СВЧ-смеситель на четной гармонике гетеродина Советский патент 1992 года по МПК H04B1/26 

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и предназначено для использования в приемных устройствах различного назначения.

Известны смесители СВЧ, в трактах которых наличие различных согласующихустройств и фильтров приводит к дополнительным энергетическим потерям.

Наиболее близким по технической сущности является субгармонический смеситель, содержащий два последовательно соединенных отрезка прямоугольного волновода, свободные концы которых являются входами сигнала и гетеродина, выполненных с общей широкой стенкой, в середине которой выполнен сквозной продольный паз, диэлектрическую подложку, закрепленную вдоль отрезков прямоугольных волноводов между серединами их широких стенок, на одной стороне которой нанесен слой металлизации, изолированный от стенок отрезков прямоугольных волноводов и образующий волноводно-щелевую линию с общей широкой стенкой отрезков прямоугольных волноводов, два диода, в корпусном исполнении, подключенные одними разноименными электродами к одной точке края слоя металлизации, а другими противоположными электродами к стенкам паза, при этом в волноводно-щелевую линию по обе стороны от точки подключения диодов включены на расстоянии, кратном нечетному числу четвертей длин волн сигнала и гетеродина, режекторные фильтры сигнала и гетеродина, а на концах волноводно-щеле- вой линии выполнены плавные переходы от

о о о со со

волноводно-щелевой линии к волноводу и вывод промежуточной частоты, подключенный между слоем металлизации диэлектрической подложки и корпусом отрезков прямоугольных волноводов.

Наличие неоднородностей в трактах сигнала и гетеродина, связанных со скачкообразным изменением сечения волновода, отсутствие средств, подавляющих волно- водную моду сигнала в тракте гетеродина, приводит к снижению потерь преобразования смесителя.

Использование в конструкции корпусных диодов также приводит к ограничению применения в микроволновой части диапазона, а отсутствие смещения диодов постоянным током - увеличению необходимой мощности гетеродина.

Цель изобретения - снижение потерь преобразования и мощности гетеродина.

Поставленная цель достигается тем, что в смесителе, содержащем отрезки сигнального и гетеродинного прямоугольного волноводов, одни концы которых являются входами сигнала и гетеродина, диэлектрическую подложку, установленную вдоль отрезка гетеродинного прямоугольного волновода по его середине в Е-плоскости, на одной стороне которой нанесены первый и второй слои металлизации, изолированные от стенок отрезков гетеродинного и сигнального прямоугольных волноводов и образующие волноводно-щелевую линию, два антипараллельных диода, подключенных одними разноименными электродами к первому слою металлизации, при этом в волноводно-щелевую линию на расстоянии от диодов, кратном нечетному числу четвертей длин волн гетеродина, включены фильтры, на концах волноводно-щелевой линии выполнены плавные переходы от нее к волноводу, а в другом конце отрезка гетеродинного прямоугольного волновода размещен короткозамыкатель, второй слой металлизации выполнен из двух частей, разделенных зазором, к краям которого подключены другие электроды диодов, отрезок гетеродинного прямоугольного волновода выполнен минимальной ширины в области размещения диодов и с плавным ее увеличением к входу гетеродина, а отрезок сигнального прямоугольного волновода выполнен с заниженным сечением и подключен к боковой стенке отрезка гетеродинного прямоугольного волновода перпендикулярно ему в области размещения диодов.

На фиг. 1 и 2 изображен смеситель СВЧ на четной гармонике гетеродина.

Смеситель СВЧ на четной гармонике гетеродина содержит два взаимно перпендикулярных отрезка прямоугольного волновода 1 и 2, диэлектрическую подложку 3, на одной стороне которой нанесен слой металлизации 4 с экранированной щелевой линией (ЭЩЛ) 5, сформированной в нем. В ЭЩЛ 5 включены антипараллельная пара диодов 6, фильтры низкой частоты (ФНЧ) 7, плавные переходы 8 с ЭЩЛ на волновод 2, изолирующий зазор 9. Вывод 10 промежу0 точной частоты через емкости 11 подключен к обеим половинкам верхней части металлизации 4 ЭЩЛ 5. Заземление нижней половинки металлизации 4 осуществляется заземляющим шлейфом 12. В тракте гетеро5 дина содержится короткозамыкающий поршень 13, а в тракте сигнала - короткозамыкающий поршень 14.

Смеситель СВЧ работает следующим образом.

0 Мощность гетеродина по прямоугольному волноводу 2 через плавный переход 8 поступает на щелевую линию, в которой выполнены развязывающие фильтры низкой частоты (ФНЧ) 7 и включены диоды 6. Пор5 шень 13, расположенный по другую сторону от диодов, позволяет производить подстройку пучности стоячей волны гетеродина непосредственно в области диодов. Сигнал подается на диоды 6 через расположенный

0 перпендикулярно ЭЩЛ 5 прямоугольный волновод 1 с заниженным сечением. Подстройка пучности стоячей волны сигнала осуществляется поршнем 14, находящимся в этом же волноводе по другую сторону от

5 диодов 6. Изолирующий зазор 9, выполненный в верхней части металлизации 4 ЭЩЛ 5, позволяет ввести раздельное смещение постоянным током на каждый из диодов. Заземление диодов по ПЧ и постоянному

0 току осуществляется через заземляющий шлейф 12. Развязка каналов сигнал-гетеродин осуществляется введением в ЭЩЛ фильтров низкой частоты 7, расположенных по обе стороны от диодов на расстоянии,

5 равном нечетному числу четвертей длин волн сигнала. При этом сигнал гетеродина беспрепятственно поступает по ЭЩЛ на диоды, а входной сигнал, отразившись от ФНЧ, образует стоячую волну в ЭЩЛ с пуч0 ностью в области диодов 6. Отрезок прямоугольного волновода 2 по мере перехода в щелевую линию сужается так, что его боковые сгенки приближаются к диэлектрической подложке, при этом край разрыва

5 прямоугольного волновода 1, направление которого перпендикулярно диэлектрической подложке 3 со сформированной в ней ЭЩЛ, находится непосредственно вблизи диодов 6. Емкостной зазор, образованный между верхней и нижней частями ЭЩЛ 5 и

боковой стенкой тракта гетеродина, обеспечивает замыкание токов сигнальной частоты на диоды 6.

Мощность гетеродина, частота которого как минимум в 2 раза меньше частоты сигнала, концентрируется в щели между половинками ЭЩЛ и на ее распространение емкостной зазор не влияет. Сигнал промежуточной частоты снимается через вывод 10, соединенный с обеими половинками верхней части металлизации ЭЩЛ емкостями 11. Диоды 6 выполнены в бескорпусном исполнении.

Возможность раздельного смещения на диоды и непосредственная подача знер- гии сигнала на них выгодно отличает предлагаемый смеситель от известных, так как позволяет использовать гетеродин с меньшей в рабочей полосе мощностью, осуществлять балансировку диодов и получать меньшие потери преобразования.

Формула изобретения

СВЧ-смеситель на четной гармонике гетеродина, содержащий отрезки гетеродинного и сигнального прямоугольных волноводов, одни концы которых являются входами сигнала и гетеродина, диэлектрическую подложку, установленную вдоль отрезка гетеродинного прямоугольного волновода по его середине в Е-плоскости,

на одной стороне которой нанесены первый и второй слои металлизации, изолированные от стенок отрезков гетеродинного и сигнального прямоугольных волноводов и образующие волноводно-щелевую линию, два антипараллельных диода, подключенных одними разноименными электродами к первому слою металлизации, при этом в волноводно-щелевую линию на расстоянии от диодов, кратном нечетному числу четвертей длин волн гетеродина, включены фильтры, на концах волноводно-щелевой линии выполнены плавные переходы от нее к волноводу, а в другом конце отрезка гетеродинного прямоугольного волновода размещен короткозамыкатель, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь преобразования и мощности гетеродина, второй слой металлизации выполнен из двух частей, разделенных зазором, к краям которого подключены другие электроды диодов, отрезок гетеродинного прямоугольного волновода выполнен минимальной ширины в области размещения диодов и с плавным ее увеличением к входу гетеродина, а отрезок сигнального прямоугольного волновода выполнен с заниженным сечением и подключен к боковой стенке отрезка гетеродинного прямоугольного волновода перпендикулярно ему в области размещения диодов.

Использование: радиотехника СВЧ, приемные устройства. Сущность изобретения: вдоль отрезка гетеродинного прямоугольного волновода установлена диэлектрическая подложка, на которой выполнена волноводно-щелевая линия, образованная первым и вторым слоями металлизации, причем второй слой металлизации выполнен из двух частей, разделенных зазором; два антипараллельных диода подключены одними разноименными электродами к первому слою металлизации, а другими разноименными электродами подключены к краям зазора; отрезок сигнального прямоугольного волновода заниженного сечения подключен перпендикулярно боковой стенке отрезка гетеродинного прямоугольного волновода в области размещения диодов, причем в этой области отрезок гетеродинного прямоугольного волновода выполнен минимальной ширины с плавным ее увеличением к входу гетеродина. 2 ил.

Фиг. 1

7

Ю 11

J

8

/J