Балансный фазовый детектор свч

СОЮЗ СОВЕТСКИХОВИЦИШЕИВИРЕСПУБЛИК ЯО 11 03 0 9/04 ОМИТЕТ ССС ЕНИЙ И О 1 НРЫТЮГОСУД АРСТВЕННЫИПО ДЕЛАМ ИЭОБР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВ СКОМУ КА(56) 1. АльтманИ., "Иир", 1968,2. Авторское спо заявке В 352717121.12,82 (прототи У 31/04,(54) (57) БАЛАНСНЫЙ фАЗОВЬИ ДЕТЕКТОРСВЧ, содержащий квэзиоптический резонатор, образованный цилиндрическимкорпусом, внутренняя поверхность ко-торого покрыта слоем поглощающего ма.териала, первым и вторым зеркалами,направленными своими вогнутыми поверхностями друг .к другу и установленными перпендикулярно образующей цилин-.дрического корпуса на его торцах,первый входной элемент связи, выполненный в виде прямоугольной щели вцентре первого зеркала, второй входной элемент связи, выходные элементысвязи, выполненные в виде первой ивторой щелей, с которыми связаны де-текторные диоды, соединенные черезфильтры нижних частот с входами дифференциального,усилителя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения чувствительности к изменениям уровня мощности входных сигналовпри одновременном упрощении конструкции, в него дополнительно введена диафрагма, выполненная из полупрозрачного для электромагнитных волн материала и размещенная внутри цилиндрического корпуса в средней части квазиоптического резонатора под углом 45 к образующей цилиндрического корпуса, причем оси диафрагмы расположены на пересечениях взанмйо ортогональных,плоскостей симметрии квази-, оптического резонатора, проходящих параллельно сторонам прямоугольной щели первого входного элемента связи, с плоскостью диафрагмы, второй входной элемент связи расположен в цент" ре второго зеркала и выполнен в видепрямоугольной щели, поперечное сечение которой перпендикулярно поперечному сечению прямоугольной щели пер- уюте вого входного элемента связи, а пер- цфис вая и вторая щели размещены в цилинд" д рическом корпусе, при этом центры их поперечного сечения расположены на диаметрально противоположных образую- щих цилиндрического корпуса в точках,В соответствующих проекциям центра диафрагмы на цилиндрический корпус в плоскости симметрии квазноптического резонатора, проходящей через большую ось диафрагмы, а оси поперечных сечений первой и второй щелей ориентированы ортогонально одна другой и под углами 45 фи 135 соответственно кплоскости симметрии квазиоптического резонатора, проходящей через большую ось диафрагмы.Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в иэ"мерительных устройствах и системах.автоматической подстройки частотыСВЧ-диапазона радиоволн. 5Известен балансный фазовый детектор СВЧ, содержащий двойной волноводный тройник, в двух плечах которогоразмещены детекторные диоды, подключенные через фильтры нижних частот кОвходам дифференциального усилите"ля 11 еОднако указанное устройство имеет ограниченный диапазон рабочих частот. 15Известен также балансный фазовыйдетектор СВЧ, содержащий квазиоптический резонатор, образованный цилиндрическим корпусом, внутренняя поверхность которого покрыта слоем поглощающего материала, первым и вторымзеркалами, направленными своими вогнутыми поверхностями одно к другомуи установленными перпендикулярно об 25разующей цилиндрического корпуса наего торцах, первый входной элементсвязи, выполненный в виде прямоугольной щели в центре первого зеркала,второй входной элемент связи, выходные элементы связи, выполненные в ви- ЗОде первой и второй щелей, с которымисвязаны детекторные диоды, со 4 диненные через фильтры нижних частот с .входами дифференциального усилителя 2135Недостатком известного устройства является высокая чувствительность к изменениям уровня мощности входных сигналов, а также сложность конструкции. 40Цель изобретения - уменьшение чувствительности к изменениям уровня мощности входных сигналов при одновременном упрощении конструкцийДля достижения цели в балансный 45 фазовый детектор СВЧ, содержащий квазиоптический резонатор, образованныи цилиндрическим корпусом, внутренняя поверхность которого покрыта слоем поглощающего материала, первым и вто О рым зеркалами, направленными своими вогнутыми поверхностями друг к другу и установленными перпендикулярно образующей цилиндрического корпуса на его торцах, первый входной элемент связи выполненный в виде прямоугольЭной щели в центре первого зеркала, второй входной элемент связи, выходные элементы. связи, выполненные в виде первой и второй шелей, с которыми связаны детекторные диоды, соединенные через фильтры нижних частот с входами диФференциального усилителя, дополнительно введена диафрагма, выполненная из полупрозрачного для электромагнитных волн материала и размещенная внутри цилиндрического корпуса в средней части квазиоптичесокого резонатора под угйом 45 к образующей цилиндрического корпуса, причем оси диафрагмы расположены на пересечениях взаимно ортогональных плоскостей симметрии квазиоптического резонатора, проходящих параллельно сторонам прямоугольной щели первого входного элемента связи, с плоскостью диафрагмы, второй входной элемент связи расположен в центре второго зеркала и выполнен в виде прямоугольной щели, поперечное сечение которой перпендикулярно поперечному сечению прямоугольной щели первого входного элемента связи, а первая и вторая щели размещены в цилиндрическом корпусе, при этом центры их поперечного сечения расположены на диаметрально противоположных образующих цилиндрического корпуса в точках, соответствующих проекциям центра диафрагмы на цилиндрический корпус в плоскости симметрии квазиоптического резонатора, проходящей через большую ось диафрагмы, а оси поперечных сечений первой и второй щелей ориентированы ортогонально одна другой и под углами 45 и 1350 соответственно к плоскости симметрии квазиоптического резонатора, проходящей через большую ось диафрагмы.На фиг. 1 представлен балансный фазовый детектор СВЧ, на фиг.2 - то же, структурная схема; на.фиг.З и 4 векторные диаграммы, поясняющие работу устройства. Балансный фазовый детектор СВЧ содержит квазиоптический резонатор, образованный цилиндрическим корпусом 1, первым и вторым зеркалами 2 и 3, первый и второй входные элементы 4 и 5 связи, Первое зеркало 2 закреплено в цилиндрическом корпусе 1 неподвижно, а второе зеркало 3 может перемещаться при настройке по пазам 6 и фиксироваться стопорными винтами 7. В средней части квазиоптического резонатора размещена диафрагма 8, например, иэ полиэтилена. Внутренняяповерхность цилиндрического корпуса покрыта слоем поглощающего материала 9, например углеродистой резины. В цилиндрическом корпусе 1 расположены первая и вторая щели 10 и 11. 5Детекторные диоды 12 и 13 (фиг,2) связаны с первой и второй щелями 10 и 11 и через фильтры 14 и 15 нижних частот подключены к входам дифференциального усилителя (не показано). ОБалансный фазовый детектор СВЧ работает. следующим образом.Опорный сигнал с частотой 3 через первый входной элемент 4 связи воз" буждает в квазиоптическом резонаторе поле с вертикальной поляризацией вектора напряженности электрического поля. Падающая волна поля от опорного сигнала достигает диафрагмы 8, представляющей собой ответвитель мощ ности, проходит через нее и, частично отражаясь, распространяется в вертикальном направлении, изменив при этом плоскость поляризации.на горизонтальную, Достигнув первой щели 10, 5 она вызывает в детекторном диоде 12 протекание тока, пропорционального величине проекции вектора этого поля на направление, перпендикулярное продольной оси поперечного сечения пер- ЗО вой щели 10. Волна поля, прошедшая диафрагму 8, достигает поверхности второго зеркала 3 и отражается отнего. Достигая вновь диафрагмы 8,она снова проходит через нее и частично З отражается в вертикальном направлении в сторону второй щели 1, изменив при этом плоскость поляризации на горизонтальную, Достигнув второй щели 11, она вызывает протекание через 46 детекторный диод 13 тока, пропорцио. нального величине проекции вектора этого поля на направление, перпендикулярное продольной оси поперечного сечения второй щели 11. Коэффициент ответвления мощности лиафрагмй 8определяется ее толщиной и выбираетсяиз условия равенства токов, протекающих через детекторные диоды 12 и 3в установившемся режиме при подключении квазиоптического резонаторатолько к источнику опорного сигнала.Аналогичные процессы происходятв устройстве при подключении еготолько к источнику сравниваемого сигнала. При воздействии на квазиоптический резонатор одновременно опорного и сравниваемого сигналов результирующий эффект находится как эффект,от воздействия на каждый из детекторных диодов 12 и 13 суммарного поля вобласти соответствующей щели 10 и 11,а оно зависит от разности фаэ сравниваемого и опорного сигналов.Необходимые построения для кон"кретных значений разности фаз представлены векторными диаграммами нафиг.3, где принято /Е /=/Г /, а центры первой и второй щелей 1 О и 1 Условно совмещены. Из векторных диаграмм на Фиг.3 следует, что в данномустройстве действительно формируется дискриминационная характеристика,соответствующая фазовому дискриминатору,Устройство малочувствительно к изменениям мощности входных сигналов,что подтверждается векторными диаграммами на фнг.4 для случая измененияамплитуды сравниваемого сигнала в2 раза при неизменных остальных условиях, принятых при построениях нафи .3. Предлагаемое устройство позволяетзначительно повысить быстродействие,устойчивость и надежность работы сис-тем фазовой автоподстройки частоты вмоллиметровом и субмиллиметровом диа.пазонах длин волн.г,=о ЮфдЕ Ес гз вЮ