RU2614925C1 - Microwave noise generator - Google Patents
Microwave noise generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2614925C1 RU2614925C1 RU2015154277A RU2015154277A RU2614925C1 RU 2614925 C1 RU2614925 C1 RU 2614925C1 RU 2015154277 A RU2015154277 A RU 2015154277A RU 2015154277 A RU2015154277 A RU 2015154277A RU 2614925 C1 RU2614925 C1 RU 2614925C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal pipe
- thin
- waveguide
- walled
- segment
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при разработке аппаратуры миллиметрового диапазона волн различного назначения, в частности для шумовой радиолокации, радиовидения и медицины.The invention relates to radio engineering and can be used in the development of equipment for the millimeter wave range for various purposes, in particular for noise radar, radio vision and medicine.
Известно описание генерации шумовых колебаний в диодном генераторе с коаксиальным резонатором при возбуждении одночастотного и трехчастотного режима генерации («Экспериментальное исследование возбуждения шумовых колебаний в генераторах на лавинно-пролетных диодах» // Радиотехника и электроника. 1996, том 41, №12, с 1484-1489). Генератор СВЧ шумовых колебаний представляет собой одномодовый или многомодовый резонатор, образованный отрезком коаксиальной линии, короткозамкнутой с одного конца неподвижной металлической пластиной, а с другого - одной подвижной закорачивающей шайбой. При этом к металлической пластине подключен одним контактом лавинно-пролетный диод (ЛПД), а к другому его контакту подсоединен центральный проводник коаксиальной линии. Постоянное напряжение подводится к ЛПД через центральный проводник коаксиальной линии. В зависимости от положения подвижной шайбы, устанавливаемой на разные расстояния от диода, возбуждается либо один, либо несколько резонансов, а затем при увеличении тока реализуется режим шумовой генерации.There is a known description of the generation of noise in a diode generator with a coaxial resonator during the excitation of single-frequency and three-frequency generation modes ("Experimental study of the excitation of noise in oscillators on avalanche-span diodes" // Radio Engineering and Electronics. 1996, Volume 41, No. 12, p. 1484- 1489). The microwave noise generator is a single-mode or multi-mode resonator formed by a segment of a coaxial line short-circuited from one end of a fixed metal plate and from the other by one movable shorting washer. At the same time, an avalanche-span diode (LPD) is connected to a metal plate by one contact, and the central conductor of the coaxial line is connected to its other contact. Constant voltage is supplied to the LPD through the central conductor of the coaxial line. Depending on the position of the movable washer installed at different distances from the diode, either one or several resonances are excited, and then, with increasing current, the noise generation mode is implemented.
Недостатком такого генератора является то, что такую конструкцию нельзя использовать в миллиметровом диапазоне длин волн.The disadvantage of this generator is that such a design cannot be used in the millimeter wavelength range.
Известен также генератор СВЧ шумовых колебаний по АС №1308143А. Конструкция этого диодного генератора наиболее близка к предлагаемому изобретению.A microwave noise generator according to AS No. 1308143A is also known. The design of this diode generator is closest to the proposed invention.
Он содержит отрезок прямоугольного волновода, в котором установлен подвижной короткозамыкающий поршень и полупроводниковый диод, установленный между концом коаксиальной линии, перпендикулярно присоединенной к одной широкой стенке отрезка прямоугольного волновода, и одним концом ее центрального проводника, другой конец которого пропущен сквозь отверстие в другой широкой стенке отрезка прямоугольного волновода, при этом в отверстие соосно с центральным проводником отрезка коаксиальной линии установлена с возможностью продольного перемещения тонкостенная металлическая труба, а в тонкостенной металлической трубе установлена с возможностью продольного перемещения дополнительная металлическая труба, имеющая электрический контакт с внутренней поверхностью тонкостенной металлической трубы и центральным проводником отрезка коаксиальной линии, торец подвижного короткозамыкающего поршня имеет форму цилиндрической поверхности, сосной с центральным проводником отрезка коаксиальной линии и радиусом R, выбранным из соотношения 0.5а≤R≤0.6a, где а - размер широкой стенки волновода, а внешний радиус r тонкостенной металлической трубы выбран из соотношения r≤0.4а.It contains a segment of a rectangular waveguide in which a movable short-circuit piston and a semiconductor diode are installed, installed between the end of a coaxial line perpendicular to one wide wall of a segment of a rectangular waveguide and one end of its central conductor, the other end of which is passed through an opening in another wide wall of the segment a rectangular waveguide, while in the hole coaxially with the Central conductor of the segment of the coaxial line is installed with the possibility of longitudinal a thin-walled metal pipe, and in the thin-walled metal pipe, an additional metal pipe is installed with the possibility of longitudinal movement, having electrical contact with the inner surface of the thin-walled metal pipe and the central conductor of the segment of the coaxial line, the end face of the moving short-circuit piston has the shape of a cylindrical surface, pine with the central conductor of the segment of the coaxial line and radius R, selected from the ratio 0.5a≤R≤0.6a, where a is the size of the wide wall waveguide, and the outer radius r of a thin-walled metal pipe is selected from the ratio r≤0.4a.
Недостатком этой конструкции является невозможность использования ее в миллиметровом диапазоне, особенно в коротковолновой его части. Действительно, уже для 8 мм диапазона размер широкой стенки волновода составляет 7.2 мм, а наружный диаметр 2r≤(2×0.4)а тонкостенной металлической трубы должен согласно описанию по АС №1308143А генератора СВЧ шумовых колебаний быть равен 5.76 мм. Если толщина ее стенки равна 0.38 мм, а для обеспечения жесткости центрального металлического проводника его диаметр должен быть по крайней мере 2 мм, то толщина дополнительной металлической трубы будет 1.5 мм. Поэтому, например, для волновода, у которого ширина широкой стенки 5.2 мм, при той же толщине стенок тонкостенной трубы (5.2×0.8-0.76)=3.4 мм толщина дополнительной металлической трубы составит 0.7 мм. Для волновода с широкой стенкой 3.6 мм аналогичный расчет дает толщину дополнительной металлической трубы 0.06 мм. Таким образом, для реализации этого изобретения в миллиметровом диапазоне, а особенно в коротковолновой его части, возникают непреодолимые трудности.The disadvantage of this design is the inability to use it in the millimeter range, especially in the short-wave part. Indeed, already for the 8 mm range, the size of the wide waveguide wall is 7.2 mm, and the outer diameter 2r≤ (2 × 0.4) of a thin-walled metal pipe should, according to the description according to AC No. 1308143A of the microwave noise generator, be 5.76 mm. If its wall thickness is 0.38 mm, and to ensure the rigidity of the central metal conductor, its diameter should be at least 2 mm, then the thickness of the additional metal pipe will be 1.5 mm. Therefore, for example, for a waveguide with a wide wall width of 5.2 mm, with the same wall thickness of a thin-walled pipe (5.2 × 0.8-0.76) = 3.4 mm, the thickness of the additional metal pipe will be 0.7 mm. For a waveguide with a wide wall of 3.6 mm, a similar calculation gives the thickness of the additional metal pipe 0.06 mm. Thus, to implement this invention in the millimeter range, and especially in the short-wave part, there are insurmountable difficulties.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении средней частоты спектра генерации шумовых колебаний в миллиметровом диапазоне длин волн.The technical problem solved by the invention is to increase the average frequency of the spectrum of the generation of noise in the millimeter wavelength range.
Для решения этой задачи генератор СВЧ шумовых колебаний, содержащий отрезок прямоугольного волновода с подвижным короткозамыкающим поршнем и двумя соосными отверстиями в его широких стенках, тонкостенную металлическую трубу, центральный проводник, расположенный в тонкостенной металлической трубе соосно с ней, полупроводниковый диод, подключенный одним контактом к центральному проводнику, дополнительную металлическую трубу, установленную сосно с тонкостенной металлической трубой с возможностью перемещения вдоль нее и имеющую с ней электрический контакт, в отличие от прототипа, содержит металлический корпус, в котором выполнены упомянутый отрезок прямоугольного волновода, цилиндрическую полость, имеющую диаметр D, равный внешнему диаметру дополнительной металлической трубы, и расположенную со стороны одной из широких стенок волновода, соосно с цилиндрической полостью внутри нее расположена упомянутая тонкостенная металлическая труба и установлена неподвижно так, что ее торец образует с внешней поверхностью упомянутой широкой стенки волновода кольцевую щель, упомянутый центральный проводник установлен с возможностью осевого перемещения и содержит сменный контактный диск на конце, обращенном к полупроводниковому диоду, дополнительная металлическая труба установлена в цилиндрической полости снаружи тонкостенной трубы соосно с ней и цилиндрической полостью и имеет с ними электрический контакт, при этом наружный диаметр d тонкостенной металлической трубы и наружный диаметр D дополнительной металлической трубы выбираются из соотношения π(D+d)/2>λ>а, где λ - высокочастотная длина волны спектра генерации шумовых СВЧ-колебаний, а - размер широкой стенки волновода, при этом полупроводниковый диод другим своим контактом подсоединен к теплоотводу, установленному в отверстие противоположной широкой стенки волновода с возможностью перемещения вдоль оси и имеющему с этой стенкой электрический контакт.To solve this problem, a microwave noise generator containing a segment of a rectangular waveguide with a moving short-circuit piston and two coaxial holes in its wide walls, a thin-walled metal tube, a central conductor located in a thin-walled metal tube coaxially with it, a semiconductor diode connected by one contact to the central a conductor, an additional metal pipe mounted pine with a thin-walled metal pipe with the ability to move along it and having with it the electrical contact, unlike the prototype, contains a metal casing in which the said segment of a rectangular waveguide is made, a cylindrical cavity having a diameter D equal to the outer diameter of the additional metal pipe, and located on the side of one of the wide walls of the waveguide, coaxially with the cylindrical cavity inside it said thin-walled metal pipe is located and fixedly mounted so that its end forms an annular gap with the outer surface of said wide waveguide wall, the aforementioned central conductor is mounted with the possibility of axial movement and contains a removable contact disk at the end facing the semiconductor diode, an additional metal pipe is installed in the cylindrical cavity outside the thin-walled pipe coaxially with it and the cylindrical cavity and has electrical contact with them, while the outer diameter d is thin-walled the metal pipe and the outer diameter D of the additional metal pipe are selected from the relation π (D + d) / 2> λ> a, where λ is the high-frequency wavelength of the spectrum era tio noise microwave oscillations, and - the size of the broad wall of the waveguide, wherein the semiconductor diode at its other terminal is connected to a heat sink installed in the hole opposite broad wall of the waveguide to be movable along an axis and having a wall with this electrical contact.
Для регулировки связи генератора с нагрузкой в отрезок волновода между диодом и нагрузкой могут быть установлены тонкие штыри, встроенные в широкую стенку отрезка волновода с возможностью их перемещения в направлении, перпендикулярном ей. Изменением связи с нагрузкой можно влиять на режим работы генератора для перевода его в режим генерации шумовых колебаний.To adjust the coupling of the generator with the load, thin pins can be installed in the section of the waveguide between the diode and the load, which are built into the wide wall of the section of the waveguide with the possibility of their movement in the direction perpendicular to it. By changing the connection with the load, it is possible to influence the operating mode of the generator to transfer it to the mode of generation of noise vibrations.
Для предотвращения проникновения излучения в свободное пространство из коаксиальной линии, которую образуют тонкостенная металлическая труба и центральный проводник, последний может быть выполнен с заграждающим фильтром. При этом заграждающий фильтр располагается внутри тонкостенной металлической трубы и при перемещении его вместе с центральным проводником вдоль оси коаксиальной линии может влиять на режим генерации шумовых колебаний.To prevent the penetration of radiation into the free space from the coaxial line, which is formed by a thin-walled metal pipe and a central conductor, the latter can be made with a blocking filter. In this case, the blocking filter is located inside a thin-walled metal pipe and, when moving it together with the central conductor along the axis of the coaxial line, can affect the mode of generation of noise vibrations.
Для расширения спектра генерируемого шума и увеличения его средней частоты по крайней мере в 2 раза отрезок волновода, в котором размещен диод, имеет размер широкой стенки a1≤а/2<λ и является запредельным для основной длины волны λ. В этом случае в нагрузку поступает шумовой сигнал на 2-й гармонике основной частоты диапазона, в котором возникает отрицательное сопротивление в диоде.To expand the spectrum of the generated noise and increase its average frequency by at least 2 times, the length of the waveguide in which the diode is located has a wide wall size a 1 ≤ a / 2 <λ and is beyond the limits of the fundamental wavelength λ. In this case, a noise signal arrives at the load at the 2nd harmonic of the fundamental frequency of the range in which a negative resistance arises in the diode.
На фиг. 1 изображена схематично конструкция генератора шумовых колебаний миллиметрового диапазона длин волн (продольный разрез).In FIG. 1 schematically shows the design of a millimeter wave noise generator (longitudinal section).
Генератор СВЧ шумовых колебаний содержит металлический корпус 1, в котором выполнены отрезок прямоугольного волновода 2 и цилиндрическая полость 3, подвижный короткозамыкающий поршень 4, неподвижную тонкостенную металлическую трубу 5, подвижную дополнительную металлическую трубу 6, имеющую внешний диаметр, равный диаметру цилиндрической полости, а внутренний - внешнему диаметру тонкостенной трубы, полупроводниковый диод 7, теплоотвод 8, центральный проводник 9, образующий с тонкостенной трубой коаксиальную линию с контактным диском 10 и заграждающим фильтром 11, штыри 12 связи с нагрузкой. При этом наружный диаметр d тонкостенной металлической трубы 5 и наружный диаметр D дополнительной металлической трубы 6 выбираются из соотношения π(D+d)/2>λ>а, где λ - высокочастотная длина волны спектра генерации шумовых СВЧ-колебаний, а - размер широкой стенки волновода.The microwave noise generator contains a metal housing 1 in which a segment of a
Генератор СВЧ шумовых колебаний работает следующим образом. При подведении через центральный проводник 9 к полупроводниковому диоду 7 постоянного напряжения в полупроводниковом диоде появляется отрицательное сопротивление. Перемещением дополнительной металлической трубы 6, а также перемещением подвижного короткозамыкающего поршня 4, теплоотвода 8 с присоединенным диодом 7 и центрального проводника 9 в осевом направлении достигается сначала выполнение условий возбуждения СВЧ-колебаний на всех резонансных частотах электродинамической системы, определяемой конструкцией генератора, а затем при увеличении тока через диод возбуждаются СВЧ шумовые колебания во всей полосе частот, в которой выполняются условия возбуждения и нелинейного взаимодействия всех резонансов электродинамической системы генератора и имеет место отрицательное сопротивление. При этом подбором положения дополнительной металлической трубы 6, а также перемещением подвижного короткозамыкающего поршня 4, теплоотвода 8 с присоединенным диодом 7 и центрального проводника 9 в осевом направлении достигается улучшение неравномерности спектральной плотности мощности по всей ширине спектра возбуждаемых СВЧ шумовых колебаний.The microwave noise generator operates as follows. When a DC voltage is applied through the
Регулировкой погружения тонких штырей 12 в волновод 2 (и изменяя, таким образом, связь с нагрузкой) можно влиять на режим работы генератора, облегчая его перевод в режим генерации шумовых колебаний.By adjusting the immersion of the
При выполнении центрального проводника 9 с заграждающим фильтром 11, который расположен внутри тонкостенной металлической трубы 5, его перемещением вдоль ее оси можно влиять на режим генерации шумовых колебаний, облегчая его получение.When performing the
При необходимости увеличения средней частоты и одновременного расширения спектра генерируемых шумовых колебаний по крайней мере в 2 раза должно быть изменено соответствующим образом только поперечное сечение отрезка волновода 2, а именно изменен размер его широкой стенки a1≤а/2<λ, тогда он является запредельным для основной длины волны λ. Поэтому настройка генератора на режим генерации шумовых колебаний происходит так же, как было описано выше.If it is necessary to increase the average frequency and simultaneously expand the spectrum of the generated noise vibrations by at least 2 times, only the cross section of the
Таким образом, за счет выполнения генератора в металлическом корпусе с размещением в нем отрезка волновода с короткозамыкающим поршнем, цилиндрической полости, дополнительной металлической трубы с возможностью перемещения внутри нее и вне тонкостенной металлической трубы, которая выполнена неподвижной, но с электрическим контактом между ними, техническая задача, состоящая в повышении средней частоты спектра генерации шумовых колебаний в миллиметровом диапазоне волн, решена предлагаемым изобретением в полном объеме.Thus, due to the implementation of the generator in a metal case with the placement of a waveguide segment with a short-circuit piston, a cylindrical cavity, an additional metal pipe with the ability to move inside it and outside a thin-walled metal pipe, which is stationary, but with an electrical contact between them, the technical problem , consisting in increasing the average frequency of the spectrum of the generation of noise in the millimeter wave range, is solved by the invention in full.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154277A RU2614925C1 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | Microwave noise generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154277A RU2614925C1 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | Microwave noise generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2614925C1 true RU2614925C1 (en) | 2017-03-30 |
Family
ID=58507176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015154277A RU2614925C1 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | Microwave noise generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2614925C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661283C1 (en) * | 2017-06-28 | 2018-07-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Method of generation of microwave noise oscillations |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0556819A2 (en) * | 1992-02-21 | 1993-08-25 | Takeshi Yamakawa | Apparatus and method for generating chaotic signals and chaos device |
RU2292109C1 (en) * | 2005-04-26 | 2007-01-20 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации | Noise generator |
RU129308U1 (en) * | 2013-01-16 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный университет" | A MICROWAVE RADIATION GENERATOR BASED ON A TUNNEL-BINED STRUCTURE |
-
2015
- 2015-12-17 RU RU2015154277A patent/RU2614925C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0556819A2 (en) * | 1992-02-21 | 1993-08-25 | Takeshi Yamakawa | Apparatus and method for generating chaotic signals and chaos device |
RU2292109C1 (en) * | 2005-04-26 | 2007-01-20 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации | Noise generator |
RU129308U1 (en) * | 2013-01-16 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный университет" | A MICROWAVE RADIATION GENERATOR BASED ON A TUNNEL-BINED STRUCTURE |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661283C1 (en) * | 2017-06-28 | 2018-07-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Method of generation of microwave noise oscillations |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2190668A (en) | Diode oscillator | |
RU2614925C1 (en) | Microwave noise generator | |
Tax et al. | Experimental study of the start-up scenario of a 1.5-MW, 110-GHz gyrotron | |
Bondarenko et al. | Forming the powerful microwave pulses using resonator storage | |
US4673894A (en) | Oscillator coupled through cylindrical cavity for generating low noise microwaves | |
Ogura et al. | Performance of weakly relativistic oversized backward wave oscillators | |
US2560353A (en) | Cavity resonator | |
He et al. | Electrically tunable substrate integrated waveguide reflective cavity resonator | |
RU2649089C1 (en) | Fixed wireless-wrapping waveguide filter | |
RU2696817C1 (en) | Tunable band-close waveguide filter | |
KR101468409B1 (en) | Dual mode resonator including the disk with notch and filter using the same | |
Zapevalov et al. | Various types of echelette resonators for gyrotrons | |
RU2421852C1 (en) | Reconfigured band-pass wave-guide filter for measurement of powerful microwave radiation frequency | |
US2543809A (en) | Coupling loop | |
RU1841304C (en) | Microwave multiplier | |
US4309672A (en) | Negative resistance oscillator/amplifier accumulator circuit | |
RU2602695C1 (en) | Band-stop filter | |
Saito et al. | Development of high power sub terahertz gyrotrons for application to CTS measurement | |
Pogarsky et al. | Controllable filter | |
Rashid et al. | Properties of dielectric combline resonator for base station filters | |
US3359452A (en) | Resonator for supporting non-sinus-oidal preiodic waveforms | |
Shee et al. | Parametric analysis of reltron modulation cavity and Q-factor calculation from S-parameter | |
JP3221729B2 (en) | Microwave generator | |
RU2588039C1 (en) | Magnetron | |
SU982479A1 (en) | Open resonator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201218 |