СВЧ генератор Советский патент 1984 года по МПК H03B7/14 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при разработке радиоаппаратуры СВЧ диапазона. . .

Известен СВЧ генератор, содержащий полусферический открытый резонатор, в поперечном сечении каустики .которого установлена периодическая система,выполненная в виде двух плоских гребенок, симметрично размещенных. друг против друга относительно оси полусферического открытого резонатора, В результате образуется сис.тема элементарных ячеек в виде двух противолежащих щелей и выступов плоских гребенок, между противоположными стенками которых установлены полупроводниковые диоды l7.

Однако уровень выходной мощности указанного СВЧ генератора низок изза того, что в гребецках не удается разместить большое число полупроводниковых диодов, так как система элементарных ячеек перекрывает поперечное сечение каустики частично. Количественное увеличение плоских гребенок и полупроврдниковых диодов приводит к ухудшению теплоотвода.

Наиболее близким к предлагаемому является СВЧ генератор, содержащий открытый резонатор, образованный сфрическим зеркалом, с которым совмещен вывод энергии, и плоским зеркалом, в теле которбго выполнена периодическая система, полностью перекрывающая каустику из параллельных канавок с пepиojb oм, меньшим полуволны, в.которых установлены полупроводниковые диоды С2.

К недостаткам известного СВЧ генератора относится ограниченное Число полупроводниковых диодо: из-з низкого теплоотвода. Кроме того, отсутствие раздельной подстройки каждого полупроводникового диода в процессе работы делает необходимым тщательный отбор полупроводниковых диодов с идентичными характеристиками. Фактором, снижаквдим выходную мощность в известном СВЧ генераторе является возбуждение, вдоль плоских гребенок медленной волны, излучающейся в свободное пространство, что приводит к увеличению собственных потерь квазиоптической резонансной системы, а также к нарушению взаимной синхронизации системы полупроводниковых диодов, т.е. к низкой эффективности сложения мощностей на заданной рабочей частоте.

Цель изобретения - увеличение выходной мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в СВЧ генераторе, содержащем открытый (Резонатор, образованный сферическим зеркалом, с которым вывод энергии, и плоским зеркалом, в теле которого выполнена

периодическая система, полностью перекрывающая каустику, из параллельных канавок с периодом, меньшим полуволны, в которых установлены по лупроводниковые диоды, в него введены металлические перегородки, установленные в параллельных канавках, которые образуют прямоугольные ячейки длиной, меньшей длины волны, при этом в каждых соседних параллель ных канавках металлические перегородки сдвинуты друг относительно друга наполовину длины прямоугольной ячейки, а полупроводниковые диоды размещены на дне каждой прямоуголь5 ной ячейки.

На фиг.1 представлена конструкция СВЧ генератора; на фиг.2 - плоское зеркало с периодической системой, изометрия.

0 СВЧ генератор содержит открытый резонатор, образованный сферическим зеркалом 1 с выводом 2 энергии, плоским зеркалом 3, в теле которого выполнена периодическая система из

5 параллельных канавок с металлическими перегородками, образующих прямоугольные ячейки 4. Две смежные сдвинутые одна относительно другой 1прямоуг.ольные ячейки 4 образуют

n элементарную ячейку 5 периодической системы, а каждая прямоугольная ячейка 4 является отрезком прямоугольного волновода, обращенного открытым концом вовнутрь открытого резонатора. Полупроводниковые диоды

5 б размещены на дне каждой прямоугольной ячейки 4 на короткозамкнутых торцах отрезков прямоугольных волноводов, которые могут быть выполнены подвижньми..Для обеспечения трёбуе0 мого теплоотвода на нерабочей стороне плоского зеркала 3 размецен радиатор. Напряжение питания подводится к полупроводниковым диодам б по цепям 7. Связь полупроводниковых

5 диодов б с прямоугольной ячейкой 4 осуществляется посредством пластины.

СВЧ генератор работает следующим Q образом.

К полупроводниковым диодам б по цепям 7 подводится напряжение смещения, создающее отрицательное сопротивление на некоторой рабочей длине волны. Настройка открытого реэонатора на заданную длину волны производится перемещением сферического или плоского зеркала 1 или 3, а индивидуальная подстройка казвдого полупроводникового диода 6 - перемещением подвижного короткозамкнутого

торца прямоугольной ячейки 4. Ширина щели связи вывода 2 энергии определяет требуемую трансформацию импеданса нагрузки к зажимам полу5 проводниковых диодов б. Взаимная

синхронизация отдельных полупроводниковых диодов 6 осуществляется волной с плоским фазовым фронтом, распространяющейся между сферическим и плоским зеркалами 1 и 3 открытого резонатора. Устойчивость синхронизации обеспечивается в резонансной системе с малыми потерями тем, что в данном случае возбуждается тольк о основной ТЕМоооТип колебаний, тогдэ как другие, имея большую связь со свободным пространством, оказываются подавленными, т.е. ТЕМооо. тип колебаний играет роль частотноселективной нагрузки полупроводниковых диодоБ 6, а свободное пространство - роль активного сопротивления (резисторная .связь). Кроме того, генератор может работать так, что часть полупроводниковых диодов б будет находиться в режиме генерации, а остальные - в режиме усиления. Взаимное смеще ние смежных прямоугольных ячеек 4 исключает непосредственную связь между полупроводниковыми диодами 6, которая приводит к их рассинхронизацин. Периодическая система выполйяется исходя из условия максимального использования поверхности плоского зеркала 3 для размещения на ней полупроводниковых диодов б, для чего стенки прямоугольных ячеек 4 выполнены максимально тонкими. Отрезки, прямоугольных волноводов, которыми являются прямоугольные ячейки 4, сов-.местно с асимметрично размещенными относительно цолупроводникОвых ДИО7 дов б пластинами обеспечивают согла0сование низких импедансов полупроводниковых диодов б с высоким импедансе открытого/резонатора. Выбор расстояния между центрами соседних прямоугольных ячеек 4 меиыаим длины

5 волны обеспечивает минимёшьиые вносимые потери (практически только тепловые потери).

При использовании предлагаемого СВЧ генератора обеспечивается повышение выходной мощности более чем

0 на порядок по сравнению с известным. Кроме того, не отсутствует рассинхронизация полупроводниковых диодов в процессе настройки генератора, что 5 позволит использовать последний в различных системах миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов различного назначения.

СВЧ ГЕНЕРАТОР, содержащий открытый резонатор, образованный сферическим зеркалом, с которым совмещен вывод энергий, и плоским зеркалом, в теле которого выполнена пе риодическая система, полностью пере крывакядая каустику из. параллельных канавок с периодом, меньшим полувол ны, в которых установлены полупро- . , водниковые диоды, о т ли ча ющи йс я тем,, что, с целью увеличения выходной мощности, в него введены металлические перегородки, установленные в параллельных канавках, которые образуют прямоугольные ячейки длиной, меньшей длины волны, при этом в .каждых соседних параллельных канавках металлические перегородки сдвинуты одна относительно другой на.половину длины прямоугольной i. ячейки, а полупроводниковые диоды размещены на дне каждой прямоуголь(/ ной ячейк-й. С

illP

фиг. 2