ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ Российский патент 1996 года по МПК H03B15/00 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к устройствам генерации электромагнитных колебаний, в том числе в микрополосковом исполнении.

Известны генераторы электромагнитных колебаний (см. книгу под ред. И.А. Попова "Транзисторные генераторы гармонических колебаний в ключевом режиме", М. "Радио и связь", 1985 г. стр. 36, рис. 2.5, а также книгу О.А. Челнокова "Транзисторные генераторы синусоидальных колебаний", М. "Сов. радио" 1975 г. стр. 63.

Недостатком таких генераторов является ограниченный КПД и ограниченный диапазон частот.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому техническому результату является принятый за прототип генератор электромагнитных колебаний, содержащий свинцовый нелинейный элемент, нагрузку и источник питания (см. книгу Дж. Бремера "Сверхпроводящие устройства", М. "Мир", 1969 г. стр. 167).

Недостатком известного устройства является низкий КПД и ограниченный частотный диапазон, обусловленный достаточно большим временем тепловой релаксации.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи создания нового типа генераторов СВЧ электромагнитных колебаний с высокотемпературными сверхпроводниками в области фазового перехода за критический ток в качестве нелинейных элементов.

Техническим результатом, получаемым при осуществлении изобретения является повышение КПД и расширение диапазона частот за счет сокращения временного периода переходных процессов.

Указанный технический результат достигается тем, что в генератор электромагнитных колебаний, содержащий последовательно соединенные источник питания с шунтирующим конденсатором, индуктивный элемент, и цепь, состоящую из параллельно соединенных нагрузки и сверхпроводящего нелинейного элемента, параллельно этой цепи генератора введена цепь, содержащая второй сверхпроводящий элемент и емкость, включенную между ним и индуктивностью. При этом значение критического тока I_кр.1 первого сверхпроводящего элемента меньше значения критического тока I_кр.2 второго сверхпроводящего элемента.

Сущность изобретения заключается во введении в схему связанных по магнитному полю сверхпроводящих элементов с разными значениями критических токов.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Заявляемый генератор состоит из последовательно соединенных источника питания 1 с шунтирующим конденсатором 2, индуктивного элемента 3 и первой цепи, состоящей из параллельно соединенных нагрузки 4 и сверхпроводящего нелинейного элемента 5. Параллельно первой цепи генератора введена цепь, содержащая второй сверхпроводящий элемент 6 и емкость 7, включенную между ним и индуктивностью 3. При этом значение критического тока I_кр.1 первого сверхпроводящего элемента 5 меньше значения критического тока I_кр.2 второго сверхпроводящего элемента 6.

Сверхпроводящие элементы 5 и 6 выполнены в виде отрезков тонкопленочной сверхпроводящей керамики, нанесенных на одну подложку в виде слоистой структуры. Структура представляет собой нанесенный на подложку сверхпроводник 5, покрытый тонким слоем диэлектрика, на которой наносится сверхпроводник 6. С одной стороны платы элементы 5 и 6 соединены сверхпроводящей перемычкой для уменьшения числа омических контактов при переходе на земляную шину. Сверхпроводящие элементы 5 и 6 помещены в криостат, который для случая высокотемпературных сверхпроводников должен быть наполнен жидким азотом.

Генератор работает следующим образом.

При подаче напряжения U₀ происходит линейное нарастание тока I_кр.1, протекающего через индуктивность 3 и сверхпроводящий элемент 5. По достижении значения I_кр.1 происходит фазовый переход элемента 5 из сверхпроводящего состояния в состояние с конечным омическим сопротивлением за счет электронного разрушения сверхпроводимости.

В результате начинается заряд емкости 7 в параллельной цепи, содержащей сверхпроводящий элемент 6. Поскольку элементы 5 и 6 охвачены общим магнитным полем Н, которое является критическим для элемента 5, он продолжает оставаться в фазе нарушенной сверхпроводимости. По мере заряда емкости 7 ток во второй цепи падает, магнитное поле Н уменьшается, восстанавливается сверхпроводимость элемента 5 и происходит разряд емкости 7. При этом магнитное поле, охватывающее элементы 5 и 6 исчезает и весь процесс повторяется заново. В результате в цепи возникают электромагнитные колебания, частота и амплитуда которых определяется соотношением параметров устройства: L, C, I_кр.1, I_кр.2 и коэффициентом связи по магнитному полю сверхпроводящих элементов 5 и 6.

Использование: в устройствах генерации электромагнитных колебаний, в том числе в микрополосковом исполнении. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно соединенные источник питания с шунтирующим конденсатором, катушку индуктивности и первый сверхпроводящий элемент. Второй сверхпроводящий элемент и конденсатор включены параллельно первому сверхпроводящему элементу. При этом значение критического тока I_kp.1 первого сверхпроводящего элемента меньше значения критического тока I_кр.2 второго сверхпроводящего элемента. 1 ил.

Генератор электромагнитных колебаний, содержащий последовательно соединенные источник питания, катушку индуктивности и первый сверхпроводящий элемент, отличающийся тем, что параллельно первому сверхпроводящему элементу включен второй сверхпроводящий элемент, связанный по магнитному полю с первым сверхпроводящим элементом, и конденсатор, включенный между вторым сверхпроводящим элементом и катушкой индуктивности, при этом значение критического тока I_кр. 1 первого сверхпроводящего элемента меньше значения критического тока I_кр. 2 второго сверхпроводящего элемента.