Автодинный генератор Советский патент 1993 года по МПК G01S7/42 

Ј

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в автодинных передающих системах ближней радиолокации и связи. Целью изобретения является повышение чувствительности в полосе частот при снижении энергопотебления. Авто- динный генератор содержит резонатор 1, генераторный диод 2, резистор 3, транзистор 4, источник 5 питания, конденсатор 6, элемент 7 связи, отверстия 8 резонатора 1. Цель изобретения достигается путем использования выходного сопротивления транзистора со стороны эмиттера для выделения сигнала промежуточной частоты. 1 ил.

СФ hO О О vj

СО

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в автодинных передающих системах ближней радиолокации и связи.

Целью изобретения является повышение чувствительности в полосе частот при снижении энергопотребления,

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема автодинного генератора.

Автодинный генератор содержит резонатор 1, генераторный диод 2, резистор 3, транзистор 4, источник 5 питания, конденсатор 6. элемент 7 связи, отверстия 8 резонатора 1.

Автодинный генератор работает следующим образом.

При подаче напряжения от источника питания 5 на втором электроде генераторного диода 2 устанавливается напряжение Do (относительно потенциала корпуса), которое задается током ъ базы транзистора 4 и определяется напряжением Е источника питания 5, сопротивлением резистора 3 и величиной модулирующего тока мод:

Uo Е - иеэ - Нб(1мод + Jo/hai),

где 11бэ - падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 4, определяется по входной статической вольт-амперной характеристике;

h2i - коэффициент усиления тока базы в схеме с общим эмиттером (известен из справочника).

Приложенное к электродам генераторного диода 2 напряжение обеспечивает воз- никновение СВЧ-колебаний в нем и возбуждение электромагнитного поля в резонаторе 1, которое поступает на СВЧ-вы- ход автодинного генератора через элемент 7 связи. Изменение тока 1мод вызывает соответствующие изменения напряжения Uo на электродах генераторного диода, а также амплитуды и частоты автоколебаний на его выходе.

Таким образом осуществляется модуляция излучения автодинного генератора, выполняющего функцию передатчика.

Принимаемые электромагнитные колебания с входа С8Ч поступают через элемент связи 7 в резонатор 1, где они вмешиваются с колебаниями генераторного диода 2. Вследствие нелинейности вольт-амперной характеристики генераторного диода 2, среднее значение тока в цепи питания его изменяется с разностной (промежуточной) частотой «пч. Эти изменения тока Д lo за счет наличия выходной дифференциальной

проводимости 6д m д о/д Uo генератора по цепи питания и эквивалентного выходного сопротивления ZBbix (Р2вых + Х2вых) транзистора 4 со стороны его эмиттера. где Рвых гэ + (U6 + Re)/(1 + h2i);

Хвых 0,16 (1Гб + ReJ/fr - реэистивная и реактивная составляющие выходного полного сопротивления транзистора;

(мА) - дифференциальное со- противление эмиттерного перехода;

re, re - низкочастотное и высокочастотное объемные сопротивления базы;

fr - граничная частота усиления тока в схеме с общим эмиттером преобразуются в соответствующие автодинные изменения напряжения A Uo, которые через разделительный конденсатор 6 поступают на выход ПЧ автодинного генератора.

Относительная величина ао выходного

сигнала определяется выражением ао Дио/ио ГКК(/с),

где Г V Рс/Рг ; PC. Рг - мощности принимаемого сигнала и излучаемого колебания соответственно;

К Кд Кд - коэффициент передачи автодинного генератора как преобразователя частоты в области низких частот ед,ч;

Кд 2Овн/Овн «А - коэффициент автодинного усиления, показывающий во сколько раз величина автодинного изменения амплитуды А автоколебаний больше амплитуды принимаемого сигнала Кд ддКвых/О +

+ РеыхСд) - коэффициент автодетектирования (по напряжению) автодинных изменений амплитуды колебаний; Он, Овн - нагруженная и внешняя добротности колебательной системы генератора; ад - параметр, обусловливающий степень регенерации и прочность предельного цикла генератора, дд dlo/дд - крутизна преобразования амплитуды СВЧ-колеабний в изменения постоянной составляющей тока в цепи питания:

K(r)V

1+ m2 p2 /С2

( 1 +/С2 ){ 1 +( 1 -2 m )pV + m2 pV

нормированный коэффициент относительной частотной зависимости коэффициента передачи автодинного генератора; к Опч/Шгр - относительная частота преобразованного сигнала; (Игр 2л Frp - граничное значение йМч, при котором автодинные изменения амплитуды автоколебаний генератора уменьшаются до уровня 0.707 от максимального; р ТдОдр - характеристический параметр цели автодетектирования: г л С пРвых - характеристическая постоянная времени

вых

ПОСТОцепи автодетектирования (питания); Сп Ск + Со - емкость цепи питания, учитывающая емкости корпуса Ск генераторного диода 2 и цепи питания Со диода 2 относительно резонатора 1, m Гвых/Тд - параметр коррекции верхних частот GW 0.16 го + Re)(1 +h2i) (1 + h2i ) ( гб + R6 ) янная времени транзистора 4 со стороны эмиттера.

Поскольку выходная дифференциальная проводимость Сд генератора является отрицательной, то с увеличением сопротивления резистора 3 увеличивается коэф- фициент передачи К автодинного генератора. Это увеличения К практически не влияет на формируемую частотную характеристику К(к), т к. постоянная времени т Вых ±1 0,16(1 + hai)/fT слабо зависит от величины сопротивления Re. поскольку гэ(1 + hai) « (re + Re). Кроме того, увеличение сопротивления R6 резистора 3 практически не увеличивает падения напряжения ( в определенных пределах) на переходе коллектор-эмиттер транзистора 4, т.к. ток базы транзистора 4 в (1 + hai) раз меньше тока в цепи эмиттера, a hat 1. Этим достигается увеличение коэффициента передачи автодинного генератора в режиме преобразования частоты без ограничения частотой характеристики и без увеличения потерь мощности источника 5 питания. Кроме того, путем выбора транзистора с соответствующими характеристиками (значением граничной частоты ft и допустимым током через переходы коллектор-эмиттер), влияющим

на величины постоянной времени Твых и параметр коррекции, можно добиться значительного расширения полосы пропускания по сравнению с Шф. Так, например,

при р- 0,15 и m 2,8 полоса пропускания по уровню 0,707 в 4,2 раза превышает ovp при неравномерности амплитудно-частотной характеристики менее 3 дБ. Нижняя граничная частота Шпч (в области доплеровских частот) при этом определяется величиной емкости разделительного конденсатора 6.

Автодинный генератор характеризуется повышением чувствительности при сохранении высокой стабильности частоты генерируемых колебаний, расширением полосы промежуточных частот для принимаемых сигналов и увеличением коэффициента передачи при одновременном снижении энерупотребления.

Формула изобретения Автодинный генератор, содержащий генераторный диод, который размещен в резонаторе, транзистор, резистор, источник

питания, первый выход которого соединен с коллектором транзистора, а второй выход соединен с первым электродом генераторного диода, отличающийся тем, что, с целью повышения автодинной чувствительности в полосе частот при снижении энергопотребления, эмиттер транзистора соединен с вторым электродом генераторного диода, база транзистора соединена с первым выводом резистора, второй вывод

которого соединен с коллектором транзистора.