Учетверитель частоты Советский патент 1986 года по МПК H03B19/00 

Изобретение относится к радиоэлектронике и предназначено для использования в передающих радиотехнических системах.

Известен умножитель частоты, содержащий два умножительных диода 1.

Однако известный умножитель обладает больщим уровнем гармонических составляющих.

Наиболее близким техническим рещением к изобретению является учетверитель частоты, содержащий отрезок входной линии и два короткозамкнутых с одного конца отрезка прямоугольного волновода, на щироких стенках которых закреплены первый и второй умножительные диоды, причем два коротко- замкнутых с одного конца отрезка прямоугольного волновода соединены другими концами с отрезком выходной линии через сумматор мощности 2.

Однако известный учетверитель частоты обладает больщим уровнем соседних гармонических составляющих и не позволяет получить больщие рабочие полосы частот.

Цель изобретения - снижение уровня паразитных гармонических составляющих и расщирение полосы рабочих частот.

Поставленная цель достигается тем, что в учетверителе частоты, содержащем отрезок входной линии и два короткозамкнутых с одного конца отрезка прямоугольного волновода, на щироких стенках которых закреплены первый и второй умножительные диоды, причем два короткозамкнутых с одного конца отрезка прямоугольного волновода соединены другими концами с отрезком выходной линии через сумматор мощности, отрезок входной линии выполнен в виде отрезка прямоугольного волновода, в плоскости поперечного сечения которого установлен возбуждающий штырь, концами соединенный с одноименными электродами введенных третьего и четвертого умножительных диодов и через них - с щи- рокими стенками отрезка прямоугольного волновода, каждая из узких стенок которого совмещена с одной из широких стенок соответствующего короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода, при этом в узких стенках входного отрезка прямоугольного волновода и соответственно в совмещенных с ними щироких стенках коротко- замкнутых с одного конца отрезков прямоугольного волновода выполнены отверстия, центры которых лежат в плоскости поперечного сечения отрезка прямоугольного волновода, проходящей через ось возбуждающего штыря, в которых с зазором установлены металлические стержни, соединенные одними концами с возбуждающим стержнем, а другими - с разноименными электродами первого и второго умножительных диодов, причем сумматор мощности выполнен в виде волноводного Е-тройника.

На фиг. 1 показан учетверитель частоты; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Учетверитель частоты содержит отрезок прямоугольного волновода 1, возбуждающий

щтырь 2, металлический стержень 3, первый умножительный диод 4, металлический стержень 5, второй умножительный диод 6, отверстия 7 и 8, короткозамкнутые с одного конца отрезки 9 и 10 прямоугольного волновода, третий и четвертый умножительные

диоды 11 и 12,Болноводный Е-тройник 13, отрезок выходной линии 14, металлические диски 15-17 с диэлектрическими прокладками 18, 19 и 20, проводник 21, металлический диск 22, диэлектрическую прокладку 23, проводник 24 и зазор 25.

Учетверитель частоты работает следующим образом.

В отрезок прямоугольного волновода 1 вводится сверхвысокочастотное колебание на частоте fax, а к металлическим дискам 15-17

0 и 22 подводятся постоянные напряжения соответствующей полярности и величины, обеспечивающие максимальный уровень генерируемой гармоники. При этом в возбуждающем штыре 2 возбуждается переменное колебание тока с частотой Гвх, этот ток обуславливает появление на третьем 11 и четвертом 12 умножительных диодах высщих гармоник напряжения. Так как умножительные диоды 11 и 12 включены встречно- последовательно, то по металлическим стержням 3 и 5 текут токи только четных гармоник входного колебания, т. е. колебания тока с частотами 2i , 4{вх и т.д. Первый и второй умножительные диоды 4 и 6 возбуждаются колебаниями тока с частотой 2{ц, при этом в короткозамкну, тых с одного конца отрезка 9 и 10 прямоугольного волновода возбуждаются колебания, частоты которых 2 Kfbi, где К 1, 2, 3... Поскольку в короткозамкнутом с одного конца отрезке прягуюугольного волновода 9 первый умножительный диод 4

на свободной щирокой спинке установлен своим катодом, а в короткозамкнутом с одного конца отрезке прямоугольного волновода 10 второй умножительный диод 6 установлен своим анодом, то при полной симметрии устройства возбуждаемые в них

колебания нечетных гармоник (К - нечетное) синфазны, а четных гармоник (К - четное) противофазны. Поэтому колебания нечетных гармоник интерферируют в волновод- ном Е-тройнике и не поступают в отреQ зок выходной линии 14, а противофазные колебания четных гармоник с частотами 4 FBX, Sfsx и т. д. в волноводном Е- тройнике синфазно складываются и поступают в отрезок выходной линии 14, где колебание частоты 4fix отфильтровывается.

5 Благодаря введенным отличительным конструктивным признакам достигается значительное разрежение спектра частот выходных колебаний. При полной симметрии

схемы в спектре выходного колебания вместе с полезной четвертой гармоникой входной частоты присутствует только восьмая высшая гармоника, уровень которой значительно слабее, чем уровень полезной гармоники. Разрешение спектра позволяет реализовать в предлагаемом устройстве значительно большие рабочие полосы частот.

В предлагаемом устройстве дважды осуществляется умножение в два раза. Поскольку умножение в два раза значительно эффективнее, чем в четыре, то по сравнению с известным предлагаемое устройство характеризуется также повышенным значением коэффициента преобразования, определяемым как отношение выходной мощности к входной.

По сравнению с известным предлагаемое устройство характеризуется увеличенным уровнем выходной мощности, сниженным уровнем паразитных гармонических составляющих и расширенной полосой рабочих частот, а также увеличенными значениями коэффициента преобразования и уровня выходной мощности.

Формула изобретения

Учетверитель частоты, содержащий отрезок линии и два короткозамкнутых с одного конца отрезка прямоугольного волновода, на широких стенках которых закреплены первый и второй умножительные

/5

0

0

5

5

диоды, причем два короткозамкнутых с одного конца отрезка прямоугольного волновода соединены другими концами с отрезком выходной линии через сумматор мощности, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня паразитных гармонических составляющих и расширения полосы рабочих частот, в нем отрезок входной линии выполнен в виде отрезка прямоугольного волновода, в плоскости поперечного сечения которого установлен возбуждающий штырь, концами соединенный с одноименными электродами введенных третьего и четвертого умножительных диодов и через них - с широкими стенками отрезка прямоугольного волновода, каждая из узких стенок которого совмещена с одной из широких стенок соответствующего короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода, при этом в узких стенках входного отрезка прямоугольного волновода и соответственно в совмещенных с ними широких стенках коротко- замкнутых с одного конца отрезков прямоугольного волновода выполнены отверстия, центры которых лежат в плоскости поперечного сечения отрезка прямоугольного волновода, проходящей через ось возбуждающего штыря, в которых с зазором установлены металлические стержни, соединенные одними концами с возбуждающим стержнем, а другими - с разноименными электродами первого и второго умножительных диодов, причем сумматор мощности выполнен в виде волноводного Е-тройника.

А-А

Изобретение относится к радиоэлектронике. Обеспечивается снижение уровня паразитных гармонических составляющих и расширение полосы рабочих частот. СВЧ-ко- лебание поступает в отрезок прямоугольного волновода (ОПВ) 1, в плоскости поперечного сечения которого установлен возбуждающий штырь (ВШ) 2. К узким стенкам ОПВ 1 примыкают щирокие стенки соответствующих короткозамкнутых с одного конца ОПВ 9, 10. Другие концы ОПВ 9, 10 через сумматор мощности, выполненный в виде волноводного Е-тройника 13 соединены с отрезком выходной линии 14. К ВШ 2 с двух сторон присоединены одними концами металлические стержни 3, 5, установленные в соответствующих отверстиях 7, 8 в совмещенных стенках ОПВ 1, 9, 10. Другие концы металлических стержней 3, 5 подключены к умножительным диодам (УД) 4, 6, установленных на широких стенках ОПВ 9, 10. Концы ВШ 2 подключены через УД II, 12 к противоположным широким стенкам ОПВ 1. В ВШ 2 возбуждается переменное колебание, в результате чего в УД 11, 12 появляются высшие гармоники напряжения. Т. к. УД 11, 12 включены встречно-последовательно, то в металлических стержнях 3, 5 текут токи только четных гармоник входного колебания. УД 4, 6 возбуждаются колебаниями тока с частотой . Колебания, возбуждаемые в УД 4, 6 нечетными гармониками, синфазны, а четными гармониками - противофазны. Поэтому колебания противофазных четных гармоник в волноводном Е-тройнике 13 складываются и поступают в отрезок выходной линии, где колебание 4Гвх отфильтровывается. Колебания нечетных гармоник не проходят в отрезок выходной линии. 2 ил. (б СП N9 СП О) со