Балансный фазовый детектор свч

ЕНИ ИЗ идентичныи перврезонатору иним, вторыепементы связи,твенно на первоорого квазиопти ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПЬ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТ ПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ С(54)(57) БАЛАНСНЫЙ ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР СВЧ, содержащий первый квазиоптический резонатор, образованный цилиндрическим корпусом, внутренняя поверхность которого покрыта слоем поглощающего материала, первым и вторым зеркалами, направленными своими вогнуты.ми поверхностями друг к другу и установленными перпендикулярно образующей цилиндрического корпуса на его торцах, первый входной элемент связи, расположенный в центре первого зеркала, .первый выходной элемент связи, размещенный во втором зеркале, первый детекторный диод, связанный с первым выходным элементом связи и подключенный к первому фильтру нижних частот, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения линейности и крутизны дискриминационной характеристики и повьппения стабильности ее переходной частоты, в него дополнительно введены второй квазиоптический резонатор, му квазиоптическому размещенный соосно с входной и выходной э размещенные соответс и втором зеркалах вт ческого резонатора, второй детекторный диод, подключенный к второмуфильтру нижних частот, и дифференциальный усилитель, при этом нерабочиеповерхности вторых зеркал совмещены,центры первого и второго входных ивыходных элементов связи расположеныв одной плоскости, первый и второйвыходные элементы связи выполнены ввиде идентичных сквозных щелей, смещенных от центра вторых зеркал нарасстояния 0,25-0,35 радиуса их апертуры, второй входной элемент связисмещен от центра первого зеркала второго квазиоптического резонатора нарасстояние 0,25-0,35 радиуса егоапертуры, на вогнутой поверхностивторого зеркала второго квазиоптического резонатора нанесена полоса изпоглощающего материала, которая ориентирована вдоль диаметра апертурывторого зеркала, перпендикулярного кости, в которои распопожс пы центры первого и второго входных и выходных элементов связи, первый и второй детекторные диоды включены в серединах поперечного сечения сквозныхщелей, а выходы первого и второгофильтров нижних частот подкпючеН 1 квходам дифференциального усилителя,Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах автоматической подстройки частоты СВЧ диапазона радиоволн.Известен балансный фазовый детектор СВЧ, содержащий двойной волноводный тройник, в двух плечах которого размещены детекторные диоды, подключенные через фильтры нижних частот к входам дифференциального усилителя 1Однако данное устройство имеет ограниченный диапазон рабочих частот.Известен также балансный фазовый15 детектор СВЧ, содержащий первый квазиоптический резонатор, образованный цилиндрическим корпусом, внутренняя поверхность которого покрыта слоем поглощающего материала первым и вто 120 рым зеркалами, направленными своими вогнутыми поверхностями друг к другу и установленными перпендикулярно образующей цилиндрического корпуса на его торцах, входной элемент связи первого квазиоптического резонатора, расположенный в центре первого зеркала, выходной элемент связи первого квазиоптического резонатора, размещенный во втором зеркале, пер 30 вый детекторный диод, связанный с выходным элементом связи первого квазиоптического резонатора и первый фильтр нижних частот, подключенный к первому детекторному диоду 23.Недостатками известного устройства 35 являются невысокая линейность и крутизна дискриминационной характеристики, а также недостаточная стабильность положения переходной частоты дискриминационной характеристики, что 40 обусловлено формированием ее с помощью компенсирующего источника. Цель изобретения - увеличение линейности и крутизны дискриминационной 45 характеристики и повыщение стабильности ее переходной частоты.Цель достигается тем, что в балансный фазовый детектор СВЧ, содержащий первый квазиоптический резонатор, 50 образованный цилиндрическим корпусом, внутренняя поверхность которого покрыта слоем поглошающего материала, первым и вторым зеркалами, направленными своими вогнутыми поверхностями друг к другу и установленными перпен. дикулярно образующей цилиндрического корпуса на его торцах, первый входной элемент связи, расположенный в центре первого зеркала, первый выходной эле-. мент связи, размещенный во втором зеркале, первый детекторный диод, связанный с первым выходным элементом связи и подключенный к первому фильтру нижних частот, дополнительно введены второй квазиоптический резонатор, идентичный первому квазиоптическому резонатору и размещенный соосно с ним, вторые входной и выходной элементы связи, размещенные соответственно на первом и втором зеркалах второго квазиоптического резонатора, второй детекторный диод, подключенный к второму фильтру нижних частот, и дифференциальный усилитель, при этом нерабочие поверхности вторых зеркал совмещены, центры первого и второго входных и выходных элементов связи расположены в одной плоскости, первый и второй выходные элементы связи выполнены в виде идентичных сквозных щелей, смещенных от центра вторых зеркал на расстояния 0,25-0,35 радиуса их апертуры, второй входной элемент связи смещен от центра первого зеркала второго квазиоптического резонатора на расстояние 0,25-0,35 радиуса его апертуры, на вогнутой поверхности второго зеркала второго квазиоптического резонатора нанесена полоса из поглощающего. материала, которая ориентирована вдоль диаметра апертуры второго зеркала, перпендикулярного плоскости, в которой рас" положены центры первого и второго входных и выходных элементов связи, первый и второй детекторные диоды включены в серединах поперечного сечения,сквозных щелей, а выходы первого и второго фильтров нижних частот подключены к входам дифференциального усилителя.На фиг, 1 представлена конструкция балансного фазового детектора СВЧ, на фиг.2 (а,б) - соответственно конструкция вторых зеркал и распределение полей на апертурах вторых зеркал.Балансный фазовый детектор СВЧ содержит первый 1 и второй 2 квазиоптические резонаторы, образованные цилиндрическим Корпусом 3 и соответственно первым 4 и вторым 5 зеркалами первого квазиоптического резонатора 1 и первым 6 и вторым 7 зеркалами второго кваэиоптического резонатора 2. Внутренняя поверхность цилиндрического корпуса 3 покрыта слоем поглощающего материала 8, например,углеродистой резины, Первые зеркала4 и 6 имеют первый 9 и второй 1 Овходные элементы связи, а вторые зеркала 5 и 7 имеют первый 11 и второй12 выходные элементы связи, выполненные в виде идентичных сквозных щелей,Первое зеркало 6 закреплено в цилиндрическом корпусе 3 неподвижно, а первое зеркало 4 и вторые зеркала 5 и 7 10могут перемещаться при первоначальной настройке по пазам 13 и 14 и фиксироваться стопорными винтами 15и 16,Во вторых зеркалах 5 и 7 (фиг,2,а) 15расположены первый и второй детекторный диоды, состоящие из кристалловполупроводника. 17, закрепленных вкристаллодержателях 18, прижимных игл19 с иглодержателями 20, торцы которых покрыты слоем изоляции 21, например, эпоксидной смолы. Иглодержатели20 с помощью винтов 22 могут перемещаться во втулках 23, изолированныхпластмассовыми вставками 24. Иглодержатели 20 через. втулки 22 электрически соединены с изолированными проводниками 25, которые подключают первый и второй детекторные диоды соответственно к первому и второму фильт- ЗОрам нижних частот (не показаны), выходы которых подключены к входам дифференциального усилителя (не показан). На вогнутую поверхность второго зеркала 7 наклеена полоса 26 поглощающего материала.Балансный фазовый детектор СВЧработает следующим образом.Опорный сигнал через первый:входной элемент 9 связи возбуждает первый квазиоптический резонатор 1 натипе колебаний ТЕМ , а сравниваемыйсигнал через второйвходной элемент10 связи возбуждает второй квазиоптический резонатор 2, Расположение вто- дрого входного элемента связи 10 соответствует пучности колебаний типаТЕМ и относительному уровню 0,7колебаний типа ТЕМ Ч Полоса 26 поглощающего материала находится впучности колебаний типа ТЕМоо и вузле колебаний типа ТЕМ , что приводит к затуханию в квазйоптическомрезонаторе 2 колебаний типа ТЕМоэ,и обеспечивает устоцчиисц ис 1 бу,нлс - иие колебаний типа ТЕ 1 о В конечном итоге на апертуре второго зеркала 5 первого квазиоитического резои- тора 1 устанавливается распределение поля, соответствующее типу колебаний ТЕМ , а на апертуре второго зерка- . ла 7 второго квазиоитического резонатора 2 устанавливается распределение поля, соответствующее типу колебаний ТЕМ 1 (фиг,2 б). Благодаря расположению центров первого и второго входных 9 и 10 и выходных 11 и 12 элементов связи в одной плоскости достигается единая поляризация колебаний в первом н втором квазиоитических резонаторах 1 и 2. При этом просачивание излучения через выходные элементы 11 и 12 связи из первого квазиоптического резонатора 1 во второй квазиоптический резонатор 2 не вызывает взаимного влияния, так как возбужденным типам колебаний ТЕМ и ТЕМо соответствует разныерасстояния между первыми и вторыми зеркалами (4 и 5) и (6 и 7) в первом 1 и втором 2 квазиоитических резонаторах.Первый и второй детекторные диоды находятся под одновременным воздействием полей колебаний типа ТЕМ и ТЕМ , При этом благодаря симмет-, ричности расположения первого и второго детекторных диодов относительно центра вторых зеркал 5 и 7 результирующее поле, воздействующее на первый детекторный диод, равно сумме полей колебаний типа ТЕМ и ТЕМ а на второй детекторный диод - разности полей этих колебаний.Следовательно, эквивалентная схема предлагаемого устройства приводит- ся к схеме балансного фазового детектора и напряжение на выходе дифференциального усилителя пропорционально косинусу разности фаз опорного и сравниваемого гармонических колебаний.Предлагаемое устройство позволяет значительно повыситьбыстродействие,устойчивость и надежность работы систем фазовой автоподстройки частоты вмиллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн,