Высокочастотный автогенератор Советский патент 1983 года по МПК H03B9/08 

Изобретение относится а радиотехнике.

Известен автогенератор гармонических колебаний с нереэонч нсной колебательной системой tl3«

Известный автогенератор не обеспечивает генерирование высокочастотных колебаний в широком диапазоне частот.

Наиболее близким к изобретению является высокочастотный автогенератор, содержащий источник питания и подключённую к нему лампу бегумеи волны с замедляющей системой, сн.абженную цепью внешней обратной связи C2J.

Одйако этот высокочастотный автогенератор имеет малый диапазон генерируемых частот.

Цель изобретения - расширение диапазона генерируемых частот.

Цел достигается тем, что в известном высокочастотном автогенераторе, содержащем источник питания и подключенную к нему лампу бегущей волны с замедляющей системой, снабженную цепью внешней обратной связи, цепь внешней обратно связи состоит из источника когерентного света, опорного и сигнального кана- лов, на входе которых установлен делитель оптического луча на два узких во взаимно перпендикулярных плоскостях световых потока, а на выходе размещена фотолампа бегущей волны, при этом в сигнальном канале последовательно размещены дефлектор и отражающая пластина, а в опорном ультразвуковой модулятор света, интегрирующая цилиндрическая линза и интегрирующая сферическая линза, передняя фокальная плоскость которой совмещена с фокальной плоскость интегрирующей цилиндрической линза, а задняя совпадает со светочувствительной поверхностью фотолампы бегущей волны, причем выход фотолампы бегущей волны соединен с входом лаМпы бедгущей волны с замедляющей системой, выход которой подключен к входу электроакустического преобразователя ультразвукового модулятора света, выход источника питания соединен с входами питания источника когерентного света, фотолампы бегущей волны и введенного блока управления, выход которого подсоединен к управляющему входу дефлектора.

На фиг, 1 приведена конструкция высокочастотного автогенератора на фиг, 2 - диаграмма, поясняющая работу устройства.

Высокочастотный автогенератор содержит источник 1 питания, подключенную к нему лампу бегущей волны (ЛЕВ) 2 с замедляющей системой, снабженную цепью внешней обратной

связи, состоящей из источника 3 когерентного света (лазера) и опорного и сигнального каналов, на входе которых установлен делитель 4 оптического луча, а на выходе размещена фотолампа бегущей волны (фотоЛБВУ 5, при этом в сигнальном канале последовательно установлены дефлектор б и отражающая пластина 7, а в опорном - ультразвуковой модулятор света (УЗМС) 8, интегрирующая цилиндрическая линза 9 и интегрирующая сферическая линза 10, передняя фокальная плоскость которой совмещена с фокальной плоскостью интегрирующей цилиндрической линзы 9 , а задняя совпадает со светочувствительной поверхностью 11 фото-ЛБВ 5, причем выход фото-ЛБВ 5 соединен с входом ЛЕВ 2 с замедляющей системой, выход которой подключен к входу электроакустического преобразователя 12, выход источника 1 питания соединен с входами питания источников 3 когерентного света, фото ЛБВ 5 и блока 13 управления, выход которого подсоединен к управляющему входу дефлектора 6, де литель 4 оптичвского луча выполнен например, в виде гибкого светоделительного когерентного жгута из оптических волокон, одно из его выходных плеч формирует узкий в вертикальной плоскости световой поток, а другое узкий в горизонтальной плоскости световой поток.

Высокочастотный автогенератор рабтает следующим образом.

При включении источника 1 питания

с одного из выходов делителя 4 оптического луча расширенный луч освещает прозрачную среду УЗМС 8 и после прохождения через интегрирующую цилиндрическую линзу 9 фокусируется в ее фокальной плоскости, С фокальной плоскостью интегрирующей цилиндрической линзы 9 совмещена передняя

фокальная плоскость интегрирующей сферической линзы 10, в задней фокалной плоскости которой раеположена светочувствительная поверхность 11 фото-ЛБВ 5. Внутренние шумы ЛБВ 2 с помощью электроакустического преобразователя 12 преобразуются в.акустические шумы, которые распространя|ются в прозрачной среде УЗМС 8 и затем поглощаются в согласующей нагрузке 14. При этом привсходит дифракция света на акустическом эквиваленте шумов, в результате чего часть светового потока, промодулированногр распространяющимся акустическим эквивалентом шума, отклоняется в фокальной плоскости интегрирующей цилиндрической линзы 9, образуя линию распределения пространственных частот, находв ихся в строгом соответствии с диапазоном частот внутренних шумов. Полу ченное обратное распределение прост ранственных частот в задней фокальной плоскости интегрирующей сферической линзы 10 поступает на фотоЛБВ 5, на которую одновременно от источника 3 когерентного света с другого выхода делителя и оНтическо го луча через дефлектор б и отражаю щую пластину 7 поступает опорный световой поток. В результате гетеродинирования выделяются колебания разностной час тоты, которые подаются на вход ЛБВ Усиленные колебания поступают на вход УЗМС вис помощью электроакус тического преобразователя 12 преобразуются в некоторый акустический эквивалент, распространяющийся в прозрачной среде УЗМС 8. Таким образом происходит процесс нарастания {1МПЛИТУДЫ колебаний в системе до тех пор, пока не перейдет ЛЕВ 2 в режим ограничения { так же, как это происходит в обычном автогенераторе Известно, что величина уг; ового отклонения светового потока 0 () прямо пропорциональна иэмеиениго час тоты распространяющегося в УЗМС 8 акустического эквивгшента радио- сигнгша e{t)zn/inv, где Л - длина волны света; , - коэффициент преломления сре ды УЗМС 8; f - частота генерируемого сигнала;V - скорость распространения акустических волн в среде УМЗС 8. При этом частота отклоненного светового потока увеличивается (или уменьшается в зависимости от направ ления отклонения по отношению к опт ческой оси) на величину частоты сиг нала на входе УЗМС 8. Таким образом каждому значению пространственной координаты, соответствует вполне определенное значение частоты входного Сигнала, что может быть зафиксировано с помощью фильтра 15. Если на светочувствительную поверхность фото-ЛВВ 5 поступает узкий в вертиг кальной плоскости опорный световой поток, то частота сигнала на выходе фото-ЛБВ 5 однозначно определяется пространственным положением опорного светового потока. Сканирование светочувствительной поверхности 11 фото-ЛВВ 5 дефлектором б по сигналам блока 13 управления соответствует перестройке диапазона генерации высокочастотного автогенератора При включении источника i питани за счет внутренних шумов ЛВВ 2 в отклоненном световом потоке присутс вует широкий спектр частот,Однако на выход фото ЛВВ 5 поступают сигналы только той частоты, которой соответствует угловое положение опорного светового потока, т.е. система генерирует сигналы вполне определенной частоты. Постоянство фазы обратной связи независимо от генерируемой частоты обеспечивается следующим образом. Это условие записывается в виде -|г()) где f - генерируемая частота; L-M/S - гес ютрическая длина и фазовая постоянная линии внешней обратной связи; t uft - геометрическая длина и фазовая постоянная замедляющей системы ЛВВ 2. Рассматривая треугольник ABC (фиг. 2), находят выражение, описывгиощее изменение длины обратной связи от частоты генерации ) /case (f), где Р - фокусное расстояние интегрирующей сферической линзы 10. При этом точка С соответствует нижней частоте, а точка В - верхней «астоте области генерирования. После дифференцирования и преобразований указанное условие записывается в виде mF9«n(mf) CcO5(mtl -.so, VP.OC rp. где m X/2nV,, и n 0,1,2,3 ..., соответственно групповые скорости линии внешней обратной связи и замедляющей системы ЛВВ 2. Из анализа этого выражения видно, что второе слагаемое всегда положительное, оно характеризует замедляющ5гю систему, фазовая скорость которой уменьшается с увеличением частоты. Первое слагаемое знакопеременное за счет множителя (mf), чем обеспечивается равенство нулю суммы групповых задержек в /оироком дипазоне генерируемых час|тот. Таким образом, использование час- тотнозависимой обратной связи в оптическом диапазоне врлн выгодно отличает данный высокочастотный автогенератор от прототипа, так как при этом фазовые условия самовозбуждения выполняются в пределах нескольких октав 1астоты генерации, в результате чего область генерации, ог.аниченная в настоящее время полосой пропускания электроакустического преобразователя УЗМС, значительно расширяется, чтоувеличивает сферу применения высокочастотного автогенератора и устраняет необходимос ь разработки ряда высокочастотных автогенераторов, имеющих диапазон рабочих частот, близких к данному.

ВЫСОКОЧАСГТОТНЫЙ АВТОГЕНЕРАТОР, содержащий источник питания И подключенную к нему лампу бегущей волны с замедляющей системой, снабженную цепью внешней обратной связи, о т л и ч а ю щи и с я тем, 4TOf с цельк. раеширения диапазона генерируемых частот, цепь внешней обратной связи состоит из источника когерентного света, опорного и сигНёшьного.каналов, на входе которых установлен делитель оптического луча на -два узких во взаимно-перпендикулярных плоскостях световых потока, а на выходе размещена фотолампа бегущей волны, при этом в сигнальном канале последовательно размещены дефлектор и отражающая пластина, а в опорном - ультразвуковой модулятор света, интегрирующая цилиндричёскай линза и интегрирующай сферическая лшгза, передняя форальная плоскость которой совмещена с фокальяой плоскостью интёгрирующей цилиндоической линзы, а задняя совпадает со светочувствительной поверхностью фотолампы бегущей волны, причем выход фотолампы бегущей волны соединен с входом лампы бегущей волны с замедлякяаей системой,выход которой подключен к входу электро- акустического преобразователя ульт(/) развукового модулятора света, выход источника питания соединен с входами питания источника когерентного света, фотолампы бегущей волны и о введенного блока управления, выход которого подсоединен к управляющему входу дефлектора. .