Частотный детектор СВЧ Советский патент 1986 года по МПК H01P1/20 H03D9/04 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоизмерительной технике, в системах стабилизации частоты генераторов СВЧ.

Цель изобретения - повышение коэф- фициента передачи и упрощение настройки.

На чертеже представлена функциональная схема частотного детектора СВЧ.

Частотный детектор СВЧ содержит резонатор 1, выполненный в виде соединенных цилиндрическими выходами входного и выходного рупорных переходов 2 и 3 от прямоугольного волновода к цилиндрическому с возможностью вращения вокруг их общей продольной оси, первый и второй фазовращатели 4 и 5, первый и второй ампли- тудные детекторы 6 и 7, выходы которых подключены к блоку 8 сравнения, волновод- ный тройник 9, трехплечий циркулятор 10 с первым 11, вторым 12 и третьим 13 плечами, регулируемую неоднородность 14, согласованную нагрузку 15.

Частотный детектор СВЧ работает следующим образом.

Сигнал поступает на вход и разделяется в волноводном трошике 9. Часть его поступает на третье пл ечо 13 трехплечего цир- кулятора 10 и далее через второй фазовращатель 5 проходит в резонатор 1, а другая его часть проводится к второму амплитудному детектору 7.

Рабочая волна Н во входном рупорном переходе 2 преобразуется в H°i (здесь и далее символ а соответствует волнам в прямоугольном волноводе, О - в круглом волноводе, а знак 1 соответствует волне, плоскость поляризации которой перпендикулярна плоскости поляризации рабочей волны).

При угле поворота между входным и выходным рупорными переходами 2 и 3 У 0 в выходном рупорном переходе 3 волна HIJ вновь преобразуется в Н , при этом модуль коэффициента прохождения рабочей волны практически равен единице. Однако поворот одного рупорного перехода относительно другого вокруг их общей продольной оси на угол f ф О приводит к частичному преобразованию волны Hf, в поляри- зационно-вырожденную Н°/. Коэффициент преобразования Нц в Н растет с увеличением V вследствие увеличения асимметрии поперечного сечения относительно плокости поляризации рабочей волны. Волна , преобразуясь в рупорных переходах 2 и 3 в волну Но° , оказывается «запертой в этих переходах. Это связано с тем, что для нее прямоугольный волновод является запредельным.

Таким образом, предлагаемое устройство является для волны Hpi своеобразным резонатором, торцовыми стенками которого служат критические сечения. При прохождении рабочей волны через резонатор 1 на

резонансной частоте в нем накапливается энергия за счет рабочей волны, и это является причиной того, что в спектре прощед- шего через резонатор 1 сигнала на рабочей волне наблюдается резонансный провал, глубина и щирина которого зависят от угла поворота У. Из энергетических соображений следует, что амплитуда отраженного от резонатора 1 сигнала равна глубине резонансного провала в спектре прощедшего резонатор 1 сигнала. Прощедщий резонатор 1 сигнал частично отражается от регулируемой неоднородности 14, а частично рассеивается в согласованной нагрузке 15. Степень отражения регулируется положением регулируемой неоднородности 14. Отраженный от нее сигнал с резонансным провалом в его спектре вторично проходит резонатор 1 (только в противоположном направлении), вследствие чего глубина резонансного провала увеличивается. В то же время из энергетических соображений следует, что при этом должен существовать отраженный в сторону регулируемой неоднородности 14 сигнал, амплитуда которого должна быть равна амплитуде уменьшения вторично прощедщего через резонатор 1 сигнала. Увеличение глубины провала при неполном отражении сигнала от регулируемой неоднородности 14 пропорционально квадрату преобразования колебаний Н°(, и Н и, следовательно, при двукратном прохождении сигнала (один раз в прямом, другой раз в обратном направлениях) глубина провала реально увеличивается в 2,5-3 раза.

Формирование дискриминационной характеристики частотного детектора СВЧ происходит за счет суперпозиции первого резонирующего сигнала - сигнала дважды прошедщего резонатор 1 - и второго резонирующего сигнала, образованного при резонансе между критическим сечением выходного рупорного перехода 3 и регулируемой неоднородностью 14, при этом резонансные условия достигаются путем регулирования первого фазовращателя 4. Для повышения линейности дискриминационной характеристики необходимо, чтобы амплитуда первого и второго резонирующих сигналов были одинаковы, что достигается изменением регулируемой неоднородности 14.

Отраженный от входного рупорного перехода 2 сигнал, а также сигнал, резонирующий в полости «Критическое сечение - регулируемая неоднородность 14 при суперпозиции в волноводном тракте от резонатора 1 до первого амплитудного детектора 6, формируют дискриминационную характеристику. Необходимое фазовое соотношение при этом достигается регулированием второго фазовращателя 5. В первом амплитудном детекторе 6 происходит детектирование сигнала, в результате чего образуется сигнал постоянного тока с амплитудно-частотной зависимостью в виде дискриминационной характеристики на уровне постоянной составляющей. Этот сигнал, а также продетектированная вторым детектором 7 часть входного сигнала подаются на блок 8 сравнения. В нем вычитается постоянная составляющая, в результате чего на выходе блока 8 сравнения формируется дискриминационная характеристика, амплитуда которой равна нулю на частоте резонанса резонатора 1.

Формула изобретения

Частотный детектор СВЧ, содержащий резонатор, выполненный в виде соединенных цилиндрическими выходами входного и выходного рупорных переходов от прямоугольного волновода к цилиндрическому с возможностью вращения вокруг их общей продольной оси, первый фазовращатель.

подключенный к выходу резонатора, второй фазовращатель, первый и второй амплитудные детекторы, выходы которых подключены к блоку сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента передачи и упрощения настройки, введены волноводный тройник, трехплечий цирку- лятор и подключенные к выходу аервого фазовращателя последовательно соединенные регулируемая неоднородность и согласованная нагрузка, при этом второй фазовращатель включен между входом резонатора и первым плечом трехплечего циркуля- тора, второе плечо которого подключено к входу первого амплитудного детектора, третье - к одному выходному плечу волновод- ного тройника, другое выходное плечо которого подключено к входу второго амплитудного детектора, а входное плечо волновод- ного тройника является входом частотного детектора СВЧ.

Изобретение м. б. использовано в радиоизмерительной технике, в системах стабилизации частоты г-ров СВЧ. Цель изобретения - повышение коэфф. передачи и упрощение настройки. Уст-во содержит резонатор 1, выполненный в виде соединенных цилиндрическими выходами входного и выходного рупорных переходов 2 и 3 от прямоугольного волновода к цилиндрическому с возможностью вращения вокруг их общей продольной оси, фазовращатели 4 и 5, амплитудные детекторы 6 и 7, выходы к-рых подключены к блоку сравнения 8. Вновь введены волноводный тройник 9, трехпле- чий циркулятор 10 с плечами 11 -13, регулируемая неоднородность 14, согласованная нагрузка 15. Для повышения линейности дискриминационной хар-ки необходимо, чтобы амплитуды 1-го и 2-го резонирующих сигналов были одинаковы, что достигается изменением неоднородности 14. 1 ил. 6)(од to ас ;о сд