СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2013 года по МПК H03B5/00 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать эффективные средства радиосвязи с заданным количеством радиоканалов. Достигаемый технический результат - повышение диапазона генерируемых колебаний, генерация высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Устройство генерации высокочастотных сигналов содержит источник постоянного напряжения, цепь прямой передачи из трехполюсного нелинейного элемента, первого реактивного четырехполюсника и нагрузки, цепь внешней обратной связи в виде второго реактивного четырехполюсника с подключенными в поперечной цепи к его входу и выходу соответственно первым и вторым двухполюсниками с комплексными сопротивлениями, к входу первого реактивного четырехполюсника подключен третий двухполюсник с комплексным сопротивлением, при этом второй и третий реактивные двухполюсники обоих четырехполюсников выполнены в виде двух параллельно соединенных последовательных контуров из элементов с параметрами, значения которых определены в соответствии с заданными математическими выражениями. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ генерации высокочастотных сигналов, основанный на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, взаимодействии высокочастотного сигнала с цепью прямой передачи и цепью обратной связи, построении цепи прямой передачи из трехполюсного нелинейного элемента, первого реактивного четырехполюсника и нагрузки, организации внешней обратной связи в виде второго реактивного четырехполюсника с подключенными к его входу и выходу соответственно первым и вторым двухполюсниками с комплексными сопротивлениями, соединении первого двухполюсника с комплексным сопротивлением с нагрузкой в поперечной цепи, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемых высокочастотных сигналов, условий согласования выходного электрода трехполюсного нелинейного элемента с нагрузкой и условий согласования нагрузки с управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, отличающийся тем, что нагрузку выбирают в виде произвольного сопротивления, в цепь прямой передачи подключают третий двухполюсник с комплексным сопротивлением в поперечную цепь перед входом первого реактивного четырехполюсника, выход которого соединяют с управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, выходной электрод которого подключают к нагрузке, второй двухполюсник с комплексным сопротивлением подключают к третьему двухполюснику с комплексным сопротивлением в поперечной цепи, реализуют условия согласования за счет выбора частотных характеристик первого и второго четырехполюсников из условия обеспечения стационарного режима генерации на заданном количестве частот в виде реализации заданных значений модулей и фаз коэффициентов передачи цепи прямой передачи, значений модулей коэффициентов передачи цепи обратной связи обратно-пропорциональными значениям модулей коэффициентов передачи цепи прямой передачи и значений их фаз противоположными и равными по модулю одновременно на всех заданных частотах при заданной амплитуде постоянного напряжения на трехполюсном нелинейном элементе в соответствии со следующими математическими выражениями:
; , где ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;
; ;
; ; ; ;
, - оптимальные частотные зависимости соответствующих элементов матриц сопротивлений первого (I) и второго (II) четырехполюсников; - заданные частотные зависимости соответствующих элементов матриц сопротивлений первого и второго четырехполюсников; m₁ и φ₁ - заданные частотные зависимости модулей и фаз передаточной функции цепи прямой передачи; m₂ и φ₂ - оптимальные частотные зависимости модулей и фаз передаточной функции цепи обратной связи; r₀, x₀ - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления первого и третьего двухполюсников с комплексными сопротивлениями; r_н, x_н - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления нагрузки и второго двухполюсника с комплексным сопротивлением; , , , , , , , - заданные зависимости действительных и мнимых составляющих элементов матрицы сопротивлений трехполюсного нелинейного элемента от частоты генерируемых высокочастотных сигналов при заданной амплитуде постоянного напряжения.

2. Устройство генерации высокочастотных сигналов, состоящее из источника постоянного напряжения, цепи прямой передачи из трехполюсного нелинейного элемента, первого реактивного четырехполюсника и нагрузки, цепи внешней обратной связи в виде второго реактивного четырехполюсника с подключенными в поперечные цепи к его входу и выходу соответственно первым и вторым двухполюсниками с комплексными сопротивлениями, первый двухполюсник с комплексным сопротивлением параллельно подключен к нагрузке, отличающееся тем, что нагрузка выбрана в виде произвольного комплексного сопротивления, ко входу первого реактивного четырехполюсника подключен третий двухполюсник с комплексным сопротивлением, выход первого реактивного четырехполюсника подключен к управляющему электроду трехполюсного нелинейного элемента, выходной электрод которого подключен к нагрузке, второй двухполюсник с комплексным сопротивлением подключен к третьему двухполюснику с комплексным сопротивлением в поперечную цепь, первый и второй реактивные четырехполюсники выполнены в виде П-образного соединения трех реактивных двухполюсников, причем нумерация реактивных двухполюсников в первом четырехполюснике начинается от третьего двухполюсника с комплексным сопротивлением, а во втором четырехполюснике нумерация реактивных двухполюсников начинается от первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, при этом второй и третий реактивные двухполюсники обоих четырехполюсников выполнены в виде двух параллельно соединенных последовательных контуров из элементов с параметрами L_1k, C_1k, L_2k, C_2k, значения которых определены в соответствии со следующими математическими выражениями:
; ;
; ,
где ; ;
x=a₂c₁-a₁c₂; y=a₂d₁+b₂c₁-a₁d₂-b₁c₂; z=b₂d₁-b₁d₂;



;
;
;
;
;
;
;
;
;



; ; ; ; ; ; ; ; ;
; ; ; ; ; ; ;
;
; ; ; ;
, , , - оптимальные значения сопротивлений второго и третьего реактивных двухполюсников первого (I) и второго (II) реактивных четырехполюсников на заданных четырех частотах ω_n=2πf_n; n=1, 2, 3, 4 - номер частоты; , - заданные значения сопротивлений первого реактивного двухполюсника первого (I) и второго (II) реактивных четырехполюсников на заданных четырех частотах; m_1n и φ_1n - заданные значения модулей и фаз передаточной функции цепи прямой передачи на заданных четырех частотах; m_2n и φ_2n - оптимальные значения модулей и фаз передаточной функции цепи обратной связи на заданных четырех частотах; r_0n, x_0n - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления первого и третьего двухполюсников с комплексными сопротивлениями на заданных четырех частотах; r_нn, x_нn - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления нагрузки и второго двухполюсника с комплексным сопротивлением на заданных четырех частотах; , , , , , , , - заданные значения действительных и мнимых составляющих элементов матрицы сопротивлений трехполюсного нелинейного элемента на заданных четырех частотах генерируемых высокочастотных сигналов при заданной амплитуде постоянного напряжения; k=2, 3 - номер двухполюсника П-образного соединения трех реактивных двухполюсников первого и второго реактивных четырехполюсников в указанном выше порядке нумерации.