Автогенератор Советский патент 1981 года по МПК H03B5/18 

(54) АВТОГЕНЕРАТОР

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах генерирования электромагнитных колебаний в радиолокации, автоматике и космической радиосвязи.

Известен автогенератор, содержащий транзистор, в коллекторную цепь которого включены контуры основной и второй гармоник, выполненные в виде разомкнутого отрезка полосковой линии передачи, и согласующая цепь 1.

Однако такому автогенератору прдюущи малая мощность и низкая стабильность частоты второй гармоники.

Цель изобретения - увеличение мощности и стабильности частоты второй гармоники.

Для этого в автогенератор, содержащий транзистор, в коллекторную цепь которого включены контуры основной и второй гармоник, выполненные в виде разомкнутого отрезка полосковой линии передачи, и согласующая цепь дополнительно введен холостой контур, настроенный на третью гармонику и выполненный в виДе второго разомкнутого отрезка полосковой линии передачи. При этом холостой контур подключен к контурам основной и второй гармоник через дополнительно введенный отрезок полосковой линии передачи, длина которого равна длине волны третьей гармоники, а согласующая цепь включена параллельно холостому 5 контуру.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного автогенератора.

Автогенератор содержит транзистор 1, в эмиттер которого включен фазирующий 10 щлейф 2 короче 1/4 длины волны основной гармоники, а в коллекторную цепь - контуры 3 основной и второй гармоник, выполненные в виде разомкнутого отрезка полосковой линии передачи, холостой контур 4, настроенный на третью гармонику и выполненный

15 в виде второго разомкнутого отрезка полосковой линии передачи, согласующая цепь 5 и отрезок 6 полосковой линии передачи, длина которого равна длине волны третьей гармоники.

20 Автогенератор работает следующим образом.

После включения эмиттерного и коллекторного питания транзистора 1 благодаря

включенному в эмиттер фазирующему шлейфу 2 и контурам 3 основной и второй гармоник в схеме устанавливаются стационарные колебания основной и второй гармоник. Холостой контур 4, включенный на расстоянии длины волны третьей гармоники от контура выделяемой гармоники и настроенный на третью гармонику (четверь длины волны третьей гармоники), увеличивает фиксирующую способность коллекторной цепи транзистора и, следовательно, частотную стабильность генерируемых колебаний выделяемой (второй) гармоники, которые через согласующую цепь 5 подаются на выход устройства.

Таким образом, включение холостого контура 4 длиной, равной четверти длины волны третьей гармоники, на расстоянии длины волны третьей гармоники от контура выделяемой гармоники (второй) равносильно увеличению крутизны фазо-частотной характеристики (ФЧХ) этого контура.

Действительно

«, tf -

J f

гдеС 3 10 , откуда д- ё увеличивая расстояние между точкой подключения контура и генерирующей системой, мы увеличиваем крутизну ФЧХ (-) этого контура, а значит и его фиксирующую способность. Увеличение же фиксирующей способности контура, подключенного к генерирующей системе, повышает частотную стабильность колебаний. Расстояние (длина 1), на котором подключается холостой контур 4, должно выбираться компромиссно: из условия максимальной реакции генерирующей системы на холостой контур (или минимального затухания колебаний на пути генер}1рующая система-холостой контур- генерирующая система) и максимальной фиксирующей способности контура (или максимальной крутизны ФЧХ).

Оптимальная длина, на которой включается стабилизирующий холостой контур 4, для автогенератора второй гармоники равна длине волны настройки подключаемого холостого контура. При этом фиксирующая способность подключаемого холостого конту ра увеличивает в 1 раз, , аХ - длина волны третьей гармоники, Это дает возможность применить низкодобротный резонатор по третьей гармонике, выполненный, например, в микрополосковом варианте.

Фазирующий шлейф 2 позволяет уменьшить сдвиг фаз OJLj между СВЧ током и напряжением цепи коллектора транзистора, а значит увеличить КПД и мощность генерируемых колебаний. Уменьшение сдвига фаз (p3t равносильно подстройке контура основной частоты, что ведет к увеличению крутизны его ФЧХ.

Увеличение крутизны ФЧХ холостого контура путем отнесения точки его подключения от контура выделяемой гармоники на расстояние, равное длине волны третьей гармоники с одной стороны, и увеличение

крутизны ФЧХ контура основной частоты благодаря включению фазирующего шлейфа в цепь эмиттера с другой стороны, улучшает фиксирующую способность коллекторной цепи транзистора в целом и, следовательно, стабильность и мощность генерируемых колебаний.

Помимо увеличения фиксирующей способности коллекторной цепи транзистора стабилизируется форма СВЧ напряжения на

j коллекторе транзистора и не меняется при изменении длины линии (например, под влиянием температуры окружающей среды), связывающей холостой контур и контуры выделяемой и основной гармоник, поскольку rto этой линии движутся как отраженная волна третьей гармоники, так и отраженная от согласующей цепи волна напряжения основной частоты.

Оптимальная форма напряжения СВЧ на

- коллекторе транзистора ( с точки зрения максимальной стабильности частоты и мощности генерации) соответствует оптимальному соотношению фаз между основной и третьей гармониками, волны напряжения которых циркулируют по одному и тому же

0 пути. Оптимальное сротношение фаз между основной и третьей гармониками в процессе изменения размеров линии, соедиияюшей контуры выделяемой, основной гармоник, холостой контур и согласующая цепь, меняется таким образом, что форма напряжения на

коллекторе остается постоянной.

Таким образом, стабилизация частоты и увеличение мощности генерации второй гармоники являются регультатом введения нового элемента холостого контура 4, включенного на расстоянии, равном длине волны третьей гармоники, от контура выделяемой и основной гармоник как единого целого.

Формула изобретения

Автогенератор, содержащий транзистор, в коллекторную цепь которого включены контуры основной и второй гармоник, выполненные в виде первого разомкнутого отрезка

полосковой линии передачи, и согласующая цепь, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности и стабильности частоты второй гармоники, в него дополнительно введен холостой контур, настроенный на третью гармонику и выполненный в виде второго разомкнутого отрезка полосковой линии передачи, при этом холостой контур подклю чей к контурам основной и второй гармоник через дополнительно введенный отрезок полосковой линии передачи, длина которого равна длине волны третьей гармоники, а согласующая цепь включена параллельно холостому контуру.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 371659, кл. НОЗВ7/06, 1974 (прототип)

ff 4

у////////