Устройство сложения мощностей

Устройство сложения мощностей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в передающих устройствах СВЧ-диапазона различного назначения . Цель изобретения - увеличение выходной мощности. Цель достигается тем, что последовательно соединенные высокодобротный резонатор, первый вентиль и первая диэлектрическая пластина включены между третьей и первой секциями, последовательно соединенные второй вентиль, вторая диэлектрическая пластина и первый волноводный шлейф включены между первой и второй секциями, четвертая секция подключена к второму по направлению вращения плечу ферритового циркулятора, первое плечо которого включено между первой секцией и вторым вентилем а третье плечо подключено между первым вентилем и первой диэлектрической пластиной . При этом первая и вторая секции содержат отрезок волновода с включенными в него полупроводниковым диодом и подвижным к з поршнем 1 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1739471 А1 (19) (11) (51)5 Н 03 В 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4760170/09 (22) 09.10,89 (46) 07.06.92. Бюл. М 21 (71) Институт технической механики

АН УССР (72) Л.Н.Махиня и В.В.Гончаров (53) 621.372.51(088.8) (56) Патейт США М 4383058, кл, Н 03 В 5/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО СЛОЖЕНИЯ МОЩНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в передающих устройствах СВЧ-диапазона различного назначения, Цель изобретения — увеличениевыходной мощности. Цель достигается тем, что последовательно соединенные высокоИзобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться для сложения мощностей колебаний волн СВЧ в различных чстоойствах СВЧ-диапазона.

Известно устройство сложения мощностей, которое содержит отрезок прямоугольного волновода, в поперечной плоскости которого размещена возбуждающая решетка, выполненная в виде параллельных отрезков металлических стержней, к концам которых подключены диоды, а в средней части стержни соединены со штырями, расположенными перпендикулярно к ним, через которые и подается питающее напряжение.

Известно также устройство сложения мощностей, содержащее возбуждающую решетку из металлических штырей и стержней с подключенными к ним диодами, при этом каждый штырь и стержень разделены добротный резонатор, первый вентиль и первая диэлектрическая пластина включены между третьей и первой секциями, последовательно соединенные второй вентиль, вторая диэлектрическая пластина и первый волноводный шлейф включены между первой и второй секциями, четвертая секция подключена к второму по направлению вращения плечу ферритового циркулятора, первое плечо которого включено между первой секцией и вторым вентилем. а третье плечо подключено между первым вентилем и первой диэлектрической пластиной. При этом первая и вторая секции содержат отрезок волновода с включенными в него полупроводниковым диодом и подвижным к.з. поршнем. 1 ил. диэлектрическим слоем, расположенным в плоскостях продольного сечения волновода.

Однако данные устройства сложения мощностей имеют недостаточно высокую выходную мощность при низкой стабильности ее частоты, Наиболее близким к предлагаемому является сумматор мощности, содержащий объемный резонатор, с которым электромагнитно связаны ряд полупроводниковых диодов, подключенных к источнику питания и расположенных вдоль узких противоположных стенок резонатора. Генерируемый отдельными диодами СВЧ-сигнал объединяется в суммарный СВЧ-сигнал, который является выходным сигналом сумматора мощности.

Недостатком известного сумматора мощности является низкая величина выход1739471 ной мощности при недостаточно высокой величине стабильности частоты.

Цель изобретения — увеличение выходной СВЧ-мощности, Цель достигается тем, что дополнительно введены вторая секция, аналогичная первой, содержащая второй отрезок прямоугольного волновода, третий и четвертый полупроводниковые диоды и второй резонатор, третья и четвертая секции, содержащие третий и четвертый отрезки прямоугольного волновода, внутри каждого из которых размещены соответственно первый и второй подвижные короткозамыкающие поршни, пятый и шестой полупроводниковые диоды, высокодобротный перестраиваемый резонатор, ферритовый циркулятор, первая, вторая и третья регулируемые диэлектрические пластины, первый и второй волноводные шлейфы, с включенными в них соответственно третьим и четвертым подвижными короткозамыкающими поршнями, первый и второй вентили, при этом последовательно соединенные высокодобротный перестраиваемый резонатор, первый вентиль и первая регулируемая диэлектрическая пластина включены между третьей и первой секциями, последовательно соединенные второй вентиль, вторая регулируемая диэлектрическая пластина и первый волноводный шлейф включены между первой и второй секциями, а четвертая секция подключена к второму по направлению вращения плечу ферритового циркулятора, первое плечо которого включено между первой секцией и вторым вентилем, а третье плечо через последовательно соединенные третью регулируемую диэлектрическую пластину и второй волноводный шлейф подключена между первым вентилем и первой диэлектрической регулируемой пластиной, На чертеже изображено устройство сложения мощностей.

Устройство сложения мощностей содержит отрезок 1 прямоугольного волновода, на конце которого находится подвижный короткозамкнутый поршень 2.

В начале отрезка 1 прямоугольного волновода между его широкими стенками размещен полупроводниковый генераторный диод с отрицательной дифференциальной проводимостью (ОДП) 3, который электромагнитно, через окно связи, связан с высокодобротным перестраиваемым по частоте резонатором 4 проходного типа, за которым расположен вентиль 5. Вдоль отрезка 1 прямоугольного волновода расположена ячейка, которая состоит из перестраиваемого по частоте высокодобротного резонатора 6 реактивного типа, с которым электромагнитно связаны два генераторных диода с ОДП 7.

От диода 3 и между собой диоды 7 расположены на расстоянии, кратном половинедли5 ны волны в волноводе, Между диодами 7 и вентилем 5 расположена диэлектрическая пластина 8, которая имеет воэможность перемещаться внутри волновода перпендикулярно его широкой стенке. С обеих сторон

10 диодов 7 имеются разветвления 9 и 10 в

Н-плоскости отрезка 1 прямоугольного волновода. Разветвление 9 соединено с входным первым плечом Y-циркулятора 11. К второму плечу Y-циркулятора 11 подсоеди15 нен отрезок прямоугольного волновода, в котором находится полупроводниковый усилительный диод 12, а в конце отрезка волновода помещен подвижный короткозамкнутый поршень 13, Выход Y-циркулято20 ра 11 соединен с разветвлением 10 и на этом отрезке прямоугольного волновода расположены с возможностью перемещения перпендикулярно широкой стенке волновода диэлектрическая пластина 14, и

25 шлейф 15 в Е-плоскости. Вдоль отрезка 1 прямоугольного волновода после разветвления 9 в Н-плоскости находятся вентиль

16, а также размещенная внутри волновода диэлектрическая пластина 17, имеющая

30 возможность перемещения перпендикулярно широкой стенке волновода, и шлейф 18 в

Е-плоскости, В конце отрезка 1 прямоугольного волновода расположены два полупроводниковые диоды 19, связанные

35 электромагнитно с резонатором 20 реактивного типа.

Устройство сложения мощностей работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения к

40 полупроводниковым диодам 3, 7 и 19 в них возбуждаются СВЧ-колебания. Подстройка необходимой частоты диода 3 может осуществляться также и при помощи подвижного короткозамкнутого поршня 3, Стабильность

45 генерируемой частоты обеспечивается за счет высокостабильного перестраиваемого по частоте резонатора 4 проходного типа, который электромагнитно, черйз отверстия связи, связан с полупроводниковым диодом

50 3, Использование резонатора 4 проходного типа позволяет получить максимальную область стабилизации частоты при минимальных изменениях выходной СВЧ-мощности.

Задающий СВЧ-сигнал поступает на распо55 ложенные на расстоянии, кратном половине длины волны от диода 3 и между собой, диоды 7, электромагнитно связанные с перестраиваемым по частоте резонатором 6 реактивного типа, Мощность сигнала от диода 3 обеспечивает режим синхронизации

1739471

40

50 автоколебаний внешним СВЧ-сигналом для диодов 7. Стабильность частоты диодов 7 определяется стабильностью синхронизирующего сигнала и, учитывая наличие проходного резонатора 4, является достаточно высокой. Помимо синхронизации диодов 7 происходит и сложение СВЧ-мощности диодов 3 и 7, в результате чего величина СВЧмощности после диодов 7 значительно возростает, Эта СВЧ-мощность поступает на вход Y-циркулятора и через его второе плечо на усилительный диод 12. В цепи обратной связи применен усилительный каскад отражательного типа с развязкой входного и выходного сигналов с помощью

Y-циркулятора, Для обеспечения устойчивости усилителя коэффициент его усиления ограничен и систему с обратной связью можно рассматривать как систему с насыщением. Необходимая подстройка по фазе на соответствии фазы проходящего в отрезке волновода 1 СВЧ-сигнала осуществляется при помощи фазовращателя диэлектрической пластины 14 и шлейфа 15.

Фаза колебаний, подаваемая по каналу обратной связи, должна соответствовать фазе сигнала, подаваемого от задающего генератора на диоде 3, В наиболее оптимальном случае это имеет место при равенстве частот диодов 3 и 7, что определяется настройкой резонаторов 4 и 6 и соответствующим режимом диодов. Равенство частот и фаз обеспечивает наиболее эффективное сложение мощностей, генерируемых отдельными СВЧ-диодами, что обуславливает увеличение выходной мощности, снимаемой с данного каскада. Через вентиль 16, . который, как и вентиль 5, выполняет роль элемента развязки по импедансу, СВЧмощность поступает на участок волновода, в котором размещена диэлектрическая пластина 17 и шлейф в плоскости 18, Перемещением диэлектрической пластины 17 можно подстроить фазу входного СВЧ-сигнала и обеспечить равенство с фазой колебаний, генерируемых диодами 19, что позволяет эффективно складывать СВЧмощность с мощностью, генерируемой диодами 19. Функции резонатора 20 аналогичны функциям резонатора 6.

В качестве полупроводниковых диодов могут быть использованы диоды Ганна, лавина-пролетные диоды и другие, применяемые структуры должны быть в СВЧ-исполнении.

Устройство сложения мощностей позволяет повысить выходную мощность при высокой стабильности частоты СВЧ-колебаний.

Формула изобретения

Устройство сложения мощностей, содержащее первую секцию, которая состоит из первого отрезка прямоугольного волновода, в котором на расстоянии, кратном половине длины рабочей волны, установлены первый и второй полупроводниковые диоды, между которыми включен первый резонатор, отл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения выходной мощности, дополнительно введены вторая секция, аналогичная первой, содержащая второй отрезок прямоугольного волновода, третий и четвертый полупроводниковые диоды и второй резонатор, третья и четвертая секции, содержащие третий и четвертый отрезки прямоугольного волновода, внутри каждого из которых размещены соответственно первый и второй подвижные короткозамыкающие поршни и пятый и шестой полупроводниковые диоды, высокодобротный перестраиваемый резонатор, ферритовый циркулятор, первая, вторая и третья регулируемые диэлектрические пластины, первый и второй волноводные шлейфы с включенными в них соответственно третьим и четвертым подвижными короткозамыкающими поршнями, первый и второй вентили, при этом последовательно соединенные высокодобротный перестраиваемый резонатор, первый вентиль и первая регулируемая диэлектрическая пластина включены между третьей и первой секциями, последовательно соединенные второй вентиль, вторая регулируемая диэлектрическая пластина и первый волноводный шлейф включены между первой и второй секциями, четвертая секция подключена к второму по направлению вращения плечу ферритового циркулятора, первое плечо которого включено между первой секцией и вторым вентилем, а третье плечо через последовательно соединенные третью регулируемую диэлектрическую пластину и второй волноводный шлейф подключено между первым вентилем и первой регулируемой диэлектрической пластиной.

1739471

Составитель Л. Махиня

Редактор Н,Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова

Заказ 2008 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101