Приемный СВЧ-модуль Советский патент 1992 года по МПК H04B1/26 

Изобретение относится к радиоизмерениям, в частности к устройствам, предназначенным для приёма слабых сигналов в миллиметровом диапазоне длин волн и может быть использовано в радиоастрономии, медицине и технической диагностике.

Известен приёмный СВЧ-модуль, содержащий проводящий корпус, в котором размещен сигнальный волновод, включающий согласующий трансформатор и диод- ный смесительСогласующий

трансформатор выполнен в виде волновод- ного перехода от стандартного сечения к прямоугольному меньшего размера. В этом же корпусе размещен гетеродин, соединенный с диодным смесителем микрополоско- вой линией передачи мощности. Гетеродин соединен также с помощью микрополоско- вой линии с фильтром низкой частоты для подачи питания К центру симметрии диодной пары смесителя подключен фильтр промежуточной частоты, выход которого является выходом приемного тракта

Прототипом принят приёмный СВЧ-мо дуль, содержащий корпус, в котором размещены последовательно соединенные отрезок сигнального прямоугольного волновода, согласующий трансформатор, отрезок волновода прямоугольного сечения с четырьмя гребнями, выступающими из стенок внутри волновода, к концу которого подключен гетеродин. В отрезке волновода с четырьмя гребнями размещен 4-х диодный балансный смеситель, к которому подключен фильтр промежуточной частоты

Однако прототип так же, как и другие известные технические решения, характеризуется существенными потерями преобразования и потерями мощности гетеродин. Это обусловлено тем, что даже незначительная неидентичность характеристик диодов увеличивает потери преобразоС

XI

со о о

вания и ухудшает развязку между смесителем и гетеродином.

Целью изобретения является снижение потерь преобразования и мощности гетеродина.

Поставленная цель достигается тем, что в приёмном СВЧ-модуле, содержащем корпус, в котором размещены последовательно соединенные отрезок сигнального прямоугольного волновода, согласующий трансформатор и отрезок прямоугольного волновода с двумя гребнями, выступающими из узких стенок внутри волновода, к концу которого подключен гетеродин, а также диодный смеситель, к которому подключен фильтр промежуточной частоты, согласующий трансформатор выполнен в виде плавного перехода от отрезка сигнального прямоугольного волновода к отрезку прямоугольного волновода с двумя гребнями, диодный смеситель выполнен на диодной паре, диоды которой расположены на оси симметрии поперечного сечения отрезка прямоугольного волновода с двумя гребнями, перпендикулярной его широким стенкам, и подключены к ним одними своими электродами, а два других электрода симметрично подключены к фильтру промежуточной частоты, в отрезок прямоугольного волновода с двумя гребнями введены первый, второй и третий настроечный элементы, выполненные в виде металлических пластин, при этом ось симметрии первого и второго настроечный элементов расположена в одной плоскости с осью симметрии диодной пары, а ось симметрии третьего настроечного элемента расположена параллельно оси симметрии поперечного сечения отрезка прямоугольного волновода с двумя гребнями, параллельной его широким стенкам.

В частном случае поставленная цель достигается также тем, что гетеродин выполнен на диоде, к которому подключен проводник, разомкнутый на одном конце, и фильтр питания, а в корпусе, перпендикулярно широким стенкам отрезка прямоугольного волновода с двумя гребнями, выполнена сквозная прорезь, при этом диод размещен между гребнями по оси их симметрии, проводник размещен в участке сквозной прорези, примыкающем к одной широкой стенке.а фильтр питания - в участке сквозной прорези, примыкающем к другой широкой стенке.

В разработанном техническом решении реализована независимая настройка каждого смесительного диода за счет размеще- ния их в соответствующих секциях прямоугопьного волновода, образованных

двумя гребнями, выступающими из его узких стенок. Это снижает требования к идентичности диодов, улучшает развязку между смесителем и гетеродином и уменьшает потери преобразования. Реализована также независимая подстройка гетеродина, что уменьшает требуемую мощность его.

Кроме того выполнение гетеродина на отрезке симметричного Н-волновода, обра0 зованного двумя секциями прямоугольного волновода с двумя гребнями и соединяющим их отрезком волновода, являющимся запредельным для сигнала, а также размещение твердотельного диода гетеродина в

5 прорези корпуса, параллельной горизонтальной оси симметрии Н-волновода, существенно уменьшает габариты приёмного СВЧ-модуля.

На чертеже приведен общий вид разра0 ботанного приёмного СВЧ-модуля.

Приёмный СВЧ-модуль содержит проводящим корпус 1, в котором размещены последовательно соединенные отрезок 2 сигнального прямоугольного волновода, со5 гласующий трансформатор 3, и отрезок 4 прямоугольного волновода с двумя гребнями 5, 6, выступающими из узких стенок внутри волновода и образующими в нем две идентичные секции 7, 8. Согласующий

0 трансформатор 3 выполнен в виде плавного перехода от отрезка 2 сигнального прямоугольного волновода к отрезку 4 прямоугольного волновода с двумя гребнями 5, 6. Диодный смеситель 9 выполнен на диодной

5 паре 10, 11, которые размещены в соответствующих секциях 7, 8 отрезка 4 прямоугольного волновода на перпендикулярной его широким стенкам оси симметрии его поперечного сечения. Диоды 10, 11 подклю0 чены к широким стенкам отрезка 4 прямоугольного волновода одними своими электродами, а два других электрода симметрично подключены к фильтру 12 промежуточной частоты, В отрезок 4

5 прямоугольного волновода введены настроечные элементы 13, 14, 15, выполненные в виде металлических пластин. Ось симметрии настроечных элементов 13, 14 расположена в одной плоскости с осью симметрии

0 диодной пары 10, 11, а ось симметрии настроечного элемента 15 расположена параллельно оси симметрии поперечного сечения отрезка 4 прямоугольного волновода, параллельной его широким стенкам. К

5 концу отрезка 4 подключен гетеродин 16, расположенный на расстоянии г А/2 от плоскости размещения диодной пары 10, 11 и фильтра 12 промежуточной частоты. При этом секции 7, 8 и участок 17 запредельного для сигнала отрезка 4 прямоутльного волновода образуют линию 18 передачи мощности в виде симметричного Н-волновода от гетеродина 16 к диодному смесителю 9.

В конкретной реализации, приведенной на чертеже, гетеродин 16 выполнен на твердотельном диоде 19, размещенном в отрезке симметричного Н-волновода, образованном секциями 7, 8 и запредельным для сигнала участком 17 отрезка 4. В проводящем корпусе 1, перпендикулярно широким стенкам отрезка 4 прямоугольного волновода, выполнена ск%озная прорезь 20, при этом твердотельный диод 19 размещен в ней между гребнями 5, 6 по оси их симметрии. К твердотельному диоду 19 подключен проводник 21, разомкнутый на одном конце и размещенный в участке сквозной прорези 20, примыкающем к одной широкой стенке отрезка 4, В участке сквозной прорези 21, примыкающей к другой широкой стенке отрезка 4 размещен фильтр 22 питания, также соединенный с твердотельным диодом 19.

Разработанный приемный СВЧ-модуль работает следующим образом.

СВЧ-сигнал поступает из отрезка 2 сигнального прямоугольного волновода через согласующий трансформатор 3 в отрезок 4 прямоугольного волновода с двумя гребнями 5, 6. В секциях 7, 8 осуществляется деление СВЧ-сигнала по мощности на две равные части, каждая из которых поступает на соответствующий диод 10, 11 смесителя 9. Одновременно к диодной паре 10, 11 через линию 18 подводится излучение гетеродина 16. Это осуществляется следующим образом,

Напряжение питания через фильтр 22 поступает на твердотельный диод 19 гетеродина 16, обеспечивая его работу на участке отрицательного дифференциального сопротивления вольтамперной характеристики. Разомкнутый конец проводника 21, центральный проводник фильтра 22, являющийся продолжением проводника 21, и твердотельный диод 19 образуют колебательный контур, резонансная частота которого подстраивается изменением длины разомкнутого участка проводника 21. Центральный проводник фильтра 22 и разомкнутый конец проводника 21, пересекающие параллельные секции Н-волновода, образуют совместно с соответствующими участками прорези 20 коаксиально-волноводные переходы, через которые осуществляется возбуждение моды электромагнитного поля прямоугольного волновода в параллельных секциях Н-волновода Эта мода трансформируется в моду электромагнитного поля Н-волновода, поступающего на диодный смеситель 9,

Выходной сигнал промежуточной чэсто- ты снимается с выхода смесителя 9 через фильтр 12.

Формула изобретения

1.Приемный СВЧ-модуль, содержащий корпус, в котором размещены последовательно соединенные отрезок сигнального прямоугольного волновода, согласующий трансформатор и отрезок прямоугольного волновода с двумя гребнями, выступающими стенок внутри волновода, к концу которого подключен гетеродин, диодный смеситель, к которому подключен фильтр промежуточной частоты, отличающий- с я тем, что, с целью снижения потерь преобразования и мощности гетеродина, согласующий трансформатор выполнен в виде плавного перехода от отрезка сигнального прямоугольного волновода к отрезку прямоугольного волновода с двумя гребнями, диодный смеситель выполнен на диодной

паре, диоды которой расположены на оси симметрии поперечного сечения отрезка прямоугольного волновода с двумя гребнями, перпендикулярной его широким стенкам и подключены к ним одними своими

электродами, а два других электрода симметрично подключены к фильтру промежуточной частоты, в отрезок прямоугольного волновода введены первый, второй и третий настроечные элементы, выполненные в виде металлических пластин, при этом ось симметрии первого и второго настроечных элементов расположена в одной плоскости с осью симметрии диодной пары, а ось симметрии третьего настроечного элемента

расположена параллельно оси симметрии поперечного сечения отрезка прямоугольного волновода с двумя гребнями, параллельной его широким стенкам.

2.СВЧ-модуль по п. 1, отличаю- щ и и с я тем, что гетеродин выполнен на

диоде, к которому подключен проводник, разомкнутый на одном конце, и фильтр питания, а в корпусе перпендикулярно широким стенкам отрезка прямоугольного

волновода с двумя гребнями выполнена сквозная прорезь, при этом диод размещен между гребнями по оси их симметрии, проводник размещен в участке сквозной прорези, примыкающем к одной широкой стенке,

а фильтр питания - в участке сквозной прорези, примыкающем к другой широкой стенке.

Я

16

2Z

Использование: техника СВЧ, радиоприёмные устройства. Сущность изобретения: в корпусе выполнен отрезок сигнального прямоугольного волновода, соединённый плавным переходом с отрезком прямоугольного волновода с двумя гребнями, выступающими внутри него из узких стенок, к концу которого подключен гетеродин. Диодный смеситель выполнен на диодной паре, диоды которой расположены на оси симметрии поперечного сечения отрезка прямоугольного волновода с двумя гребнями, перпендикулярной его широким стенкам. Первый, второй и третий настроечные элементы выполнены в виде металлических пластин. Гетеродин выполнен на диоде, который установлен между гребнями отрезка прямоугольного волновода с двумя гребнями по оси их симметрии. К диоду подключен разомкнутый на одном конце проводник, размещённый в сквозной прорези, выполненной в корпусе перпендикулярно широким стенкам отрезка прямоугольного волновода с двумя гребнями. 1 з.п ф-л, 1 ил.