Генератор электромагнитных колебаний Советский патент 1993 года по МПК H01L39/16 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к устройствам генерации электромагнитных колебаний, в том числе в микрополосковом исполнении.

Целью изобретения является повышение КПД и расширение частотного диапазона за счет сокращения временного периода переходных процессов.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема генератора электромагнитных колебаний; на фиг. 2 - зависимое сопротивле- ниявысокотемпературного

сверхпроводника от тока; на фиг. 3, 4, 5 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 6 - генератор в микрополосковом исполнении.

Устройство содержит (см. фиг. 1) источник питания 1, индуктивный элемент 2, нелинейный элемент 3, в качестве которого

выбран сверхпроводник в области фазового перехода за критический ток. и нагрузку 4.

В микрополосковом исполнении (см. фиг. 3) генератор содержит источник питания 1. индуктивный элемент 2 в виде поло- сковой линии с распределенной индуктивностью, нагруженной на нелинейный элемент 3 и нагрузку 4. Все устройство выполнено на поликоровой подложке 5, с обратной стороны которой нанесен слой сплошной металлизации 6. Заземляющая шина 7 выполнена в виде полоска с лицевой стороны подложки.

Шунтирующая емкость конденсатора 8 замыкает цепь на частоте генерируемых колебаний.

Устройство (фиг. 6) рассчитано на частоту генерируемых колебаний 500 МГц. Пол- икоровая подлржка 5 имеет удвоенный

00 |N СЛ N СО 4

СА)

стандартный размер, волновое сопротивление полосковых линий на входе и выходе равно 50 Ом, величина шунтирующей емкости конденсатора 8 составляет около 7 пф.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени сопротивление сверхпроводника 3 близко к нулю (фиг. 3), ток течет через индуктивный элемент 2 и нелинейный элемент 3, нарастая до тех пор, пока значение тока не достигнет величины Нк.р {фиг. 2, 4). В этот момент происходит фазовый переход в сверхпроводнике, и его сопротивление скачкообразно возрастет до величины . Если сопротивление Rm значительно превышает сопротивление нагрузки RH (например Rm 10-20 RH), то ток после фазового перехода практически мгновенно потечет через на- i рузку и будет поддерживаться за счет энергии, накопленной индуктивным элементом (фиг. 5).

Бллгодаря конечному времени восстановления сверхпроводимости, сопротивление сверхпроводника будет сохранять величину Rm, в течение некоторого интервала Гвосст., определяющего длительность импульса тока 12 на нагрузке. За этот период времени 2 ток затухает экспоненциально от величины 1кр до величины о. стремясь к значению р- (U - напряжение источника

тания). Ecnvi p- 1кр, то и по

RH

истечении времени гВОсст в сверхпроводнике произойдет обратный фазовый переход в сверхпроводящее состояние. Ток потечет через сверхпроводник и индуктивный элемент, нарастая от значения 1о до 1кр. По достижении Up вышеописанный процесс повторяется.

Время протекания тока через сверхпроводник, определяющее интервал между импульсами на нагрузке (время холостого хода), равно:

г -L(Up-lo) ixonтт I

L - индуктивность

С учетом паразитной емкости сверхпроводникового элемента и схемы, постоянная

времени переходного процесса в значительной мере определяется величиной . При этом часть энергии, запасенной в индуктивности, переходит в емкость, что приводит к снижению энергии, выделяемой

на нагрузке. Поэтому вносимая емкость сверхпроводникового элемента и всего устройства должна быть минимальной.

В устройстве при исследованиях использовался сверхпроводниковый элемент

в тонкопленочном исполнении со следующими параметрами:

-химический состав сверхпроводника Y Ва2Сиз07

-критическая температура ,5 К, - температурный интервал фазового перехода ,8К,

-плотность критического тока -106 А/см2

-полный критический ток .2 A

- время восстановления сверхпроводимости -5) С

-паразитная емкость сверхпроводни- кового элемента пф.

-размеры нелинейного элемента с уче- том контактных площадок 2X4 мм.

Расчет показывает, что КПД такого генератора увеличивается в несколько раз.

35

Формула изобретения

Генератор электромагнитных колебаний, содержащий последовательно соединенные источник питания с шунтирующим конденсатором, индуктивный элемент и

контур, состоящий из параллельно соединенных нагрузки и нелинейного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения частотного диапазона, в качестве нелинейного элемента выбран сверхпроводник влбласти фазового перехода за критический ток.

зя

Использование: изобретение относится к области радиотехники, в частности к устройствам генерации электромагнитных колебаний, в том числе в микрополосковом исполнении. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно соединенные источники питания с шунтирующим конденсатором, индуктивный элемент и контур, состоящий из параллельно соединенных нагрузки и нелинейного элемента, при этом в качестве нелинейного элемента выбран сверхпроводник в области фазового перехода за критический ток. 6 ил.

в э

к

ОД

R -I

б

. Фиг.З

JiW

JH(ri

ЭаМ

г.

с- -

QbЈЈfEEa Т ««1Гвос«г.

4k

а

«РИГ. 1

Фиг. 2

Txw.фиг.-V

.5

XT

7Г±

X-L

6