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

Текст описания приведен в факсимильном виде.

Группа изобретений относится к области радиосвязи и может быть использована для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Технический результат заключается в повышении диапазона генерируемых колебаний при использовании реактивного базиса с сосредоточенными параметрами и генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать эффективные устройства генерации для средств радиосвязи с заданным количеством радиоканалов. Достигается тем, что устройство содержит каскадно-соединенные третий двухполюсник, трехполюсный нелинейный элемент VT, источник постоянного напряжения, первое согласующе-фильтрующее устройство СФУ (первый реактивный четырехполюсник или первый согласующий четырехполюсник), произвольную нагрузку, нелинейный элемент, второй СФУ (второй реактивный четырехполюсник или второй согласующий четырехполюсник), первый двухполюсник, второй двухполюсник. Первый и второй реактивные четырехполюсники выполнены в виде П-образного соединения трех двухполюсников, при этом второй и третий реактивные двухполюсники обоих четырехполюсников выполнены в виде двух параллельно соединенных последовательных контуров. 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 в виде трехполюсного нелинейного элемента, подключенного к его выходному электроду первого реактивного четырехполюсника, к выходу которого подключена нагрузка, 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 управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, 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 ; ; ;
; ; ; ;
; ; ;
A₁=-xsin(φ₁)+rcos(φ₁); B₁=x₁₁₀cos(φ₁)+r₁₁₀sin(φ₁); C₁=r₁₁₀cos(φ₁)-x₁₁₀sin(φ₁); H₁=xcos(φ₁)+rsin(φ₁);
; ;
; ;
; ; ; ; , , - 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 в виде трехполюсного нелинейного элемента, к выходному электроду которого подключен первый реактивный четырехполюсник, к выходу которого в поперечную цепь включена нагрузка, 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 второму двухполюснику с комплексным сопротивлением подключен третий двухполюсник с комплексным сопротивлением в поперечную цепь, подключенный с другой стороны к управляющему электроду трехполюсного нелинейного элемента, первый и второй реактивные четырехполюсники выполнены в виде П-образного соединения трех реактивных двухполюсников, причем нумерация реактивных двухполюсников в первом четырехполюснике начинается от выходного электрода трехполюсного нелинейного элемента, 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, Z_2k, C_2k, значения которых определены в соответствии со следующими математическими выражениями:
; ;
; ,
где ; ;
x=a₂c₁-a₁c₂; y=a₂d₁+b₂c₁-a₁d₂-b₁c₂; z=b₂d₁-b₁d₂;
;
;
;
;

;
;
;
;
;
;
;
;


;
;
;
; ; ;
; ; ; ;
; ;
;
A₁=-xsin(φ_1n)+rcos(φ_1n); B₁=x₁₁₀cos(φ_1n)+r₁₁₀sin(φ_1n); C₁=r₁₁₀cos(φ_1n)-x₁₁₀sin(φ_1n); H₁=xcos(φ_1n)+rsin(φ_1n);
; ;
;
; ; ; ; , , - оптимальные значения сопротивлений второго и третьего реактивных двухполюсников первого (I) и второго (II) 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) 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.