РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Советский патент 1969 года по МПК H03B19/14 

Известны преобразователи частоты на вариаторах с накоплением заряда в рабочей полосе частот, входящих в состав умножителя частоты гетеродина и размещенных в объемном резонаторе. Известны также регенеративные преобразователи частоты на туннельных диодах.

В преобразователях с нелинейной емкостью высокую эффективность преобразования удается получить лишь при небольших порядках умножения (2-3). В связи с этим для случаев умножения частоты высокого порядка (50-100) возникает необходимость соединения в цепочку нескольких умножителей низкого порядка, что удорожает конструкцию и усложняет настройку.

Использование диодов с накоплением заряда для целей умножения частоты с высокой кратностью дает лучшие результаты. Однако у этих диодов для возбуждения импульсов обратного тона, имеющего крутой задний фронт, требуется работа с отсечкой, которой сопутствует импульс прямого тока, ухудшающий спектральный состав тока и шунтирующий выходной контур.

Предлагаемое устройство отличается тем, что объемный резонатор снабжен дополнительной камерой с размещенным в ней полупроводниковым диодом без накопления заряда в рабочей полосе частот. Диод лключает

параллельно по постоянному току и встречно по переменному. Сигнал гетеродина подается на эти диоды через возбудитель, например, Т-образный, с.мещаемый в процессе регулирования вдоль оси камер для компенсации различия по крутизне характеристик используемых диодов.

Это позволяет формировать короткие относительно периода входной частоты импульсы

тока для возбуждения контура на собственной частоте, что повышает к. п. д. преобразователя и обеспечивает допустимый порядок умножения, а также расширяет частотный предел используемых диодов.

На фиг. 1 изображено схематически предлагаемое устройство; на фиг. 2 - умножительный каскад; на фиг. 3 - формы тока диодов; на фиг. 4 - их динамическая вольтамнерная характеристика.

Устройство содержит резонатор 1 с настроечными элементами 2 и помещенными на нем соосно .коаксиальными камерами 3, в одной из которых помещен диод 4 с накоплением заряда, а в другой - диод 5, у которого в рабочей полосе частот это явление не выражено или выражено слабо. Коаксиально-волноводный переход 10 соединяется со смесительным диодом и образует контакт /./ выхода промежуточной частоты. Диоды 4 и 5 соединяются с Т-образным возбудителем 12, к которому через элементы /5 и 14 контура входной частоты подводится сигнал гетеродина 15, а через дроссель 16 - напряжение постоянного смещения от источника 17. Позицией 18 на чертеже обозначена блокировочная емкость в цепи смещения. Работает устройство следующим образом. Напряжение гетеродина 15 подается на диоды 4 }1 5 через Т-образный возбудитель ,12. Возбуждаемые при этом импульсы тока диодов а и б на секциях возбудителя 12 направлены встречно. В связи с тем, что диоды 4 и 5 подбираются так, что один из них обладает опособностью накапливать заряд в рабочей полосе частот, а у второго это явление не выражено или выражено слабо, то при этом 20 компенсируется лишь положительный (или также частично отрицательный) импульс. Поскольку крутизна характеристик диодов 4 и 5 может быть различной, то возбудитель 12 сконструирован так, что он может сме- 25 щаться вдоль оси камер 3. При этом изменя1ется соотношение длин секций возбудителя (смещенное положение возбудителя показано на фиг. 1 и 2 пунктиром. Этому положению соответствуют секции виг), что позволяет более точно регулировать степень компенсации. Если в качестве выходного контура используется резонатор другого типа, то конструкция возбудителя также может быть иной. Однако и в этом случае возбудитель доллсеи конструироваться так, чтобы обеспечивалась компенсация положительного импульса тока варактора и имелась возможность регулировки степени компенсадии. Дополнительное преимущество предлагаемого преобразователя частоты заключается в следующем: В СВЧ-преобразователях для приема слабых сигналов при повышенных требованиях 45 к к. п. д. системы часто используются регенеративные смесители на туннельных диодах. Однако существующие туннельные диоды и миллиметровом и верхней области частот сантиметровохо диапазонов имеют низкие харак- 50 теристики преобразования. В предлагаемом преобразователе, который может, в частности, быть использован для указанных выше диапазонов в качестве смесителя, применены обычные, предназначенные 55 для этих диапазонов малошумящие преобразовательные диоды, не имеющие на статистической вольтамперной характеристике участка с отрицательным сопротивлением. Регенера40ция смесителя в этом случае осуществляется за счет внесенного отрицательного импеданца умножительной ступени. Настройка такого режима осуществляется регулированием выходного уровня гетеродина, связью .гетеродина с умножительной ступенью и настройкой входного контура умножителя или выходного контура гетеродина. В связи с тем, что влияние одних факторов в процессе настройки может компенсировать действие других, удо|бно производить настройку преобразователя, контролируя форму динамической вольтамперной характеристики умножительной ступени. Для этого цепь постоянного смещения диодов включается на характериограф, после чего регулируют перечисленные элементы так, чтобы на динамической вольтамперной характеристике образовалась область с отрицательным сопротивлением, а линия рабочих режимов, примыкающая к этой области, не имела разрывов, Возможная форма характеристики показана на фиг. 4, где А-прямая ветвь вольтампервой характеристики диодов; В - область с отрицательным сопротивлением; С - линия рабочих режимов и jD - точка оптимальной настройки. Степень регенерации смесительного диода регулируется связью этого диода с выходным контуром умножителя. Изменением напряжения источника смещения на линии С находится точка смещения, соответствующая наибольшему коэффициенту преобразования при минимальном уровне шума. Предмет изобретения Регенеративный преобразователь частоты, содержащий объемный резонатор с камерой для варакторного диода с накоплением заряда в рабочей полосе частот, входящего в состав умножителя частоты гетеродина, и смесительный диод, отличающийся тем, что, с целью повышения) к. п. д. преобразователя и допустимого порядка умножения частоты, а также расщирения частотного предела используемых полупроводниковых диодов, объемный резонатор снабжен дополнительной камерой с размещенным в ней полупроводниковым диодохм без накопления заряда в рабочей полосе частот, который включен с упомянутым варакторным диодом параллельно по постоянному то.ку и встречно по переменному току, .а сигнал гетеродина подан на эти диоды через возбудитель, например Т-01бразный, смещаемый в процессе регулирования вдоль оси камер для компенсадии различия по крутизне характеристик используемых диодов.

IB

9иг.З