ГЕНЕРАТОР-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КВЧ ДИАПАЗОНА

Генератор-преобразователь КВЧ диапазона.
Полезная модель относится к области радиоэлектроники, в частности к технике КВЧ и предназначена для использования в различных областях техники КВЧ терапии, диагностики и рефлексотерапии, как малогабаритный аппликатор длительного применения с автономным источником питания.
Известен генератор-усилитель КВЧ диапазона, описанный в заявке на выдачу патента РФ на изобретение № 93017662, МПК НОЗВ9/14, опубл. 10.11.1995 г., содержащий полосково-волноводную диодную секцию и короткозамыкатель, бескорпусной диод, размещенный в прямоугольном выборе тела волновода у края широкой стенки и соединённый с расположенными в той же выборке полосковым резонатором и проволочным зондом. Диод, резонатор и проволочный зонд расположены в плоскости волноводного окна на поперечной оси симметрии волновода, перпендикулярной его широкой стенке.
Однако такой генератор-усилитель имеет низкий КПД, габаритный источник питания, повышенный уровень шумов и низкую стабильность.
Паиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство КВЧ, точнее генератор-преобразователь КВЧ диапазона (см. заявку на выдачу патента РФ на изобретение JST 97106370, МПК НОЗВ9/14, опубл. 27.04.1999г.), содержащее металлический корпус, разрезанный на две зеркально-симметричные половины в плоскости Е, который содержит два соосных волноводных резонатора для цепей стока и затвора полевого транзистора, расположенного в отверстии тонкой металлической диафрагмы, разделяющей по широкой стенке два волноводных резонатора, в одном из которых имеется вывод ЮВЧ мощности. Цепи питания транзистора содержат фильтр низких частот. Тонкая металлическая диафрагма разрезана вместе с корпусом на две зеркально-симметричные части, на одной из которых расположен транзистор. Полосковые резонаторы образуют с диафрагмой узкие
щели, нормально к которым сток и затвор транзистора соединены проволочными перемьиками с краями полосковых резисторов. Оптимальная величина коэффициента связи между волноводными резонаторами стока и затвора задаётся калиброванной диэлектрической прокладкой между частями диафрагмы, а частота и мощность КВЧ подстраиваются винтом, размещенным в крышке резонатора затвора.
Однако такое устройство имеет низкий КПД, большие габариты и ограниченные функциональные возможности.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является увеличение КПД, обеспечение точной настройки генератора-преобразователя на заданную частоту и требуемую мощность.
Данная техническая задача достигается тем, что в известном генераторепреобразователе КВЧ диапазона, содержащем металлический корпус, выполненный из двух зеркально-симметричных половин и содержащий два соосных волноводных резонатора с торцевыми крышками и два встроенных в них полосковых резонатора, расположенных на диэлектрической подложке, полевой транзистор, установленный в отверстии металлической диафрагмы на одной их половин корпуса, сток и затвор транзистора соединены с полосковыми резонаторами, в электроды истока соединены с гребнем диафрагмы, а цепи питания транзистора через четверть-волновые вводы к фильтру низких частот, торцевые крышки волноводных резонаторов выполнены из металлизированного диэлектрика с щелями ввода и вывода энергии, полосковые резонаторы выполнены из фольги, например, золотой, металлическая диафрагма выполнена с углублениями на гребне, в которых расположена диэлектрическая подложка полосковых резонаторов с двух сторон от полевого транзистора, и имеет отверстие в месте расположения транзистора, полосковые резонаторы на концах, примыкающих к транзистору в их центре выполнены с выступами, ширина которых соразмерна с шириной электродов стока и затвора транзистора и имеет с ними гальванический контакт, соединение электродов истока транзистора выполнено в виде перемычек из
фольги, при этом поверхность транзистора расположена на уровне гребня диафрагмы.
Существо полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен генератор-преобразователь КВЧ диапазона, на фиг. 2 показан разрез по А-А, на фиг. 3 приведена конструкция посадки транзистора и полосовых резонаторов, на фиг. 4 изображён разрез по Б-Б узла посадки транзистора.
Генератор-преобразователь КВЧ диапазона содержит металлический корпус 1, выполненный из двух зеркально-симметричных половин с двумя соосными волноводными резонаторами 2 и 3 и разделёнными по широкой стенке тонкой металлической диафрагмой 4 толщиной 200 - 300 мкм. В центре диафрагмы 4 расположено отверстие 5, в котором на одной из её половин установлен полевой транзистор 6, например, транзистор Шоттки. Истоки транзистора 6 проводящими перемычками 7 соединены, например, сваркой, с гребнем 8 диафрагмы 4, а сток и затвор транзистора 6 подсоединены проводящими перемычками 9 к полосковым резонаторам 10 и 11, края которых образуют с диафрагмой 4 щели 12.
Полосковые резонаторы стока 10 и затвора 11 изолированы от корпуса 1 диэлектрической подложкой 13 и тонкими диэлектрическими прокладками 14, например, из полиимида, причем толщина этих прокладок 14 определяет величину оптимального коэффициента связи между волноводными резонаторами 2 и 3.
Затвор и сток транзистора 6 через полосковые резонаторы 10 и 11 соединены с четверть-волновыми полосковыми отрезками 15 фильтра низких частот.
Две половины корпуса 1 соединены между собой шпильками 16.
Отверстие связи 17 круглой или прямоугольной формы расположено в металлизации торцевых крышек 18 с диэлектрическими прокладками 19 в волноводном резонаторе 3. Металлизация торцевых крышек 18 и
диэлектрические прокладки 19 сменной толщины образуют ёмкостной элемент. Отверстие связи 20 выполненное в волноводном резонаторе 2.
Полевой транзистор 6 установлен в прямоугольном отверстии 21, выполненном в гребне 8 диафрагмы 4, в углублении 22 которого расположена диэлектрическая подложка 13, несущая полосковые резонаторы 10 и 11, так что её поверхность и поверхность транзистора 6 находятся на одном уровне с металлическим гребнем 8 диафрагмы 4.
Генератор-преобразователь 1СВЧ диапазона работает следующим образом.
При подаче напряжения питания Uc на электроды стока и Из затвора полевого транзистора 6 через четверть-волновые полосковые отрезки 15 фильтра низких частот, полосковые резонаторы 10 и 11 и проводящие перемычки 9, в волноводных резонаторах 3 и 2 возбуждаются КВЧ колебания. Оптимальный коэффициент связи между волноводными резонаторами 2 и 3 определяется расстоянием между гребнями 8 диафрагмы 4 для двух половин корпуса 1, величиной отверстия 21, параметрами полевого транзистора 6 и диэлектрическими прокладками 19 торцевых крышек 18. Изменением толщины диэлектрических прокладок 19 получают оптимальную мощность и частоту КВЧ колебаний.
При протекании тока через проводящие перемычки 9 в щелях 12 возбуждаются вихревые магнитные Н-поля волноводных резонаторов 2 и 3. Так как структуры полей проводящих перемычек 9 и волноводных резонаторов 2 и 3 полностью совпадают, то коэффициент включения транзистора 6 в поле этих резонаторов 2 и 3 близок к максимальному значению.
Выполнение полосковых резонаторов 10 и 11 из сплошной золотой фольги с выступом 9, ширина которых соразмерна с шириной электродов стока и затвора транзистора 6, и образование с ними гальванического контакта, позволило иметь только один контакт этих резонаторов 10 и 11 с транзистором 6, что, в свою очередь, привело к повышению надёжности и коэффициента включения транзистора 6 с волноводным резонатором 2 или 3.
.(
Металлическая диафрагма 4 имеет углубления 22 на гребне 8, в которых расположена диэлектрическая подложка 13 полосковых резонаторов 10 и 11 с двух сторон от полевого транзистора 6, и выполнение отверстия 21 в месте расположения транзистора 6, так что её поверхность и поверхность транзистора 6 находятся на одном уровне с металлическим гребнем 8 диафрагмы 4, привело к совпадению уровня фольги на подложке 13 полосковых резонаторов 10 и 11 с уровнем гребня 8 и полей проводящей перемычки 9 и щели 12. Это совпадение позволило увеличить коэффициент включения транзистора 6.
Частота и мощность генерации в предлагаемом устройстве определяется главным образом размерами волноводных резонаторов 2 и 3, полосковых резонаторов 10 и И, толщиной диэлектрических прокладок 19, размерами отверстий связи 17 и 20 ввода Р2 и вывода PI КВЧ мощности, параметрами транзистора 6 и питающим напряжением.
После сборки и настройки генератора-преобразователя дополнительно настраивается на заданную частоту и мощность сменой толщин диэлектрических прокладок 19 металлизации торцевых крышек 18 и изменением ширины отверстия связи 17 и напряжений питания для стока и затвора транзистора 6.
Использование предлагаемой конструкции, размеры и потери в которой минимальны, а связь транзистора 6 с электромагнитным полем резонаторов максимальна позволило увеличить КПД, обеспечить точную настройку генератора-преобразователя на заданную частоту и требуемую мощность. Как показали опытные измерения, мощность генератора-преобразователя КВЧ для всех образцов увеличивалась практически линейно с ростом тока от  мВт, при этом КПД также увеличивался до . Частота генерации для разных образцов располагалась в диапазоне  ГГц и плавно изменялась при изменении напряжений на стоке или затворе со скоростью 0, ГГц/В. Испытания на стенде показали хорошую управляемость генерируемой мощности в генераторе-преобразователе от импульсов, производимых таймером с амплитудой 1,3 В, при минимальной мощности управления.