Сумматор мощности Советский патент 1992 года по МПК H03B7/14 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в различных устройствах СВЧ диапазона.

Известно устройство сложения мощностей, которое содержит отрезок волновода, в поперечном сечении которого размещена возбуждающая решетка, выполненная в виде отрезков металлических стержней, к концам которых подключены генераторные полупроводниковые диоды. Питающее диоды напряжение подается через штыри, которые подсоединены к средней части стержней 1.

Известно также устройство сложения мощностей, содержащее возбуждающую

решетку из металлических штырей с подключенными к ним диодами, при этом каждый штырь и стержень возбуждающей решетки разделены диэлектрическим слоем, расположенным в плоскостях продольного сечения волновода 2.

Известен сумматор мощности, описанный в 3. Данный сумматор мощности содержит отрезок прямоугольного волновода, в котором между его широкими стенками размещены п пар полупроводниковых генераторных диодов, а дополнительный генераторный диод размещен между широкими стенками цилиндрического резонатора. Внутри и коаксиально со свернутым в кольч о о о

ND СЛ

цо отрезком прямоугольного волновода размещен высокодобротный цилиндрический резонатор, с которым электромагнитно через отверстия в общей стенке связаны полупроводниковые генераторные диоды.

Основным общим недостатком данных сумматоров мощности является недостаточно высокая величина рабочей выходной мощности.

Наиболее близким к данному изобретению является генератор СВЧ, описанный в

4.

Данное устройство содержит волновод большего сечения, который размещен вдоль волновода меньшего сечения по винтовой линии, имеющей средний диаметр, равный половине длины волны в коаксиальной линии на основной частоте генерации, и шаг, кратный длине волны в волноводе меньшего сечения на удвоенной частоте генерации, а каждая коаксиальная линия включена в волновод большего сечения в трех точках через его узкие и широкую стенки, причем расстояние между точками включения кратно длине в нем на основной частоте генерации.

Недостатком известного устройства является трудность настройки и недостаточно высокая величина выходной СВЧ мощности.

Цель изобретения - упрощение настройки сумматора мощности.

Указанная цель достигается тем, что в данный сумматор мощности между отрезком прямоугольного волновода и резонатором, аксиально с ним, установлен с возможностью вращения вокруг продольной оси цилиндр, в котором выполнены отверстия, соответствующие отверстиям в стенках резонатора, а между генераторными диодами, каскадно им, внутри отрезка прямоугольного волновода установлены управляемые фазовращатели, которые выполнены в виде диэлектрической пластины, установленной с возможностью перемещения перпендикулярно широкой стенке отрезка прямоугольного волновода, каскадно которой размещены в разных углах отрезка прямоугольного волновода два индуктивных штыря и два емкостных винта между ними, а между диэлектрической пластиной и емкостными винтами в Е-плоскости отрезка прямоугольного волновода включен шлейф регулируемой длины.

На чертеже схематически показан сумматор мощности в продольном разрезе.

Сумматор мощности содержит отрезок 1 прямоугольного волновода, который изогнут по пространственной винтовой линии и установлен коаксиально с высокодобротным перестраиваемым по частоте цилиндрическим резонатором 2.

В промежутке между резонатором 2 и изогнутым отрезком 1 прямоугольного волповода и коаксиально по отношению к ним находится тонкостенный цилиндр 3 с окнами связи 4, которые находятся соосно с отверстиями связи резонатора 2 и изогнутого отрезка 1 прямоугольного волновода. Цилиндр 3 имеет возможность вращаться относительно резонатора 2 и изогнутого отрезка 1 прямоугольного волновода. В изогнутом отрезке 1 прямоугольного волновода на расстоянии, кратном половине длины

волны находятся полупроводниковые генераторные диоды с ОДП 5. Число окон связи 4 равно числу полупроводниковых генераторных диодов 5. Между соседними полупроводниковыми генераторными диодами 5

вдоль отрезка 1 прямоугольного волновода расположена диэлектрическая пластина 6, которая имеет возможность перемещаться поперек волновода вдоль его широкой стенки, шлейф 7 в Е-плоскости, за которым находятся расположенные по диагонали два индуктивных штыря 8, между которыми находятся два емкостных винта 9. Расстояние между емкостными винтами 9 может, например, быть равным Ав /2, где Ав - длина волны в волноводе; 10 - поршень перестройки по частоте резонатора 2 Выход мощности СВЧ осуществляется через выходной фланец 11 отрезка 1 прямоугольного волновода.

Сумматор мощности работает следующим образом.

При подведении к полупроводниковым генераторным диодам 5 постоянного напряжения, в них возбуждаются колебания СВЧ

энергии. Каждый из диодов 5 генерирует колебания СВЧ определенной мощности. Полупроводниковые генераторные диоды 5 размещены на расстоянии, кратном половине длины волны в волноводе. Размещение

полупроводниковых генераторных диодов 5 на расстоянии, кратномАв /2 обуславливает эффективное сложение мощности СВЧ колебаний отдельных полупроводниковых генераторных диодов 5. При таком

расстоянии между диодами 5 и учитывая наличие подстроечных элементов 6-9 энергия волны СВЧ колебаний от предыдущего диода 5 приходит к месту расположения последующего генераторного диода 5 в фазе,

соответствующей фазе волны, возбуждаемой в данном месте диодом 5. Таким образом, каждый последующий диод 5 работает в режиме, соответствующему режиму синхронизации диода внешним сигналом, а синхронизирующим сигналом будет СВЧ энергия, приходящая от предыдущего полупроводникового генераторного диода 5. Резонатор 2 является внешним стабилизирующим резонатором. Для более эффектов- ного сложения энергии СВЧ колебаний отдельных полупроводниковых генераторных диодов 5 необходимо изменение и подстройка фазы СВЧ колебаний генераторных диодов 5. Это осуществляется при помощи диэлектрической пластины 6 и шлейфа в Е-плоскости 7. Выбор оптимального размера отверстия связи 4 осуществляется путем смещения и относительного взаимного поворота цилиндрического стабилизирующе- го резонатора 2, цилиндра 3 и отрезка волновода 1. Этим обеспечивается устойчивая синхронизация всех диодов 5 при незначительном уменьшении добротности стабилизирующего резонатора 2.

В качестве генераторных диодов могут быть использованы диоды Ганна, лавинно- пролетные диоды и т.д.

Использование данного сумматора мощности позволяет получить повышенную выходную мощность СВЧ колебаний при достаточно высокой стабильности частоты.

Формула изобретения

Сумматор мощности, содержащий резонатор, отрезок прямоугольного волново- да, который изогнут по винтовой линии, закрученной вокруг резонатора вдоль его

продольной оси, генераторные диоды, установленные на полуволновом расстоянии один от другого в отрезке прямоугольного волновода, закороченном на одном конце, другой конец которого является выходом сумматора мощности, при этом генераторные диоды электромагнитно связаны с резонатором отверстиями связи, выполненными в стенках отрезка прямоугольного волновода и резонатора, отличающийся тем, что, с целью упрощения настройки, между отрезком прямоугольного волновода и резонатором аксиально с ним установлен с возможностью вращения вокруг продольной оси введенный цилиндр, в котором выполнены отверстия, соответствующие отверстиям в стенках резонатора, а между генераторными диодами каскадно им внутри отрезка прямоугольного волновода установлены введенные управляемые фазовращатели, которые выполнены в виде диэлектрической пластины, установленной с возможностью перемещения перпендикулярно широкой стенки отрезка прямоугольного волновода, каскадно которой размещены в разных углах отрезка прямоугольного волновода два индуктивных штыря и два емкостных винта между ними, а между диэлектрической пластиной и емкостными винтами в Е-плоскости отрезка прямоугольного волновода включен шлейф регулируемой длины.

Изобретение относится к радиоэлектронике и предназначено для создания источников СВЧ повышенного уровня выходной мощности. Сущность изобретения: в сумматоре мощности, содержащем отрезок 1 прямоугольного волновода, изогнутый по пространственной винтовой линии и установленный коаксиально с резонатором 2, и генераторные диоды 5, установленные кас- кадно на расстояниях, кратных половине длины волны вдоль отрезка 1 прямоугольного волновода, и электромагнитно связанные с резонатором 2 отверстиями связи, выполненными в стенках отрезка 1 прямоугольного волновода и резонатора 2, с целью упрощения настройки введены аксиальный резонатору 2 тонкостенный цилиндр 3, установленный с возможностью вращения и с окнами связи 4, которые соосны отверстиям связи в отрезке 1 прямоугольного волновода и резонатора 2, а также установленные между диодами 5 диэлектрическая пластина 6, шлейф 7 в Е-плоскости отрезка 1 прямоугольного волновода, индуктивные штыри 8 и емкостные винты 9. 1 ил. сл С

S

1/

ю