СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ И ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИИ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

1. Способ генерации и частотной модуляции высокочастотного сигнала, основанный на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, взаимодействии высокочастотного сигнала с цепью прямой передачи и цепью обратной связи, построении цепи прямой передачи в виде трехполюсного нелинейного элемента, подключенного к его выходному электроду первого реактивного четырехполюсника, к выходу которого подключена нагрузка, организации внешней обратной связи в виде второго реактивного четырехполюсника с подключенными к его входу и выходу соответственно первым и вторым двухполюсниками с комплексными сопротивлениями, соединении первого двухполюсника с комплексным сопротивлением с нагрузкой в поперечной цепи, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемого высокочастотного сигнала, условий согласования выходного электрода трехполюсного нелинейного элемента с нагрузкой и условий согласования нагрузки с управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, изменении частоты генерируемого высокочастотного сигнала путем изменения баланса фаз, отличающийся тем, что нагрузку выбирают в виде произвольного сопротивления, в цепь прямой передачи подключают третий двухполюсник с комплексным сопротивлением в поперечную цепь перед управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, второй двухполюсник подключают к третьему двухполюснику в поперечную цепь, изменяют частоту генерируемого высокочастотного сигнала и реализуют условия согласования за счет изменения рабочей точки проходной вольтамперной характеристики трехполюсного нелинейного элемента по закону изменения амплитуды низкочастотного управляющего сигнала, и выбора частотных характеристик первого и второго четырехполюсников из условия обеспечения стационарного режима генерации в виде реализации заданных значений модулей и фаз коэффициентов передачи цепи прямой передачи, значений модулей коэффициентов передачи цепи обратной связи обратно-пропорциональными значениям модулей коэффициентов передачи цепи прямой передачи и значений их фаз - противоположными и равными по модулю на всем диапазоне изменения рабочей точки проходной вольтамперной характеристики трехполюсного нелинейного элемента от амплитуды низкочастотного управляющего сигнала в соответствии со следующими математическими выражениями:
; ;
; ;
где ; ; ; ; ;
; ; ; ; ;
1
1
1
1
110
1
110
1
1
110
1
110
1
1
1
1
A=-xsin(φ)+rcos(φ); B=xcos(φ)+rsin(φ); C=rcos(φ)-xsin(φ); H=xcos(φ)+rsin(φ);
; ;
2
1
; ; ; ; φ=-φ;
1
1
2
2
0
0
н
н
, , ,  - оптимальные частотные зависимости соответствующих элементов матриц сопротивлений первого (I) и второго (II) четырехполюсников; ,  - заданные частотные зависимости соответствующих элементов матриц сопротивлений первого и второго четырехполюсников; m и φ - заданные частотные зависимости модулей и фаз передаточной функции цепи прямой передачи; m и φ - оптимальные частотные зависимости модулей и фаз передаточной функции цепи обратной связи; r, х - заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления первого и третьего двухполюсников с комплексными сопротивлениями; r, x -заданные частотные зависимости действительной и мнимой составляющих сопротивления нагрузки и второго двухполюсника с комплексным сопротивлением; , , , , , , ,  - заданные зависимости действительных и мнимых составляющих элементов матрицы сопротивлений трехполюсного нелинейного элемента от частоты генерируемого высокочастотного сигнала, соответствующие заданному закону изменения амплитуды низкочастотного управляющего сигнала.
1k
1k
2k
2k
2. Устройство генерации и частотной модуляции высокочастотного сигнала, состоящее из источника постоянного напряжения, цепи прямой передачи в виде трехполюсного нелинейного элемента, к выходному электроду которого подключен первый реактивный четырехполюсник, к выходу которого в поперечную цепь включена нагрузка, цепи внешней обратной связи в виде второго реактивного четырехполюсника с подключенными в поперечные цепи к его входу и выходу соответственно первым и вторым двухполюсниками с комплексными сопротивлениями, при этом первый двухполюсник с комплексным сопротивлением параллельно подключен к нагрузке источника низкочастотного управляющего сигнала, отличающееся тем, что нагрузка выбрана в виде произвольного комплексного сопротивления, ко второму двухполюснику с комплексным сопротивлением подключен третий двухполюсник с комплексным сопротивлением в поперечную цепь, подключенный с другой стороны к управляющему электроду трехполюсного нелинейного элемента, источник низкочастотного управляющего сигнала подключен к управляющему электроду трехполюсного нелинейного элемента, первый и второй реактивные четырехполюсники выполнены в виде Т-образного соединения трех реактивных двухполюсников, причем нумерация реактивных двухполюсников в первом четырехполюснике начинается от выходного электрода трехполюсного нелинейного элемента, а во втором четырехполюснике нумерация реактивных двухполюсников начинается от первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, при этом первый и третий реактивные двухполюсники обоих четырехполюсников выполнены в виде двух последовательно соединенных параллельных контуров из элементов с параметрами L, C, L, C, значения которых определены в соответствии со следующими математическими выражениями:
; ;,
где ; ;
2
1
1
2
2
1
2
1
1
2
1
2
2
1
1
2
х=ac-ас; y=ad+bc-ad-bc; z=bd-bd;
; ;
; ;
;
;
;
;
;
;
;
;
; ;
;
; ;
;
; ; ; ; ;
; ; ; ; ;
1
1n
1n
1
110
1n
110
1n
1
110
1n
110
1n
1
1n
1n
A=-xsin(φ)+rcos(φ); B=xcos(φ)+rsin(φ); C=rcos(φ)-xsin(φ); H=xcos(φ)+rsin(φ);
; ;
2n
1n
; ; ; ; φ=-φ;
n
n
1n
1n
2n
2n
0n
0n
нn
нn
, , ,  - оптимальные значения сопротивлений первого и третьего реактивных двухполюсников первого (I) и второго (II) четырехполюсников на заданных четырех частотах ω=2πf; n=1, 2, 3, 4 - номер частоты; ,  - заданные значения сопротивлений второго реактивного двухполюсника первого (I) и второго (II) четырехполюсников на заданных четырех частотах; m и φ - заданные значения модулей и фаз передаточной функции цепи прямой передачи на заданных четырех частотах; m и φ - оптимальные значения модулей и фаз передаточной функции цепи обратной связи на заданных четырех частотах; r, x - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления первого и третьего двухполюсников с комплексным сопротивлением на заданных четырех частотах; r, x - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления нагрузки и второго двухполюсника с комплексным сопротивлением на заданных четырех частотах; , , , , , ,,  - заданные значения действительных и мнимых составляющих элементов матрицы сопротивлений трехполюсного нелинейного элемента на заданных четырех частотах генерируемого высокочастотного сигнала и соответствующих этим частотам четырех значениях амплитуды низкочастотного управляющего сигнала; k=1, 3 - номер двухполюсника Т-образного соединения трех реактивных двухполюсников первого и второго реактивных четырехполюсников в указанном выше порядке нумерации.