Генератор СВЧ

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники сверхвысоких частот и может быть использовано в приемных и передающих радиотехнических устройствах и в радиоизмерительной технике.
-4
-5
-6
Известно, что генераторы СВЧ на полупроводниковых приборах, в частности, на лавинно-пролетных диодах, характеризуются относительной температурной нестабильностью частоты (ТКЧ) порядка (10÷10)/1°С. Однако в ряде типов применяемых радиотехнических устройств ТКЧ должен быть порядка 10/1°С и меньше.
Повышение стабильности в диодных генераторах достигается с помощью специальных мер: применение проходного стабилизатора (генератор типа А V 9707 фирмы Unantek США), "реактивного" стабилизатора (см. патент США №3.626.327 по кл. 331/107 за 1970 г.), компенсация температурного дрейфа частоты специальным резонатором (см. патент США №3.665.341 по кл. 391/107 за 1972 г.) и с помощью цепи обратной связи, содержащей контур с варакторным диодом (см. патент США №3.831.109 по кл. 331/107 за 1974 г.). К недостаткам этих генераторов относятся большие габариты и вес, большие потери СВЧ мощности на стабилизацию (генератор с проходным стабилизатором), наличие цепей управления ("варакторная" компенсация) или необходимость подбора элемента компенсации из-за разброса параметров генерирующего диода (генератор со специальным контуром).
Среди приведенных типов генераторов наиболее близким к заявляемому генератору по техническим характеристикам является генератор, описанный в патенте США №3.626.327. Стабилизация частоты обеспечивается "реактивным" (т.е. подключаемым к генератору с помощью отдельного элемента связи) резонатором из инвара, что приводит к малым потерям СВЧ мощности на стабилизацию. При этом улучшаются ТКЧ, ЧМ шум, стабильности частоты по питанию диода и при изменении сопротивления СВЧ нагрузки.
К недостаткам этого генератора относятся прежде всего большие потери СВЧ мощности, большие габариты и вес.
014
3
По данным патента для генератора, настроенного на частоту 9,4 ГГц, внутренний объем волноводного резонатора с генераторным диодом и стабилизатором (тип колебаний Н) составляет 267 см. Генератор не содержит элементов широкодиапазонной перестройки частоты. Так как реактивные параметры диода имеют большой разброс, настройка на заданную частоту возможна путем подбора диодов. Нет ясности о температурном диапазоне, в котором может работать генератор. Если исходить из данных, приведенных в журнале ОЕЕЕ Transactions (V MTT-18, №11, 1970 г.), где описан генератор подобного типа, генератор работает в интервале температур окружающей среды только от 0° до +50°C, что может быть объяснено недостаточной величиной связи между резонаторами.
Целью предлагаемого изобретения является обеспечение работы стабилизированного генератора в широком диапазоне температур при малых габаритах с любым диодом данного типа в 3-см диапазоне волн.
111
Поставленная цель достигается тем, что стабилизатор, выполненный из инвара в виде цилиндрической полости с типом волны Н, подключается к генератору через отрезок запредельного волновода, обеспечивающий относительно сильную величину связи, a в контур генератора вводятся резонансные подстроечные штыри.
Применение двух таких штырей в генераторе позволяет перестраивать частоту автоколебаний контура с диодом в диапазоне до 20-25%.
Стабилизатор включен на конце разомкнутого коаксиально активного контура генератора через короткий отрезок запредельного волновода. Величина связи стабилизатора с генератором достигается изменением длины отрезка запредельного волновода.
На чертеже приведено схематическое изображение предлагаемого стабилизированного генератора. Стабилизированный генератор состоит из генератора 1 и стабилизатора 2.
Контур генератора содержит лавинно-пролетный диод 3 и отрезок коаксиальной линии, размокнутой на конце 4. Настройка на заданную частоту автоколебаний производится металлическими резонансными штырями 5. Питание к диоду 3 подводится через фильтр низких частот 6 и стабилизирующий резистор 7. Диод 3 установлен в медном держателе 8 - теплоотводе. Подвижный металлический штырь 9 служит для подстройки частоты стабилизатора. Связь стабилизатора 2 с генератором 1 обеспечивается отрезком 10 круглого запредельного волновода.
-6
В предлагаемой конструкции стабилизированного генератора получено уменьшение внутреннего объема стабилизатора и контура с диодом по сравнению с прототипом примерно в 20 раз. Контур генератора позволяет перестраивать частоту в широком диапазоне, что обеспечивает настройку на заданную частоту с любым экземпляром диода, т.е. без отбора диодов. Испытания показали, что ТКЧ генератора составляет (2:-5). 10/1°С. Генератор работает в широком диапазоне температур окружающей среды - (-60 ÷ +70)°С.
При применении в серийном производстве, предложенная конструкция генератора выгодно отличается от существующих прототипов тем, что она обеспечивает устойчивую работу в широком диапазоне температур, без специального подбора диодов и при значительном уменьшении габаритов и веса.