УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Российский патент 1998 года по МПК H03B19/14 

Использование: изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемопередающей аппаратуре различного назначения.

Конструкция умножителя частоты представляет собой (см. фиг. 1) короткозамкнутый отрезок входного волновода 1, перпендикулярно которому расположен отрезок короткозамкнутого выходного волновода 2. Отрезки волновода пересекаются и имеют некоторую общую полость 3, а открытые концы отрезков волноводов направлены в противоположные стороны. Расстояние между закороченными концами волноводов составляет 1/4(λ₁ + λ₂), , где λ₁ и λ₂ - длины волн соответственно входной частоты во входном волноводе и выходной частоты в выходном волноводе. На расстоянии λ₁/4 от закороченного конца входного волновода в поперечном сечении полости 3 между широкими стенками одного из отрезков волноводов (см. фиг. 2) установлены симметрично относительно продольной оси волновода и по разные стороны от нее, параллельно друг другу две пары идентичных диодов 4, 5 и 6, 7. В каждой паре диоды соединены последовательно друг с другом. Точки соединения диодов в парах соединены между собой проводником 8.

Возможно соединение одного из электродов каждой диодной пары с широкой стенкой волновода через блокировочную емкость цепи напряжения питания.

Предлагаемая конструкция умножителя позволяет уменьшить величину паразитных потерь мощности электромагнитных колебаний и увеличить полосу рабочих частот умножителя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является умножитель частоты на варакторных диодах (заявка Японии N 58-36524, H 03 B 19/05, опублик. 1983), который выполнен по схеме, обеспечивающей разные режимы колебаний электромагнитного поля для четных и нечетных гармоник основной и умноженной частоты, т.е. применена модовая развязка. Конструкция умножителя коаксиально-волноводная. Колебания входной частоты (f_вx) подаются по коаксиальной линии на пару диодов, установленных в выходном волноводе симметрично относительно плоскости, симметрично разделяющей области с разными режимами колебаний электромагнитного поля. Полярности варакторов совпадают с направлением электрического поля или электрического тока для колебаний электромагнитного поля умноженной частоты.

Недостатком данной конструкции является необходимость коаксиально-волноводного перехода при использовании в миллиметровом диапазоне волн, преобразующего входной сигнал из коаксиального типа в волноводный, что отрицательно сказывается на потерях мощности передачи электромагнитных колебаний и величине полосы пропускания умножителя.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение паразитных потерь мощности электромагнитных колебаний и увеличение полосы рабочих частот умножителя.

Поставленная задача достигается тем, что в умножитель частоты, содержащий короткозамкнутый отрезок волновода с установленной в нем парой диодов, соединенных последовательно, дополнительно введены еще один короткозамкнутый отрезок волновода и еще одна пара соединенных последовательно диодов. При этом продольные оси обоих короткозамкнутых отрезков волноводов совпадают, их широкие стенки перпендикулярны друг другу, открытые концы отрезков волноводов направлены в противоположные стороны, а отрезки волноводов со стороны короткозамкнутых концов частично заходят друг в друга, т.е. частично перекрываются с образованием общей полости. Расстояние между закороченными концами волновода составляет приблизительно 1/4(λ₁ + λ₂) , где λ₁ и λ₂ - длины волн соответственно входной частоты в волноводе, являющемся входным, и выходной частоты в волноводе, являющемся выходным. На расстоянии λ₁/4 от закороченного конца входного волновода, в поперечном сечении общей полости, образованной перекрытием обоих отрезков волновода, между широкими стенками одного из отрезков волноводов установлены симметрично относительно продольной оси и по разные стороны от нее, параллельно друг другу, пары диодов с идентичными между собой диодами. Полюса диодов ориентированы в каждой паре в одну сторону, места соединения диодов в каждой паре соединены между собой проводником.

Общий вид умножителя частоты изображен на фиг. 1, где
1 - короткозамкнутый отрезок входного волновода;
2 - короткозамкнутый отрезок выходного волновода;
3 - сечение полости, образованной перекрытием отрезков входного и выходного волноводов;
4 - 7 - варакторные диоды;
8 - проводник, соединяющий точки соединения диодов в 1 и 2 парах.

На фиг. 2 изображено сечение общей полости с вариантами установки в ней диодов, а именно:
2а - установка диодов между широкими стенками входного волновода;
2б - установка диодов между широкими стенками выходного волновода.

Умножитель частоты содержит короткозамкнутый отрезок входного волновода 1, перпендикулярно которому расположен отрезок короткозамкнутого выходного волновода 2. Отрезки волноводов пересекаются и имеют некоторую общую полость 3, а открытые концы отрезков волноводов направлены в противоположные стороны. Расстояние между закороченными концами волноводов составляет 1/4(λ₁ + λ₂) , где λ₁ - длина волны входной частоты во входном волноводе, λ₂ - длина волны выходной частоты в выходном волноводе. На расстоянии ~λ₁/4 от закороченного конца входного волновода в поперечном сечении полости 3 между широкими стенками одного из отрезков волноводов (см. фиг. 2) установлены симметрично относительно продольной оси волоновода и по разные стороны от нее параллельно друг другу две пары идентичных диодов 4, 5 и 6, 7. В каждой паре диоды соединены последовательно друг с другом. Точки соединения диодов в парах соединены между собой проводником 8.

Описанная конструкция позволяет развязать входной и выходной контуры, так как колебания входной частоты, возбуждаясь во входном волноводе, не возбуждаются в выходном волноводе и наоборот.

Описанная выше конструкция была реализована при значении выходной частоты ≈ 70 ГГц. Коэффициент преобразования составил 45-50% в полосе рабочих частот более 5%.

В предлагаемом устройстве использовались бескорпусные умножительные диоды с балочными выводами разработки НПП "Салют".

Использование: изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемопередающей аппаратуре различного назначения. Сущность изобретения: устройство представляет собой короткозамкнутый отрезок входного волновода, перпендикулярно которому расположен отрезок короткозамкнутого выходного волновода. Отрезки волноводов пересекаются и имеют некоторую общую полость, а открытые концы отрезков волноводов направлены в противоположные стороны. Расстояние между закороченными концами волноводов составляет 1/4(λ₁ + λ₂) , где λ₁ и λ₂ - длины волн соответственно входной частоты во входном волноводе и выходной частоты в выходном волноводе. На расстоянии λ₁/4 от закороченного конца входного волновода в поперечном сечении полости между широкими стенками одного из отрезков волноводов установлены симметрично относительно продольной оси волновода и по разные стороны от нее, параллельно друг другу две пары идентичных диодов. В каждой паре диоды соединены последовательно друг с другом. Точки соединения диодов в парах соединены между собой проводником. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Умножитель частоты, содержащий короткозамкнутый отрезок волновода с установленными в нем парой диодов, соединенных последовательно разнополярными выводами, отличающийся тем, что в него дополнительно введены еще один короткозамкнутый отрезок волновода и еще одна пара соединенных последовательно диодов, при этом дополнительный короткозамкнутый отрезок волновода смещен относительно первого вдоль продольной оси, являющейся общей для обоих отрезков волноводов, таким образом, что короткозамкнутые отрезки волноводов частично перекрыты, образуя общую полость, их широкие стенки перпендикулярны друг другу, открытые концы отрезков волноводов направлены в противоположные стороны, а расстояние между закороченными концами отрезков волноводов составляет приблизительно 1/4(λ₁ + λ₂), где λ₁ и λ₂- длины волн, соответственно входной частоты во входном волноводе и выходной частоты в выходном волноводе, диоды в обеих парах выполнены идентичными, установленными между широкими стенками одного из отрезков волноводов в сечении полости, образованной перекрытием отрезков волноводов, и которые расположены на расстоянии λ₁/4 от закороченного конца входного волновода, пары дисков расположены симметрично относительно продольной оси волноводов по разные стороны от нее, полюса диодов ориентированы в одну сторону относительно электромагнитного поля волновода, в котором установлены, места соединения диодов в парах соединены между собой проводником. 2. Умножитель по п.1, отличающийся тем, что один из электродов каждой диодной пары соединен с широкой стенкой волновода через блокировочную емкость цепи напряжения смещения.