RU1775860C

RU1775860C - Receiving microwave module

Info

Publication number: RU1775860C
Application number: SU904808218A
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Волохов; Юрий Иванович Кошуринов; Вячеслав Иванович Мартьянов
Original assignee: Нижегородский Научно-Исследовательский Радиофизический Институт
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1992-11-15

Abstract

Использование: техника СВЧ, радиоприёмные устройства. Сущность изобретени : в корпусе выполнен отрезок сигнального пр моугольного волновода, соединённый плавным переходом с отрезком пр моугольного волновода с двум гребн ми , выступающими внутри него из узких стенок , к концу которого подключен гетеродин. Диодный смеситель выполнен на диодной паре, диоды которой расположены на оси симметрии поперечного сечени отрезка пр моугольного волновода с двум гребн ми , перпендикул рной его широким стенкам . Первый, второй и третий настроечные элементы выполнены в виде металлических пластин. Гетеродин выполнен на диоде, который установлен между гребн ми отрезка пр моугольного волновода с двум гребн ми по оси их симметрии. К диоду подключен разомкнутый на одном конце проводник, размещённый в сквозной прорези, выполненной в корпусе перпендикул рно широким стенкам отрезка пр моугольного волновода с двум гребн ми. 1 з.п ф-л, 1 ил.Usage: microwave technology, radio receivers. SUMMARY OF THE INVENTION: a section of a signal rectangular waveguide is made in the housing, connected by a smooth transition to a segment of a rectangular waveguide with two ridges protruding from narrow walls inside it, to the end of which a local oscillator is connected. The diode mixer is made on a diode pair, the diodes of which are located on the axis of symmetry of the cross section of a segment of a rectangular waveguide with two ridges perpendicular to its wide walls. The first, second and third tuning elements are made in the form of metal plates. The heterodyne is made on a diode, which is installed between the ridges of a segment of a rectangular waveguide with two ridges along the axis of their symmetry. A conductor open at one end is placed to the diode and placed in a through slot made in the housing perpendicular to the wide walls of a segment of a rectangular waveguide with two ridges. 1 s.p.fl., 1 ill.

Description

Изобретение относитс к радиоизмерени м , в частности к устройствам, предназначенным дл приёма слабых сигналов в миллиметровом диапазоне длин волн и может быть использовано в радиоастрономии, медицине и технической диагностике.The invention relates to radio measurements, in particular, to devices for receiving weak signals in the millimeter wavelength range and can be used in radio astronomy, medicine and technical diagnostics.

Известен приёмный СВЧ-модуль, содержащий провод щий корпус, в котором размещен сигнальный волновод, включающий согласующий трансформатор и диод- ный смесительСогласующийA known microwave receiving module comprising a conductive housing in which a signal waveguide is located, including a matching transformer and a diode mixer

трансформатор выполнен в виде волновод- ного перехода от стандартного сечени к пр моугольному меньшего размера. В этом же корпусе размещен гетеродин, соединенный с диодным смесителем микрополоско- вой линией передачи мощности. Гетеродин соединен также с помощью микрополоско- вой линии с фильтром низкой частоты дл подачи питани К центру симметрии диодной пары смесител подключен фильтр промежуточной частоты, выход которого вл етс выходом приемного трактаthe transformer is made in the form of a waveguide transition from a standard cross section to a smaller rectangular one. In the same housing, a local oscillator is placed, connected to the diode mixer by a microstrip power transmission line. The local oscillator is also connected via a microstrip line to a low-pass filter for supplying power. An intermediate-frequency filter, the output of which is the output of the receiving path, is connected to the center of symmetry of the diode pair of the mixer

Прототипом прин т приёмный СВЧ-мо дуль, содержащий корпус, в котором размещены последовательно соединенные отрезок сигнального пр моугольного волновода , согласующий трансформатор, отрезок волновода пр моугольного сечени с четырьм гребн ми, выступающими из стенок внутри волновода, к концу которого подключен гетеродин. В отрезке волновода с четырьм гребн ми размещен 4-х диодный балансный смеситель, к которому подключен фильтр промежуточной частотыThe prototype adopted a microwave receiver module containing a housing in which a segment of a signal rectangular waveguide, a matching transformer, a segment of a rectangular waveguide with four ridges protruding from the walls inside the waveguide, to the end of which a local oscillator is connected, are placed in series. In the section of the waveguide with four combs, a 4-diode balanced mixer is placed, to which an intermediate-frequency filter is connected

Однако прототип так же, как и другие известные технические решени , характеризуетс существенными потер ми преобразовани и потер ми мощности гетеродин. Это обусловлено тем, что даже незначительна неидентичность характеристик диодов увеличивает потери преобразоСHowever, the prototype, like other known technical solutions, is characterized by significant conversion losses and local oscillator power losses. This is due to the fact that even a slight non-identity of the characteristics of the diodes increases the loss of conversion

XIXi

со о оso o oh

вани и ухудшает разв зку между смесителем и гетеродином.vani and degrades isolation between the mixer and the local oscillator.

Целью изобретени вл етс снижение потерь преобразовани и мощности гетеродина .An object of the invention is to reduce conversion loss and local oscillator power.

Поставленна цель достигаетс тем, что в приёмном СВЧ-модуле, содержащем корпус , в котором размещены последовательно соединенные отрезок сигнального пр моугольного волновода, согласующий трансформатор и отрезок пр моугольного волновода с двум гребн ми, выступающими из узких стенок внутри волновода, к концу которого подключен гетеродин, а также диодный смеситель, к которому подключен фильтр промежуточной частоты, согласующий трансформатор выполнен в виде плавного перехода от отрезка сигнального пр моугольного волновода к отрезку пр моугольного волновода с двум гребн ми, диодный смеситель выполнен на диодной паре, диоды которой расположены на оси симметрии поперечного сечени отрезка пр моугольного волновода с двум гребн ми , перпендикул рной его широким стенкам , и подключены к ним одними своими электродами, а два других электрода симметрично подключены к фильтру промежуточной частоты, в отрезок пр моугольного волновода с двум гребн ми введены первый , второй и третий настроечный элементы , выполненные в виде металлических пластин, при этом ось симметрии первого и второго настроечный элементов расположена в одной плоскости с осью симметрии диодной пары, а ось симметрии третьего настроечного элемента расположена параллельно оси симметрии поперечного сечени отрезка пр моугольного волновода с двум гребн ми, параллельной его широким стенкам .This goal is achieved by the fact that in the receiving microwave module containing a housing in which are placed serially connected a segment of a signal rectangular waveguide, a matching transformer and a segment of a rectangular waveguide with two ridges protruding from narrow walls inside the waveguide, to the end of which a local oscillator is connected as well as a diode mixer, to which an intermediate frequency filter is connected, the matching transformer is made in the form of a smooth transition from a segment of a signal rectangular waveguide to a segment at a rectangular waveguide with two ridges, the diode mixer is made on a diode pair, the diodes of which are located on the symmetry axis of the cross section of a segment of a rectangular waveguide with two ridges perpendicular to its wide walls, and are connected to them by their own electrodes, and two others the electrodes are symmetrically connected to the intermediate frequency filter, the first, second and third tuning elements made in the form of metal plates are introduced into the segment of the rectangular waveguide with two ridges, while the axis of symmetry and first and second tuning elements located in one plane with the axis of symmetry of the diode pair, and the axis of symmetry of the third tuning element is arranged parallel to the axis of symmetry of the cross-sectional length of rectangular waveguide with two ridges parallel to its wide wall.

В частном случае поставленна цель достигаетс также тем, что гетеродин выполнен на диоде, к которому подключен проводник, разомкнутый на одном конце, и фильтр питани , а в корпусе, перпендикул рно широким стенкам отрезка пр моугольного волновода с двум гребн ми, выполнена сквозна прорезь, при этом диод размещен между гребн ми по оси их симметрии , проводник размещен в участке сквозной прорези, примыкающем к одной широкой стенке.а фильтр питани - в участке сквозной прорези, примыкающем к другой широкой стенке.In the particular case, the goal is also achieved by the fact that the local oscillator is made on a diode, to which a conductor is open, open at one end, and a power filter, and in the case, perpendicular to the wide walls of a segment of a rectangular waveguide with two ridges, a through slot is made, wherein the diode is placed between the ridges along the axis of symmetry, the conductor is placed in the section of the through slot adjacent to one wide wall, and the power filter is located in the section of the through slot adjacent to the other wide wall.

В разработанном техническом решении реализована независима настройка каждого смесительного диода за счет размеще- ни их в соответствующих секци х пр моугопьного волновода, образованныхIn the developed technical solution, the independent tuning of each mixing diode is implemented by placing them in the corresponding sections of the direct waveguide formed by

двум гребн ми, выступающими из его узких стенок. Это снижает требовани к идентичности диодов, улучшает разв зку между смесителем и гетеродином и уменьшает потери преобразовани . Реализована также независима подстройка гетеродина, что уменьшает требуемую мощность его.two ridges protruding from its narrow walls. This reduces the requirements for diode identity, improves isolation between the mixer and local oscillator, and reduces conversion loss. An independent adjustment of the local oscillator is also implemented, which reduces its required power.

Кроме того выполнение гетеродина на отрезке симметричного Н-волновода, обра0 зованного двум секци ми пр моугольного волновода с двум гребн ми и соедин ющим их отрезком волновода, вл ющимс запредельным дл сигнала, а также размещение твердотельного диода гетеродина вIn addition, the execution of the local oscillator on a segment of a symmetric H-waveguide formed by two sections of a rectangular waveguide with two ridges and a connecting segment of the waveguide, which is beyond the signal, as well as the placement of a solid-state heterodyne diode in

5 прорези корпуса, параллельной горизонтальной оси симметрии Н-волновода, существенно уменьшает габариты приёмного СВЧ-модул .5 slots of the housing parallel to the horizontal axis of symmetry of the H-waveguide, significantly reduces the dimensions of the receiving microwave module.

На чертеже приведен общий вид разра0 ботанного приёмного СВЧ-модул .The drawing shows a general view of the developed microwave receiver module.

Приёмный СВЧ-модуль содержит провод щим корпус 1, в котором размещены последовательно соединенные отрезок 2 сигнального пр моугольного волновода, со5 гласующий трансформатор 3, и отрезок 4 пр моугольного волновода с двум гребн ми 5, 6, выступающими из узких стенок внутри волновода и образующими в нем две идентичные секции 7, 8. СогласующийThe receiving microwave module comprises a conductive housing 1, in which a segment 2 of a signal rectangular waveguide, matching transformer 3, and segment 4 of a rectangular waveguide with two ridges 5, 6 protruding from the narrow walls inside the waveguide and forming there are two identical sections 7, 8. Matching

0 трансформатор 3 выполнен в виде плавного перехода от отрезка 2 сигнального пр моугольного волновода к отрезку 4 пр моугольного волновода с двум гребн ми 5, 6. Диодный смеситель 9 выполнен на диодной0 transformer 3 is made in the form of a smooth transition from segment 2 of the signal rectangular waveguide to segment 4 of the rectangular waveguide with two ridges 5, 6. The diode mixer 9 is made on the diode

5 паре 10, 11, которые размещены в соответствующих секци х 7, 8 отрезка 4 пр моугольного волновода на перпендикул рной его широким стенкам оси симметрии его поперечного сечени . Диоды 10, 11 подклю0 чены к широким стенкам отрезка 4 пр моугольного волновода одними своими электродами, а два других электрода симметрично подключены к фильтру 12 промежуточной частоты, В отрезок 45, pairs 10, 11, which are located in the corresponding sections 7, 8 of segment 4 of the rectangular waveguide on the axis of symmetry of its cross section perpendicular to its wide walls. Diodes 10, 11 are connected to the wide walls of segment 4 of the rectangular waveguide with their own electrodes, and the other two electrodes are symmetrically connected to the intermediate frequency filter 12, In section 4

5 пр моугольного волновода введены настроечные элементы 13, 14, 15, выполненные в виде металлических пластин. Ось симметрии настроечных элементов 13, 14 расположена в одной плоскости с осью симметрии5 of the rectangular waveguide, tuning elements 13, 14, 15, made in the form of metal plates, are introduced. The axis of symmetry of the tuning elements 13, 14 is located in the same plane with the axis of symmetry

0 диодной пары 10, 11, а ось симметрии настроечного элемента 15 расположена параллельно оси симметрии поперечного сечени отрезка 4 пр моугольного волновода , параллельной его широким стенкам. К0 of the diode pair 10, 11, and the axis of symmetry of the tuning element 15 is parallel to the axis of symmetry of the cross-section of segment 4 of the rectangular waveguide parallel to its wide walls. TO

5 концу отрезка 4 подключен гетеродин 16, расположенный на рассто нии г А/2 от плоскости размещени диодной пары 10, 11 и фильтра 12 промежуточной частоты. При этом секции 7, 8 и участок 17 запредельного дл сигнала отрезка 4 пр моутльного волновода образуют линию 18 передачи мощности в виде симметричного Н-волновода от гетеродина 16 к диодному смесителю 9.5, at the end of section 4, a local oscillator 16 is connected, located at a distance of r A / 2 from the plane of placement of the diode pair 10, 11 and the filter 12 of the intermediate frequency. At the same time, sections 7, 8 and section 17 of the transcendental waveguide section 4 of the direct waveguide form a power transmission line 18 in the form of a symmetrical H-waveguide from the local oscillator 16 to the diode mixer 9.

В конкретной реализации, приведенной на чертеже, гетеродин 16 выполнен на твердотельном диоде 19, размещенном в отрезке симметричного Н-волновода, образованном секци ми 7, 8 и запредельным дл сигнала участком 17 отрезка 4. В провод щем корпусе 1, перпендикул рно широким стенкам отрезка 4 пр моугольного волновода , выполнена ск%озна прорезь 20, при этом твердотельный диод 19 размещен в ней между гребн ми 5, 6 по оси их симметрии . К твердотельному диоду 19 подключен проводник 21, разомкнутый на одном конце и размещенный в участке сквозной прорези 20, примыкающем к одной широкой стенке отрезка 4, В участке сквозной прорези 21, примыкающей к другой широкой стенке отрезка 4 размещен фильтр 22 питани , также соединенный с твердотельным диодом 19.In the specific implementation shown in the drawing, the local oscillator 16 is made on a solid-state diode 19, located in a section of a symmetrical H-waveguide, formed by sections 7, 8 and the signal 17 section of section 4. In the conductive housing 1, perpendicular to the wide walls of the segment 4 of the rectangular waveguide, a slope of 20 is made, and a solid-state diode 19 is placed there between the ridges 5, 6 along the axis of their symmetry. A conductor 21 is connected to the solid-state diode 19, open at one end and located in the section of the through-cut 20 adjacent to one wide wall of the section 4. In the section of the through-cut 21 adjacent to the other wide wall of the section 4, a power filter 22 is also connected to the solid-state diode 19.

Разработанный приемный СВЧ-модуль работает следующим образом.The developed microwave receiving module operates as follows.

СВЧ-сигнал поступает из отрезка 2 сигнального пр моугольного волновода через согласующий трансформатор 3 в отрезок 4 пр моугольного волновода с двум гребн ми 5, 6. В секци х 7, 8 осуществл етс деление СВЧ-сигнала по мощности на две равные части, кажда из которых поступает на соответствующий диод 10, 11 смесител 9. Одновременно к диодной паре 10, 11 через линию 18 подводитс излучение гетеродина 16. Это осуществл етс следующим образом,The microwave signal comes from section 2 of the signal of a rectangular waveguide through a matching transformer 3 to section 4 of a rectangular waveguide with two ridges 5, 6. In sections 7, 8, the microwave signal is divided into two equal parts by power, each of them which goes to the corresponding diode 10, 11 of the mixer 9. Simultaneously, the radiation of the local oscillator 16. is supplied to the diode pair 10, 11 through line 18. This is carried out as follows

Напр жение питани через фильтр 22 поступает на твердотельный диод 19 гетеродина 16, обеспечива его работу на участке отрицательного дифференциального сопротивлени вольтамперной характеристики. Разомкнутый конец проводника 21, центральный проводник фильтра 22, вл ющийс продолжением проводника 21, и твердотельный диод 19 образуют колебательный контур, резонансна частота которого подстраиваетс изменением длины разомкнутого участка проводника 21. Центральный проводник фильтра 22 и разомкнутый конец проводника 21, пересекающие параллельные секции Н-волновода, образуют совместно с соответствующими участками прорези 20 коаксиально-волноводные переходы, через которые осуществл етс возбуждение моды электромагнитного пол пр моугольного волновода в параллельных секци х Н-волновода Эта мода трансформируетс в моду электромагнитного пол Н-волновода, поступающего на диодный смеситель 9,The supply voltage through the filter 22 is supplied to the solid-state diode 19 of the local oscillator 16, ensuring its operation in the area of negative differential resistance of the current-voltage characteristic. The open end of the conductor 21, the central conductor of the filter 22, which is a continuation of the conductor 21, and the solid-state diode 19 form an oscillating circuit whose resonant frequency is adjusted by changing the length of the open section of the conductor 21. The central conductor of the filter 22 and the open end of the conductor 21 intersecting the parallel sections of H- waveguides, together with the corresponding sections of the slot 20, form coaxial waveguide transitions through which the electromagnetic field mode is excited directly coal in parallel waveguide sections H This mode waveguide is transformed in H mode electromagnetic field waveguide being input to the mixer diode 9,

Выходной сигнал промежуточной чэсто- ты снимаетс с выхода смесител 9 через фильтр 12.The output signal of the intermediate frequency is removed from the output of the mixer 9 through the filter 12.

Claims

1. A receiving microwave module comprising a housing in which a section of a signal rectangular waveguide is connected in series, a matching transformer and a segment of a rectangular waveguide with two ridges protruding the walls inside the waveguide, to the end of which a local oscillator, a diode mixer, to which is connected intermediate frequency filter, characterized in that, in order to reduce the conversion loss and the local oscillator power, the matching transformer is made in the form of a smooth transition from the signal line section of an angular waveguide to a segment of a rectangular waveguide with two ridges, the diode mixer is made on the diode

a pair whose diodes are located on the symmetry axis of the cross section of a segment of a rectangular waveguide with two ridges perpendicular to its wide walls and connected to them by its own

electrodes, and the other two electrodes are symmetrically connected to the intermediate frequency filter, the first, second and third tuning elements made in the form of metal plates are introduced into the segment of the rectangular waveguide, while the axis of symmetry of the first and second tuning elements is located in the same plane as the axis of symmetry of the diode pairs, and the axis of symmetry of the third tuning element

located parallel to the axis of symmetry of the cross section of a segment of a rectangular waveguide with two ridges parallel to its wide walls.

2. The microwave module according to claim 1, characterized in that the local oscillator is made on

a diode to which a conductor is connected, open at one end, and a power filter, and in the housing perpendicular to the wide walls of a segment of a rectangular

a waveguide with two ridges is provided with a through slot, while the diode is placed between the ridges along the axis of symmetry, the conductor is placed in the section of the through slot adjacent to one wide wall,

and a power filter in a through-cut portion adjacent to another wide wall.

I AM

sixteen

2Z