RU1841304C

RU1841304C - Microwave multiplier

Info

Publication number: RU1841304C
Application number: SU0001569414A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Орлов; Николай Викторович Климентов
Filing date: 1973-08-13
Publication date: 2022-05-18

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: radio engineering and can be used in radio equipment of decimeter and centimeter ranges for various purposes. The claimed frequency multiplier is a radial resonator tuned to the frequency of the output oscillations of the multiplier, with a diode with a nonlinear capacitance placed in the resonator volume. The diode is included in the gap of the conductor, which is a continuation of the inner conductor of the coaxial line, along which the input frequency oscillations are supplied to the multiplier. The conductor is placed in the antinode of the magnetic field of the resonator. The diode current flowing through this conductor excites resonant frequency oscillations in the resonator. The load is connected to the resonator by means of a coil. The operating range of the multiplier is determined by the tuning range of the resonant frequency of the resonator. When tuning the resonator to the second harmonic of the input vibrations, the multiplier operates in the doubling mode, and when tuning to the third harmonic, it operates in the tripling mode.

EFFECT: expansion of the operating frequency range, decreased level of harmonic components and increased efficiency.

1 cl, 1 dwg

Description

Известны волноводные умножители частоты с применением диода с нелинейной емкостью. Недостатком подобных умножителей является относительно высокий уровень гармонических составляющих на выходе умножителя, снижающий КПД умножителя.Known waveguide frequency multipliers using a diode with a nonlinear capacitance. The disadvantage of such multipliers is the relatively high level of harmonic components at the output of the multiplier, which reduces the efficiency of the multiplier.

Предлагаемая конструкция умножителя с радиальным резонатором лишена этого недостатка. Конструкция умножителя изображена на рис. 1. Основой конструкции умножителя является радиальный резонатор 1, настроенный на выходную частоту ƒ_вых отбираемых от умножителя колебаний. Перестройка резонансной частоты радиального резонатора производится перемещением винта 2 по оси симметрии резонатора. Коаксиальная линия 8, по которой к умножителю подводятся колебания с частотой, укреплена на одном из оснований радиального резонатора так, что проводник 4, являющийся продолжением внутреннего проводника коаксиальной линии 8, расположен в радиальном резонаторе вблизи цилиндрической стенки резонатора параллельно его оси симметрии, т.е. в пучности магнитного поля резонатора. Трансформатор 7 предназначен для согласования входного сопротивления умножителя с волновым сопротивлением коаксиальной линии 8. Умножительный диод 6 включен в разрыв проводника 4 непосредственно за трансформатором 7. Электрическая длина проводника 4, второй конец которого разомкнут, ориентировочно равна четверти длины волны входных колебаний и регулируется в небольших пределах для получения максимума мощности на выходе умножителя при смене умножительного диода изменением геометрической длины проводника 4 или изменением величины емкости разомкнутого конца проводника 4 относительно корпуса посредством перемещения поршня 3. Винт 5 совместно с емкостью умножительного диода 6 и частью проводника 4 образует холостой контур, который, будучи настроен в резонанс на гармонику частоты ƒ_вх, повышает КПД умножителя. Мощность выходных колебаний частоты ƒ_вых отбирается из радиального резонатора витком связи 9.The proposed design of a multiplier with a radial resonator is devoid of this disadvantage. The design of the multiplier is shown in Fig. 1. The basis of the design of the multiplier is a radial resonator 1 tuned to the output frequency ƒ of the _oscillations taken from the multiplier. Tuning the resonant frequency of the radial resonator is performed by moving the screw 2 along the axis of symmetry of the resonator. The coaxial line 8, along which oscillations with a frequency are supplied to the multiplier, is mounted on one of the bases of the radial resonator so that the conductor 4, which is a continuation of the inner conductor of the coaxial line 8, is located in the radial resonator near the cylindrical wall of the resonator parallel to its symmetry axis, i.e. . at the antinode of the magnetic field of the resonator. The transformer 7 is designed to match the input impedance of the multiplier with the wave impedance of the coaxial line 8. The multiplier diode 6 is included in the gap of the conductor 4 directly behind the transformer 7. The electrical length of the conductor 4, the second end of which is open, is approximately equal to a quarter of the wavelength of the input oscillations and is regulated within small limits to obtain the maximum power at the output of the multiplier when changing the multiplying diode by changing the geometric length of the conductor 4 or changing the capacitance of the open end of the conductor 4 relative to the housing by moving the piston 3. The screw 5, together with the capacitance of the multiplying diode 6 and part of the conductor 4, forms an idle circuit, which, being tuned in resonance to the frequency harmonic _{ƒ in} , increases the efficiency of the multiplier. The power of the output frequency oscillations ƒ _out is taken from the radial resonator by a coupling coil 9.

Предлагаемая конструкция умножителя с радиальным резонатором является широкодиапазонной. Рабочий диапазон определяется диапазоном перестройки резонансной частоты радиального резонатора посредством винта 2. При настройке радиального резонатора на вторую гармонику частоты подводимых колебаний умножитель работает в режиме удвоения, а при настройке на третью гармонику - в режиме утроения. Наличие в умножителе радиального резонатора, настроенного на частоту выходных колебаний, резко снижает уровень нежелательных гармонических составляющих в спектре выходных колебаний.The proposed design of a multiplier with a radial resonator is wide-range. The operating range is determined by the tuning range of the resonant frequency of the radial resonator using screw 2. When tuning the radial resonator to the second harmonic of the frequency of the input oscillations, the multiplier operates in the doubling mode, and when tuned to the third harmonic, in the tripling mode. The presence in the multiplier of a radial resonator, tuned to the frequency of the output oscillations, sharply reduces the level of unwanted harmonic components in the spectrum of the output oscillations.

Изготовленные макеты удвоителей и утроителей частоты предлагаемой конструкции на входную частоту 10-см диапазона волн позволили повысить выходную мощность и КПД умножителя в три раза по сравнению с волноводными умножителями на тех же умножительных диодах. В спектре колебаний, снимаемых с выхода макетов умножителей с радиальным резонатором, гармонических составляющих на уровне минус 50 дБ относительно уровня выходного сигнала не обнаружено.The fabricated models of frequency doublers and triplers of the proposed design for the input frequency of the 10-cm wavelength range made it possible to increase the output power and efficiency of the multiplier by a factor of three compared to waveguide multipliers based on the same multiplier diodes. In the spectrum of oscillations taken from the output of the models of multipliers with a radial resonator, no harmonic components at the level of minus 50 dB relative to the output signal level were found.

Claims

A microwave multiplier containing a radial resonator, a semiconductor diode, input and output coupling elements with coaxial lines, characterized in that, in order to expand the operating frequency range, reduce the level of harmonic components and increase efficiency, the diode is included in the break of an additional conductor located in parallel in the resonator the cylindrical wall forming it, and one end of the conductor is loaded with variable reactivity, and the other is connected to the central residential input coaxial line.