Свч-модулятор

(5 ду 5 ОСУДАРСТВЕННЫИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН г.уг В КОМУ ЕТЕЛЬ ТВУ 22тротехн ескии инст еляков и Е,С. НКабаков ый модулятор. троника, 1972, Стрижевский ляторы на ферРадиотехника,(21) 4809083/09(71) Самарский алектут связи(56) Кисляковский А. ВКущЛ. Т, Селективный вопноводИзв. вузов СССР. - Радиоэлет, ХУ, М 9, с, 1179 - 1182.Дерюгин И, А., Кущ П.СВ, Л. Ферритовые СВЧ-модромагнитном резонансе. -1967, т, 32, М 6., с. 81-86. Изобретение относится к оадиотехнике СВЧ и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре для амплитудной модуляции СВЧ-колебаний,Наиболее близким к изобретению является СВЧ-модулятор, содержащий магнитную систему, расположенный в ее зазоре прямоугольный волновод с гиромагнитным резонатором, охваченным спиральной катушкой, установленной параллельно широким стенкам прямоугольного волновода и подключенной к генератору управляющего тока.Недостатком известного СВЧ-модулятора является высокий уровень нелинейных искажений, что обусловлено формой модуляционной характеристики.(57) Изобретение может быть использовано для амплитудной модуляции сигналов в контрольно-измерительной СВЧ-аппаратуре, Цель изобретения - уменьшение нелинейных искажений, Устройство содержит магнитную систему 1 для подмагничивания гидромагнитного резонатора 3, который со спиральной катушкой 4, изменяющей по закону модуляции ее поле подмагничивания, размещен в прямоугольном волноводе 2. Реактивный шунт 6 при определенных размещении и параметрах гиромагнитного резонатора 3 позволяет реализовать Я-образную модуляционную характеристику с расширенным линейным рабочим участком, что позволяет 2 снизить нелинейные искажения модулированного сигнала, а также уровень его средних потерь. 3 ил,Цель изобретения - уменьшение нели-р нейных искажений.Цель достигается тем, что в СВЧ-моду ееией лятор введен реактивный шунт, установленный с возможностью регулировки в середине широкой стенки пряноуголнного Ы волновода на расстоянии четверти длины волны от гиромагнитного резонатора, гиро; киикии магнитный резонатор установлен в области СВЧ-магнитного поля эллиптической поляризации с левым относительно направления поля магнитной системы вращением, коэффициент эллиптичности е СВЧ-магнитного поля в месте расположения гиромагнитного резонатора выбран в пределах я = -(0,15- 0,35), а коэффициент связи ф гидромагнитного резонатора с и ря моугол ьн ы м волноводом выбран в пределах е = 1 - 3,На фиг, 1 показано устройство СВЧ-модулятора, продольное сечение на фиг. 2 - сечение А - А на фиг, 1; на фиг. 3 - Я-образная модуляционная характеристика и формирование выходного сигналаСВЧ-модулятор (фиг, 1, 2) содержит магнитную систему 1, расположенный в ее зазоре прямоугольный волновод 2 с гиромагнитным резонатором 3 из монокристалла феррита, охваченным спиральной катушкой 4, установленной параллельно широким стенкам прямоугольного волновода 2 и подключенной к генератору 5 управляющего тока. В прямоугольный волновод 2 введен реактивный шунт б, установленный с возможностью регулировки в середине широкой стенки прямоугольного волновода 2 на расстоянии четверти длины волны от гиромагнитного резонатора 3. Гиромагнитный резонатор 3 установлен в области СВЧ-магнитного поля эллиптической поляризации с левым относительно направления поля магнитной системы вращением, причем коэффициент эллиптичности г СВЧ-магнитного поля в месте расположения гиромагнитного резонатора выбран в пределах я= -(0,15 - 0,35), На средней частоте рабочего диапазона прямоугольного волновода это обеспечива" ется при расположении гиромагнитного резонатора на расстоянии Хо=(0,54 - 0,6)а от узкой стенки прямоугольного волновода, где а - размер его широкой стенки. Коэффициент связи гиромагнитного резонатора с прямоугольным волноводом выбран в пределах /3= 1 - 3, что достигается выбором диаметра и параметров гиромагнитного резонатора и поперечных размеров прямоугольного волновода,СВЧ-модулятор работает следующим образом.Проходящий по прямоугольному волноводу 2 СВЧ-сигнал взаимодействует с гиромагнитным резонатором 3, Это взаимодействие оказывает реакцию на прошедший СВЧ-сигнал и приводит к резонансной зависимости его амплитуды от поля подмагничивания гиромагнитного резонатора Н. При подмагничивании гиромагнитного резонатора полем Н=Н,+ф), которое, наряду с постоянной составляющей Нс, содержит переменную составляющую Ь(т), осуществляется модуляция прошедшего сигнала, Управляющее поле Ь(1) создается спиральной катушкой 4, подключенной к генератору 5 управляющего тока, Постоянное поле подмагничивания Но создается магнитной системой 1, Модуляционная характеристика СВЧ-модулятора совпадает с его энергетической резонансной характеристикой Кф, представляющей собой зависимость коэффициента передачи по мощности К от расстройки= (Нр - Н) /ЬНн поля подмагничивания Н относительно его резонан сного значения Нр(2 ЬНн - нагруженнаяполоса резонанса). При наличии реактивного шунта модуляционная характеристика является асимметричной функцией и имеет два экстремума максимум Кмакс и минимум 10 Кмин, наблюдаемые при расстройках макс имин соответственно. При определенном сочетании параметров гиромагнитного резонатора и реактивного шунта реализуется Я-образная модуляционная характеристика 15 (фиг, 3), описываемая соотношением;К=КссЬ К-,/(1+ 2) (1)где Кс= К = 0,5(Кмакс+Кмин) - средний урос -,авень;20 ЬК= Кмакс - Кмин - размах модуляционной характеристики.Условие реализации Я-образной модуляционной характеристики (1) сводится к следующему соотношению для модуля /Г/ 25 коэффициента отражения реактивного шунта и фазы у этого коэффициента в точке расположения гиромагнитного резонатора: /Г/= (/созф/ - лп 7 +/521 / соз 2)/ ) /(/511 /(2)где 311 Р, Я 21 Р - резонансные значениякоэффициентов отражения и передачи прямоугольного волновода с гиромагнитным резонатором без реактивного шунта, которые выражаются через коэффициент связи 3 ги ромагнитного резонатора с и рямоугол ьным волноводом и коэффициент эллиптич- ности я СВЧ-магнитного поля в месте расположения гиромагнитного резонатора, 40 Я-образная модуляционная характеристика(1) обладает следующими особенностями (фиг. 3), В точках экстремумов отклонения К от среднего уровня Кс равны друг другу (Кмакс Кс=Кс Кмин= ЬК/2), а расстройки рав ны по модулю и противоположны по знаку(ьмакс= ьмин=1). Между экстремумами лежит монотонный участок с высокой крутизной и малой нелинейностью вблизи средней точки (Кс, с= О), Этот участок является рабочим. Увеличение среднего уровня Кс обеспечивает уменьшение средних потерьс=10 д/1/Кс/, а увеличение размаха модуляционной характеристики ЬК позволяет расширить ее рабочий участок, близкий к линейному, и благодаря этому уменьшить уровень нелинейных искажений при фиксированной глубине модуляции, Параметры Кс и ЬК растут с увеличением коэффициента связи /3, однако в области больших значе-эвний ф этот рост замедляется, Увеличение В выше 3 не дает заметного увеличения К и ЬК, выбор ф ниже 1 нецелесообразен из-за существенного снижения К и ЬК, При фиксированном значении коэффициента связин наибольшие значения параметров К и ЬК достигаются в случае расположения гиромагнитного.резонатора в СВЧ-магнитном поле эллиптической поляризации с левым относительно направления поля магнитной системы вращением, когда коэффициент эллиптичности е этого поля отрицателен и лежит в пределах е= - (0,15 - 0,35), Размах ЬК модуляционной характеристики зависит от фазы у коэффициента отражения реактивного шунта в точке расположения гиромагнитного резонатора и достигает максимума в областиу= -(40 - 50)о, При выборе параметров ф, н, у в указанных пределах модуль /Г/ коэффициента отражения реактивного шунта, необходимый для реализации Я-образной модуляционной характеристики, лежит в пределах /Г/=0,55 - 0,9, В трехсантиметровом диапазоне радиоволн указанные значения у и /Г/ реализуются при выполнении реактивного шунта в виде металлического штыря диаметром 1 мм, вводимого на глубину 3 - б мм в прямоугольный волновод сечением 23 х 10 мм в центрег его широкой стенки на расстоянии четверти длины волны от гиромагнитного резонатора. Таким образом, введение реактивногошунта и выбор параметровф,я в указанных пределах обеспечивают реализацию СВЧ- модулятора с Я-образной модуляционной 5 характеристикой при высоких значениях параметров К, ЬК и, следовательно, при малых уровнях средних потерь и нелинейных искажений.Формула изобретения 10 СВЧ-модулятор, содержащий магнитную систему, расположенный в ее зазоре прямоугольный волновод с гиромагнитным резонатором, охваченным спиральной катушкой, установленной параллельно широ ким стенкам прямоугольного волновода иподключенной к генератору управляющего тока, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений, введен реактивный шунт, установленный с воз можностью регулировки в серединеширокой стенки прямоуголЬного волновода на расстоянии четверти длины волны от гиромагнитного резонатора, гиромагнитный резонатор установлен в области СВЧ-маг нитного поля эллиптической поляризации слевым относительно направления поля магнитной системы вращением, коэффициент эллиптичности е СВЧ-магнитного поля в месте расположения гиромагнитного резона тора выбран в пределах е =- (0,15 - 0,35), акоэффициент связи /3 гиромагнитного резонатора с прямоугольным волноводом выбран в пределах 3 = 1 - 3./э М Заказ 2089 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5