Pierwszenstwo: 15.12.1972 (P. 159555) Zgloszenie ogloszono: 30.09.1973 Opis patentowy opublikowano: 15.10.1975 79599 KI. 21 a4,35/30 MKP H02m 5/06 CZYJ ELNJ, Twórcywynalazku: Bohdan Grzonkówski, Waclaw Niemyjski, Slawomir Ramel Uprawniony z patentu tymczasowego: Przemyslowy Instytut Telekomunikacji, Warszawa (Polska) Podwajacz czestotliwosci z dioda pojemnosciowa Przedmiotem wynalazku jest podwajacz czestotliwosci z dioda pojemnosciowa przeznaczony do otrzymy¬ wania mikrofalowego sygnalu wyjsciowego o czestotliwosci dwukrotnie wiekszej od czestotliwosci sygnalu wejsciowego.Znany jest sposób otrzymywania mocy sygnalu wyjsciowego o czestotliwosci dwukrotnie wiekszej od czestotliwosci sygnalu wejsciowego w róznych czwórnikach zawierajacych nieliniowe elementy, a w szczególnos¬ ci w ukladach czwórnikowych, w których obwody wejsciowy i wyjsciowy sprzegniete sa ze soba poprzez nieliniowa pojemnosc diody pólprzewodnikowej umozliwiajacej parametryczne przekazywanie energii z obwodu wejsciowego do wyjsciowego. Sprawnosc przekazywania energii w ukladzie podwajacza czestotliwosci zalezy od parametrów diody pojemnosciowej oraz skutecznosci rozdzielania obwodu wejsciowego i wyjsciowego. Podwaja- cze czestotliwosci pracujace z nieliniowa pojemnoscia bedaca w praktyce dioda pojemnosciowa lub polaczeniem kilku takich diod, wykorzystywane sa do powielania czestotliwosci lezacych w zakresie UHF oraz mikrofal.Stan techniki w dziedzinie podwajaczy mikrofalowych zwiazany jest obecnie z trzema zasadniczymi rodzajami prowadnic falowych, a mianowicie: falowodami, prowadnicami wspólosiowymi lub plaszczowymi i liniami paskowymi symetrycznymi badz niesymetrycznymi. Podwajacze wykonywane w trzech wymienionych technikach zawieraja w swych obwodach filtry rozdzielajace obwody wejsciowy i wyjsciowy.Wada tych rozwiazan jest fakt, ze w przypadku konwencjonalnego wlaczenia filtrów istnieje sprzecznosc warunku szerokiego pasma podwajacza oraz warunku duzej sprawnosci powielania. Pasmo pracy jest ponadto • zawezone przez zlozone zazwyczaj obwody dopasowujace wejscie i wyjscie podwajacza. Wiekszosc znanych ukladów podwajaczy ze wzgledu na niewielka szerokosc pasma pracy wymaga zapewnienia mozliwosci przestrajania obwodów i filtrów, co praktycznie uniemozliwia realizacje tych rozwiazan w technice niesymetrycz¬ nych linii paskowych wykonywanych na podlozach dielektrycznych.Celem wynalazku jest stworzenie szerokopasmowego podwajacza czestotliwosci pracujacego w zakresie fal decymetrowych. Zadaniem wynalazku jest realizacja odpowiedniego ukladu mikrofalowego nadajacego sie do wykorzystania w technice symetrycznych i niesymetrycznych linii paskowych lub linii plaszczowych badz wspólosiowych, pozwalajacego na wykonanie szerokopasmowych obwodów dostrajajacych nieliniowa pojemnosc2 79 599 diody do rezonansu na czestotliwosci wejsciowej i wyjsciowej i zapewniajacych jednoczesnie dostateczna separacje obwodów wejsciowego i wyjsciowego oraz uzyskania optymalnej sprawnosci powielania.Cel ten zostal osiagniety przez wykorzystanie wlasciwosci odcinków linii transmisyjnej z poprzecznym polem elektromagnetycznym o dlugosci równej 1/8 dlugosci fali sygnalu wejsciowego oraz wlasciwosci odcinków linii sprzezonych, z których sklada sie obwód wejsciowy strojony wraz z pojemnoscia diody do rezonansu na czestotliwosci sygnalu wejsciowego i zwartego na koncu odcinka linii transmisyjnej z poprzecznym polem elektromagnetycznym, polaczonego szeregowo z dodatkowa pojemnoscia strojaca— stanowiacych wraz z pojemnoscia diody obwód wyjsciowy podwajacza zestrojony na czestotliwosci sygnalu wyjsciowego. W przy¬ padku podwajacza wedlug wynalazku realizowanego w technice linii wspólosiowych lub plaszczowych wyko¬ rzystano wlasciwosci dlawika o dlugosci 1/8 dlugosci fali sygnalu wejsciowego, zbudowanego na przewodzie wewnetrznym badz zewnetrznym odcinka linii transmisyjnej i stanowiacego element obwodu wejsciowego podwajacza.Zaleta podwajacza czestotliwosci wedlug wynalazku jest to, ze zastosowane obwody strojone spelniaja jednoczesnie role filtrów rozdzielajacych sygnaly wejsciowy i wyjsciowy, których kanoniczne postacie zapewnia¬ jace ich szerokopasmowosc doskonale nadaje sie do wykonywania ich w postaci niesymetrycznych linii paskowych na podlozu dielektrycznym. Dodatkowa zaleta obwodów podwajacza jest to, ze stwarzaja one mozliwosc latwego wlaczenia obwodów wejsciowego i wyjsciowego w dodatkowe struktury mikrofalowycfi ukladów dopasowujacych podwajacz w pasmie celem zapewnienia jego charakterystyki czestotliwosciowej w postaci maksymalnie plaskiej lub o równomiernym wahnieciu.Wynalazek jest blizej objasniony na przykladzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia podstawowy uklad podwajacza, w którego obwodzie wejsciowym wykorzystano wlasnosci odcin¬ ków sprzezonych linii z poprzecznym polem elektromagnetycznym, natomiast fig. 2 i fig. 3 przedstawiaja podwajacz z innymi rozwiazaniami obwoduwejsciowego. , Podwajacz wedlug wynalazku sklada sie z dwóch zasadniczych obwodów: wejsciowego i wyjsciowego.Obwód wejsciowy podwajacza utworzony jest z filtru sródkowozaporowego 1, diody pojemnosciowej 2 i kondensatora 3. Filtr srodkowozaporowy 1 zbudowany jest z linii transmisyjnej 4 z poprzeczna fala elektro¬ magnetyczna, przylaczonej jednym swym koncem do diody pojemnosciowej 2, a drugim do gniazda wejsciowego 5 oraz równoleglego, zwartego na jednym swym koncu odcinka linii 6 z poprzecznym polem elektromagnetycz¬ nym o dlugosci równej 1/8 dlugosci fali sygnalu wejsciowego, sprzegnietego z linia 4 na calej swej dlugosci i skierowanego zwartym koncem w strone gniazda wejsciowego 5. Kondensator 3 strojacy obwód wejsciowy • przylaczony jest do linii 4 w odleglosci od diody pojemnosciowej 2 bliskiej 1/8 dlugosci fali sygnalu wejsciowego.Obwód wyjsciowy podwajacza utworzony jest przez diode pojemnosciowa 2 polaczona przez kondensator sprzegajacy 7 ze zwarta na koncu linia 8 z poprzecznym polem elektromagnetycznym oraz linia wyjsciowa 9 polaczona galwanicznie z linia 8. Obwód diody pojemnosciowej 2 zamyka dla skladowej w.cz. jej pradu kondensator przepustowy 10, a dla skladowej stalej rezystor 11.Obwód wejsciowy podwajacza przedstawionego na fig. 2 sklada sie z linii transmisyjnej 4 laczacej diode pojemnosciowa 2 z gniazdem wejsciowym 5, przy czym w odleglosci od diody 2 równej 1/8 dlugosci fali sygnalu wejsciowego do linii 4 dolaczony jest kondensator 3 oraz pojemnosc 12 szeregowo polaczona ze zwartym na koncu odcinkiem linii 13 z poprzecznym polem elektromagnetycznym o dlugosci mniejszej od 1/8 dlugosci fali sygnalu wejsciowego.Obwód wejsciowy podwajacza wedlug wynalazku wykonanego na liniach wspólosiowych badz plaszczo¬ wych sklada sie jak pokazuje fig. 3 z dlawika 14 o dlugosci równej 1/8 dlugosci fali sygnalu wejsciowego, zbudowanego na wewnetrznym lub zewnetrznym przewodzie linii 4, która laczy diode pojemnosciowa 2 z gniazdem wejsciowym 5 poprzez szeregowo dolaczona indukcyjnosc 15.Podwajacz czestotliwosci wedlug wynalazku pracuje w sposób nastepujacy: sygnal wejsciowy sterujacy diode pojemnosciowa 2 doprowadzony jest do niej poprzez linie transmisyjna 4, przy czym jej dlugosc, impedancja charakterystyczna oraz wartosc pojemnosci kondensatora 3 sa tak dobrane aby zapewnic dopasowa¬ nie energetyczne impedancji wejsciowej diody pojemnosciowej 2 do opornosci wewnetrznej zródla sygnalu wejsciowego. Zmiana w czasie ladunku elektrycznego na diodzie pojemnosciowej 2 wywolana napieciem sygnalu wejsciowego ma charakter okresowego przebiegu odksztalconego. Obwód wyjsciowy podwajacza skladajacy sie z kondensatora sprzegajacego 7 i linii 8 zestrojony do rezonansu dla drugiej harmonicznej czestotliwosci sygnalu wejsciowego zapewnia odfiltrowanie z pradu diody pojemnosciowej 2 pozadanej skladowej. Jezeli pojemnosc kondensatora sprzegajacego 7 jest dostatecznie mala to obwód wyjsciowy przedstawia soba duza impedancje dla sygnalu wejsciowego, odcinajac wyjscie podwajacza dla tego sygnalu. Dlugosc linii 8 i odleglosc punktu przylaczenia linii wyjsciowej 9 od zwarcia linii 8 dobrane sa tak, by zapewnic dopasowanie impedancji79 599 3 wyjsciowej diody pojemnosciowej 2 do opornosci obciazenia. Odciecie wejscia podwajacza dla sygnalu wyjsciowego zapewnia filtr srodkowo-zaporowy 1. Wykorzystano tu te jego wlasciwosc, ze charakter impedancji widzianej w linii 4 zalezy od polozenia zwartego konca sprzezonego odcinka linii 6 wzgledem kierunku transmisji sygnalu w linii 4.W podwajaczu wedlug wynalazku zwarcie konca odcinka linii 6 transformuje sie, dzieki istnieniu sprzezenia z linia transmisyjna 4, przez odleglosc równa cwiartce fali sygnalu wyjsciowego na rozwarcie „widziane" przez diode pojemnosciowa 2 w linii 4 dla sygnalu wyjsciowego.W wykonaniu podwajacza wedlug wynalazku jak na fig. 2, odciecie jego wejscia dla sygnalu wyjsciowego uzyskano przez zastosowanie zwartego na koncu odcinka linii 13 strojonego pojemnoscia 12 do rezonansu szeregowego dla drugiej harmonicznej czestotliwosci sygnalu wejsciowego. Zwarcie wniesione w punkcie przylaczenia pojemnosci 12 do linii transmisyjnej 4 transformuje sie nastepnie przez odleglosc równa cwiartce fali w plaszczyzne diody pojemnosciowej 2 na rozwarcie dla sygnalu wyjsciowego.W podwajaczu wedlug wynalazku wykonanym technika linii wspólosiowych lub plaszczowych fig. 3, odciecie dla sygnalu wyjsciowego wprowadza dlawik cwiercfalowy 14 zbudowany na przewodzie wewnetrznym lub zewnetrznym linii transmisyjnej 4, do którego dla zapewnienia dopasowania podwajacza do zródla sygnalu wejsciowego dolaczono szeregowo indukcyjnosc 15. PL PL