Перестраиваемый генератор свч

(19 03 В 5/18, Н 01 Р 9 51 БРЕТЕНИ САН ИЕ К АВТ естного генератора ость, перескоки час ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Киевский политехнический институт(57) Использование: устройства преобразования и обработки сверхвысокочастотныхсигналов. Сущность изобретения: генератор содержит линию задержки, выходной Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в устройствах преобразования и обработки СВЧ-сигналов.Известны генераторы на магнитостатических волнах, содержащие широкополосный усилитель, в цепи обратной связи которого установлены направленный ответвитель (НО), многоотводная линия задержки, широкополосные выходные преобразователи коорой соединены с входом сумматора, выход которого связан с входом усилителя, а выход усилителя через первичный канал НО подключен к входному широкополосному преобразователю линии задержки,Недостатками извявляются многочастотн 1734187 А 1 преобразователь которои соединен с в дом широкополосного усилителя, выход торого подключен к первому плечу направленного ответвителя, второе плечо которого соединено с согласованной нагрузкой, третье - с входным преобразователем линии задержки, а четвертое плечо является выходом генератора. Линия задержки содержит ферритовую пленку, расположенную на двух узкополосных преобразователях, которые размещены на диэлектрической подложке с проводящим основанием, в котором выполнена поперечная щель на одинаковом расстоянии от каждого преобразователя, В щели на диэлектрической подложке размещена дополнительная плоская управляющая катушка, 2 ил. тоты, сложность настройки и сужение диапазона перестройки генератора по частоте из-за введения сумматора, вносящего дополнительный фазовый сдвиг в кольце генератора.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является перестраиваем ый генератор С ВЧ на магнитостатических волнах(МСВ), содержащий линию задержки, выполненную на ферритовой пленке,.которая установлена во внешнем однородном поле электромагнита и расположена на двух идентичных многоэлементных узкополосных входном и выходном преобразователях, размещенных на диэлектрической подложке, с проводящим основанием, при этом входной преобразователь соединен с входом широкополосногоусилителя, выход которого подключен к первому плечу направленного ответвителя, второе плечо которого соединено с согласованной нагрузкой, третье - с входным преобразователем, а четвертое является выходным.Недостатком данного генератора является узкий диапазон перестройки его частоты, обусловленный срывами генерации в точках рабочего диапазона, где одновременно не выполняются условия баланса фаз и амплитуд, а также скачки частоты,Цель изобретения - расширение диапазона перестройки без срывов и скачков частоты генерации.Указанная цель достигается тем, что в перестраиваемом генераторе СВЧ, содержащем линию задержки, выполненную на ферритовой пленке, которая установлена во внешнем однородном поле электромагнита и расположена на идентичных многоэлементных узкополосных входном и выходном преобразователях, оазмещенных на диэлектрической подложке с проводящим основанием, при этом выходной преобразователь соединен с входом микрополосного усилителя, выход которого подключен к первому плечу направленного ответвителя, второе плечо которого соединено с согласованной нагрузкой, третье - с входным преобразователем, а четвертое является выходным, в проводящем основании диэлектрической подложки линии задержки выполнена поперечная щель, стороны которой расположены на одинаковом расстоянии от входного и выходного преобразователей, в щели симметрично относительно ферритовой пленки установлена дополнительно введенная плоская управляющая катушка, подключенная к источнику управляющего тока, при этом расстояние между преобразователями , период многоэлементных преобразователей р и внешние размеры сторон плоской управляющей катушки О иудовлетворяют соотношениям:2 р: 0,5 ;О 4,О 2 а,где а - апертура преобразователей; О - максимальный линейный размер стороны катушки, в направлении, перпендикулярном распространению магнитостатической волны.Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый генератор отличается наличием дополнительно введенной в поперечную щель, выполненную в проводящем основании диэлектрической подложки плоской управляющей 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 катушки, подключенной к источнику тока, позволяющей, при предлагаемых расположении и соотношениях размеров конструкции за счет создания локального магнитного поля в области ферритовой пленки, одинаково удаленного от входного и выходного преобразователей, объединить в одном элементе функции линии задержки и фазокорректирующей цепочки, что позволяет достигнуть поставленную цель.Кроме того, обеспечивается упрощение настройки на центральную частоту полосы пропускания, повышение линейности перв- стройки и равномерности выходной мощности при сохранении высокой стабильности частоты, минимальных затратах энергии и габаритах генератора, без усложения его конструкции. Предложенное техническое решение позволяет использовать в широкой полосе частот один генератор вместо нескольких генераторов с узкой полосой перестройки, Все это свидетельствует о получении существенного экономического эффекта.На фиг.1 схематично показан перестраиваемый генератор СВЧ; на фиг.2 - то же, вид снизу.Перестраиваемый генератор СВЧ содержит линию задержки, выполненную на ферритовой пленке (ФП) 1, которая однородно намагничена по всей поверхности внешним магнитным полем и установлена на диэлектрической подложке (ДП) 2. На поверхности диэлектрической подложки 2, прилегающей к ферритовой пленке 1, выполнены идентичные многоэлементные узкополосные входной 3 и выходной 4 преобразователи (например, меандровые) с периодом р и апертурой а, На противоположной поверхности ДП 2 нанесено проводящее основание 5, в котором в среднем сечении выполнена поперечная щель шириной Ь. В этой щели симметрично относительно вертикальной оси установлена планарная прямоугольная управляющая катушка с максимальными линейными размерами внешних проводников О и , где О - размер проводника катушки, перпендикулярный направлению распространения МСВ (проводник с размером О установлен параллельно полоскам входного и выходного преобразователей).Управляющая катушка установлена симметрично относительно ферритовой пленки, Для работы перестраиваемого генератора в широком диапазоне частот без срывов генерации размеры управляющей катушки, расстояние между преобразователямии их апертура удовлетворяют соотношениям 2 р05;О 4;О 2 а.Выводы управляющей катушки 6 соединеныс управляющим источником тока (на фигурах не показан), Выходной преобразователь 4 соединен с входом широкополосногоусилителя 7, выход которого подключен кпервому плечу направленного ответвителя(НО) 8, второе плечо НО 8 соединено с согласованной нагрузкой 9, третье плечо - свходным преобразователем 3, а четвертоеплечо НО 8 является выходом перестраиваемого генератора СВЧ, Однородное магнитное поле во всей ферритовой пленке 1создается с помощью внешнего электромагнита (на фигурах не показан), поперечныеразмеры полюсов которого превышают поперечные размеры ферритовой пленки. Локальное магнитное поле в ФП 1обеспечивается управляющей катушкой 6.Перестройка генератора по частоте достигается соответствующим изменением магнитных полей электромагнита иуправляющей катушки 6. Эти внешние магнитные поля направлены нормально плоскости ФП 1, что обеспечивает работу ЛЗ напрямых объемных (ПО)МСВ.Внешнее магнитное однородное полеН создано с помощью управляемого токомэлектромагнита, в котором для уменьшениямощности управления полюсные наконечники выполнены комбинированными и содержат самарий-кобальтовое основание ишайбы из магнито-мягкого материала,Перестраиваемый генератор СВЧ работает следующим образом.Колебания на выходе генератора с частотойсуществуют, если на этой частоте взамкнутом кольце генератора выполненыусловия баланса амплитуд и фаз,Баланс амплитуд обеспечивается выбором необходимого коэффициента усиленияширокополосногоусилителя СВЧ 7, компенсирующего потери в цепи обратной связи(для избежания чрезмерного усиления вусилителе генераторы конструируются так,чтобы генерация происходила на частоте,лежащей в полосе, ограниченной уровнем 3дБ).Баланс фаз достигается, когда суммарный фазовый набегф =болз +фус +Ъ =2 лп и =1, Й,где ры, уус, Ъ - представляют собой фазовые набеги соответственно в линии задержки (олз ), работающей на ПО МСВ;усилителе (ру ) и других элементах (О, ), включенных в цепь обратной связи (направленном ответвителе 8,соединительных линиях и т,д),Узкополосный входной преобразователь 3 в рабочем диапазоне частот форми 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рует в ФП 1 МСВ с постоянным значением волнового числа, что обусловливает постоянство фазового набега в ЛЗ.Фазовые набеги в усилителе 7 и вспомогательных элементах практически линейно растут с повышением частоты генерации, в результате чего изменяется суммарный.фазовый набег при перестройке.Изменение суммарного фазового набега приводит к тому, что в полосе пропускания ЛЗ перестают выполняться условия баланса фаз и генерация срывается.Введение управляющей катушки 6, создающей локальное поперечно-однородное магнитное поле, позволяет в части ФП 1, равноудаленной от преобразователей 3 и 4, изменить значение волнового числа, а следовательно, и суммарный фазовый набег в ЛЗ так, чтобы дополнительный фазовый набег в усилителе 7 и вспомогательных элементах на произвольной частоте в диапазоне перестройки генератора был скомпенсирован, что обеспечивает одновременное выполнение условий баланса фаз и амплитуд, т.е. часть ЛЗ, где установлена управляющая катушка 6 выполняет роль управляемого фазовращателя, который является неминимально-фазовой цепью, так как в нем при указанных соотношениях размеров конструкции устранено влияние на модуль коэффициента передачи ЛЗ. Для обеспечения требуемой компенсации фазового набега в цепи обратной связи генератора на заданной частоте управляющая катушка 6 подключена к источнику тока, ток которого определяется величиной внешнего поля (значением тока) электромагнита, создающего однородное поле во всей ФП 1, и изменяется по закону, получаемому в результате измерений ФЧХ усилителя 7 и дополнительных элементов кольца обратной связи.Для исключения влияния управляющей катушки 6 на процессы распространения МСВ ее шаг выбирается отличающимся от периода преобразователей. Расстояние от боковых сторон катушки 6 до соответствующих торцов щели в проводящем основании 5 должно превышать величину, равную пяти шагам управляющей катушки 6.Формула изобретения Перестраиваемый генератор СВЧ, содержащий линию задержки; выполненную на ферритовой пленке, которая установлена во внешнем однородном поле электромагнита и расположена на двух идентичных многоэлементных узкополосных входном и выходном преобразователях, размещенных на диэлектрической подложке с проводящим основанием, при этом выходной преоб1734187 разователь соединен с входом широкополосного усилителя, выход которого подключен к первому плечу направленного ответвителя, вторОе плечо которого соединено с согласованной нагрузкой, третье - с 5 входным преобразователем, а четвертое является выходным, отл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью расширения диапазона перестройки без срывов и скачков частоты генерации, в проводящем основании 10 диэлектрической подложки линии задержки выполнена поперечная щель, стороны которой расположены на одинаковом расстоянии от входного и выходного преобразователей и в которой симметрично 15 относительно ферритовой пленки на диэлектрической подложке установлена дополнительно введенная плоская управляющая катушка, которая подключена к источнику управляющего тока, при этом расстояние между преобразователями Ь, период многоэлементных преобразователей р и внешние размеры сторон плоской управляющей катушки О и 1 удовлетворяют соотношениям 2 р 05,О 41 иО 2 а,где а - апертура каждого преобразователя, О - размер стороны плоской управляющей катушки в направлении, перпендикулярном распространению магнитостатической волны. фЬГ ЯСоставитель Н. БолдыреваРедактор Г, Мозжечкова Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец Заказ 1675 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 венно-издательский комбинат "Патент" Прои ород, ул. Гагарина, 10