя с одной стороны, получать широкий диапазон перестройки частоты генерации, с другой стороны большую величину мощности генерации.

Устройство было реализовано в виде волноводной конструкции 8-миллиметрового диапазона длин волн. Использовался волновод стандартного сечения. Диод размещался в разрыве стержневого держателя, установленного в середине широкой стенки. Фильтр нижних частот обеспечивал надежную развязку цепи питания и СВЧ-цепи. Подвижный коротмозамыкатель позволял получить перестройку частоты. Анализ экспериментальных данных показал, что полоса перестройки предложенного генератора по сравнению с прототипом увеличивается не менее чем в 1,5 раза.

Использование: в системах с перестройкой частоты и автоматической регулировкой мощности. Сущность изобретения: устройство содержит прямоугольный волноводный резонатор с подвижным короткозамыкателем. В резонаторе размещен стержневой держатель с диодом. Металлическая диафрагма связи выполнена в виде пластины трапециевидной формы. 3 ил.

Генератор СВЧ, содержащий прямоугольный волноводный резонатор с подвижным короткозамыкателем и металлической диафрагмой связи с основным волноводом, размещенный внутри резонатора стержневой держатель с диодом, установленным в его разрыве и подключенным через фильтр нижних частот к источнику питания, отличающийся тем, что металлическая диафрагма связи выполнена в виде пластины трапециевидной формы, площадь которой равна 0,4 0,8 площади поперечного сечения основного волновода.