Свч-генератор

(51)5 Н 03 В ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К ПАТ-: НТ енный педагогининакевич и С,М.Макев 267,86,1, с, 27-29 иике СВЧ, в твах. Сущн ор с объем(57) Использование; в технемно-передающих устройсизобретения: СВЧ-генерат Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в радиотехнических системах сверхвысоких частот в ка стве малошумящего гетеродина,Известны конструкции микрополосковых автогенераторов (АГ) на СВЧ-транзисторах,в которых для стабилизации частоты колебаний используют диэлектрические резонаторы (ДР) со структурой поля типа Ноц, Стабилизированные АГ часто строятся на основе усилителя, охваченного цепью полох;ительной обратной связи, в которую включен ДР. При таком способе включения резонатор шунтируется как со стороны входа, так и выхода усилителя, что приводит к снижению нагруженной добротности колебательной системы, Особенно сильно последний эффект проявляется при использовании ДР, расположенного вблизи микро- полосковых линий (МПЛ),резонатором содержит транзисторный усилитель с входными и выходными микро- полосковыми линиями передачи, расположенными на основании стабилизирующего цилиндрического резонатора, диаметр О и высота Н которого удовлетворяет соотношению О = - , Н = (0,170,27) О, где 1 -Сиил 1частота; с - скорость света; у 11 - первый корень функции Бесселя первого порядка, боковая стенка резонатора снабжена кольцевой проточкой не полной высоты, внутри которых размещены элементы связи, узел перестройки частоты расположен на расстоянии (0,250,35) О от одного из элементов связи, 2 ил. Из известных АГ наиболее близким по технической сущности является автогенератор, содержащий усилитель на ПТ, выполненный по схеме с заземленным истоком, и ДР, размещенный в непосредственной близости от отрезков МПЛ, подключенных к стоку и затвору транзистора,К недостаткам конструкции можно отнести следующее, Уменьшение усиления ПТ с ростом частоты приходится компенсировать путем увеличения связи ДР с входом и выходом усилителя. Усиление связи достигается за счет уменьшения расстояния между ДР и МПЛ. При этом наблюдается резкое падение добротности резонатора и затрудняется настройка генератора, поскольку незначительное смещение ДР приводит к заметному измене ию величины (,вязи с МПЛ и смещению резонансной частоты колебательной системы. Применен 1 е ДР иск 178731210 20 40 50 55 лючает воэможность перестройки частоты генерации в широких пределах,Целью изобретения является повышение стабильности частоты и выходной мощности при одновременном расширении диапазона перестройки частоты АГ, Кроме того, упрощается настройка автогенератора.Поставленная цель достигается тем, что в СВЧ-генераторе, содержащем транзисторный усилитель с входной и выходной микрополосковйми линиями передачи, к которым через НФвь 1 й и второй элементы связи подключен стабилизирующий резонатор с узлом перестройки частоты, стабилизирующий резонатор выполнен в виде металлического цилиндра, диаметр О и высота Н которого выбраны из условийО = с у 11/(л ); Н = (0,170,27) О,где 1 - частота, с - скорость света; 11 - первый корень функции Бесселя первого порядка, первый и второй элементы связи расположены симметрично относительно продольной оси стабилизирующего резонатора и выполнены в виде полуцилиндрических проточек в его боковой стенке, внутри которых размещены введенные отрезки проводников, гальванически соединенные с входной и выходной микрополосковыми линиями передачи соответственно,а узел перестройки частоты расположен на расстоянии 0,250,35) О от одного из элементов связи и выполнен с возможностью перемещения вдоль. продольной оси стабилизирующего резонатора, Сам транзисторный усилитель с входной и выходной микрополосковыми линиями передачи расположен на торце металлического цилиндра.Для получейия низкого ТКЧ-генератора стабилизирующий резонатор может бытьвыполнен из суперинвара,Предлагаемый резонатор имеет болеевысокую добротность, чем ДР, резонаторы на основе отрезков прямоугольного волновода и резонаторы с радиальным типом колебания,Предложенный способ связи МПЛ с резонатором позволяет получить сильную связь без ухудшения собственной добротности резонатора, Экспериментально было получено ослабление порядка 3 дБ при включении резонатора на проход в микро- полосковую линию без ухудшения его собственной добротности, Этот эффект может быть обьяснен тем, что элементы связи не нарушают структуру поля в резонаторе и не вносят со своей стороны дополнительные потери. Благодаря этому не происходит трансформация энергии основного типа колебания в энергию высших типов волн на элементах связи, что является основной причиной падения собственной добротности резонаторов при увеличении связи с внешними цепями.Добротность резонатора, а значит и стабильность частоты колебаний генератора зависят от отношения Н/О. При Н/О 0,17 добротность резонатора падает более чем на 30; по сравнению с максимально достижимым значением. С ростом отношения Н/О возрастание добротности замедляется. Увеличение Н/О сверх 0,27 может дать выигрыш в добротности резонатора порядка 5 - 7 %, Однако при этом возникает опасность появления в рабочей полосе усилителя резонансов на колебаниях другого типа, что может привести К перескоку часто-. ты и мощности колебаний АГ.Переход к объемному резонатору предлагаемой конструкции позволяет существенно расширить диапазон механической перестройки частоты существенно расширить диапазон механической перестройки частоты автогенератора и исключить возможность перескоков частоты при перестройке. В описанной конструкции АГ удалось получить широкую полосу частот вблизи рабочей, свободную от дополнительных резойансов. Это связано с тем, что колебания Н-типов не возбуждаются описанными элементами связи, а наиболее близкие по частоте к рабочей моде колебания типа Ео 11, Е о 1 о, Е 21 о имеют частоты, далеко отстоящие от диапазона перестройки АГ (1 ео 11 = 1,64 Фе 11 о, ео 1 о = 0,65.те 11 о 1 е 1 о =1,3 те 11 о). При введении в резонатор в качестве элемента перестройки керамического или металлического винта перестраиваются одновременно все моды резонатора, Однако скорость перестройки частоты колебания типа Ео 1 о приблизительно совпадает со скоростью частоты рабочего типа Е 11 о, а скорость перестройки частоты колебания Е 21 о приблизительно в 10 раз меньше, Последнее связано с тем, что элемент перестройки сказывается в уз-ле электрического поля колебания Е 1 о, Если расстояние до элемента перестройки будет больше, чем 0,35 О, то диапазон перестройки частоты АГ уменьшится более чем на 30 фД из-за того, что элемент перестройки удалится от пучности электрического поля рабочего колебания. Если расстояние до элемента перестройки будет меньше 0,25 О, то резко возрастет скорость перестройки частоты колебания Е 21 о, Эта частота может попасть в полосу усиления усилителя и вызвать перескок частоты АГ, что равносильно отказу последнего, При размещении элемента перестройки на расстоянии (0,250,35) Р от одного из элементов связи можно обеспечить перестройку частоты АГ более чем на 20беэ опасности перескоков частоты,На фиг, 1 схематично изображен автогенератор (АГ) на полевом транзисторе; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг, 1.АА состоит из усилителя на ПТБШ 1 типа ЗП 604 В, Транзистор вместе с микрополосковыми шлейфами на затворе и стоке укреплен на металлическом основании 2, которое одновременно является верхней крышкой объемного резонатора .3, С помощью емкостей С 1 и Сг собственно усилитель связан с МПЛ, которые, в свою очередь подключены к резонатору с помощью элементов связи, Элементы связи состоят из полуцилиндрических проточек 4 в боковых стенках резонатора, Внутои проточек проходят тонкие проводники в прикрепленные одним концом к нижней крышке 5, вторым - к МПЛ 7, В верхней крышке резонатора 2 сделаны отверстия 8 диаметром приблизительно 3 до (бо - диаметр проводника 6), через которые проходят проводники элементов связи,Перестройка частоты производится введением в объем резонатора винта 9, выполненного из керамики с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости, Съем полезной мощности осуществляется через МПЛ 10, связанную с АА через емкостной зазор.Аг работает следующим образом.Коэффициент усиления транзисторного каскада Ку и коэффициент передачи Р кольцаобратной связи, в которую включен резонатор, выбирают такими, чтобы обеспечить условие самовозбуждения АГКф 1.Длины МПЛ и дополнительных реактивных шлейфов выбираются такими, чтобы набег фазы в кольце обратной связи был кратен 2 П на рабочей частоте резонатораРу + ср = 2 л и (и = 1,). После подачи напряжения на такой АГ внем установятся колебания на частоте резонатора. Поскольку полоса усиления транзисторного усилителя на верхнем краю5 СВЧ-диапазона не превышает 10 -20 , тоопасность возникновения каких-либо дополнительныа колебаний практически отсутствует. В пределах полосы усилениятранзисторного каскада частоту можно пе 10 рестраивать с помощью диэлектрическоговинта 9, (фиг, 1).Формула изобретения1,. СВЧ-генератор, содержащий транзисторный усилитель с входной и выходной15 микрополосковыми линиями передачи, к которым через первый и второй элементы связи подключен стабилизирующий резонаторс узлом перестройки частоты, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения20 стабильности частоты и выходной мощности при одновременном увеличении диапазона механической перестройки частоты,стабилизирующий резонатор выполнен ввиде металлического цилиндра, диаметр О25 и высота Н которого выбраны из условияО = - - - ; Н =(0,17 - 0,27) О,д 1где 1 -частота;с - скорость света;3011 - первый корень функции Бесселяпервого порядка, первый и второй элементы связи расположены симметрично относительно продольной оси стабилизирующегорезонатора и выполнены в виде полуцилин 35 дрических проточек в его боковой стенке,внутри которых размещены введенные от- .резки проводников, гальванически соединенные с входной и выходной микрополосковыми линиями передачи соответственно,40, а узел перестройки частоты расположен нарасстоянии (0,25 - 0,35) О от одного из элементов связи и выполнен с возможностьюперемещения вдоль продольной оси стабилизирующего резонатора.45 2, СВЧ-генератор по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что транзисторный усилительс входной и выходной микрополосковымилиниями передачи расположен на торце металлического цилиндра.1787312 Составитель А, КарачевТехред М.Моргентэл Корректор Н, Гунь ор изводственно-издательский комбинат "Патент" од, ул.Гагарина, 1 аказ 275 ВНИИПИ Госуда Тиражвенного комитет113035, Москва,Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР5, Раушская наб 4/5