RU180101U1 - СВЧ смеситель - Google Patents

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к технике СВЧ и может использоваться в различных радиотехнических системах, например в приемниках РЛС, а также в СВЧ трактах измерительных установок. СВЧ смеситель, содержит два волноводных фильтра, каждый из которых подключен к одному из входов волноводной секции с соосными отверстиями в ее широких стенках. К одной широкой стенке подключен короткозамкнутый отрезок коаксиальной линии, а к другой широкой стенке подсоединена коаксиальная линия с фильтром нижних частот, выполненные с единым центральным проводником, а в разрыв единого центрального проводника последовательно включены диод и разделительный конденсатор, к точке соединения которых подсоединен один вывод резистора, другой вывод которого заземлен, причем фильтр нижних частот выполнен в виде разомкнутого отрезка коаксиальной линии, длина которого равна четверти длины волны сигнала, поступающего через первый волноводный фильтр. Расстояние от оси единого центрального проводника короткозамкнутого отрезка коаксиальной линии и коаксиальной линии с фильтром нижних частот до выхода первого входного волноводного фильтра равно нечетному числу четвертей длины волны в волноводе второго входного сигнала, а расстояние от оси единого центрального проводника короткозамкнутого отрезка коаксиальной линии и коаксиальной линии с фильтром нижних частот до выхода второго входного волноводного фильтра равно нечетному числу четвертей длины волны в волноводе первого входного сигнала. Для уменьшения в 9…10 раз мощности на частоте ƒ, потребляемой СВЧ смесителем по второму волноводному входу, введен металлический диск, установленный на едином центральном проводнике коаксиальной линии между выводом диода и точкой присоединения первого вывода резистора. Расстояние от плоскости диска до вывода диода равно половине длины волны входного сигнала на втором входе диодной секции. 1 ил.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к технике СВЧ и может использоваться в различных радиотехнических системах, например в СВЧ приемниках РЛС, а также в СВЧ трактах измерительных установок.

Известен СВЧ смеситель (В. Крохин, Элементы радиоприемных устройств СВЧ, Сов. радио, М.,1964 г., стр. 331), который содержит диод с нелинейным сопротивлением. Он имеет коэффициент передачи -(8…9/дб и коэффициент шума 9…10 дб, в результате чего, например, в современных РЛС для обеспечения жестких технических требований на входе приемника необходимо устанавливать малошумящий усилитель с блоком питания. Это значительно уменьшает динамический диапазон приемника, увеличивает габариты, вес и стоимость его.

Наиболее близким по технической сущности является СВЧ смеситель (RU №44877 U1, опубл. 27.03.2005 г., МПК Н01Р 1/00), который содержит первый и второй входные волноводные СВЧ фильтры, каждый из которых подключен к одному из входов волноводной секции с соосными отверстиями в ее широких стенках. К одной широкой стенке подключен короткозамкнутый отрезок коаксиальной линии, к другой широкой стенке подсоединена выходная коаксиальная линия с фильтром нижних частот, выполненных с единым центральным проводником. Выходная коаксиальная линия подключена к выходу сигнала промежуточной частоты, а в разрыв центрального проводника выходной коаксиальной линии включены последовательно соединенные диод и разделительный конденсатор, к точке соединения которых подключен один выход резистора, а другой его вывод заземлен. Фильтр нижних частот, в котором установлен диод, выполнен в виде разомкнутого отрезка коаксиальной линии, длина которого равна четверти длины волны сигнала, поступающего через первый входной волноводный фильтр. Расстояние от оси центрального проводника коротко замкнутого отрезка коаксиальной линии и выходной коаксиальной линии до выхода первого входного волноводного фильтра равно нечетному числу четвертей длины волны сигнала в волноводе на входе второго входного фильтра, расстояние от оси центрального проводника короткозамкнутого отрезка коаксиальной линии и выходной коаксиальной линии до выхода второго входного волноводного фильтра равно нечетному числу четвертей длины волны в волноводе сигнала на входе первого волноводного фильтра. Такой смеситель имеет высокий коэффициент передачи равный отношению мощности сигнала с коаксиального выхода с частотой F к мощности сигнала, поступающего на первый волноводный вход с частотой ƒ₁. Недостатком известного СВЧ смесителя является необходимость наличия на его втором волноводном входе СВЧ сигнала на частоте ƒ₂ большой мощности, равной 30…35 мвг. Это происходит потому, что коаксиальная линия, включенная последовательно с диодом, имеет волновое сопротивление равное 50 ом, которое в 3…4 раза больше, чем емкостное сопротивление диода на частоте ƒ₂. В связи с этим большая часть мощности сигнала на частоте ƒ₂ уходит в коаксиальную линию, расположенную в схеме смесителя после диода. Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в уменьшении в 9…10 раз мощности на частоте ƒ₂, потребляемой СВЧ смесителем по второму волноводному входу.

Сущность полезной модели состоит в том, что СВЧ смеситель содержит первый входной волноводный фильтр, подключенный к первому входу волноводной секции с соосными отверстиями в ее широких стенках, к одной широкой стенке которой подключен короткозамкнутый отрезок коаксиальной линии, а к другой широкой стенке подсоединена коаксиальная линия с фильтром нижних частот, выполненные с единым центральным проводником. В разрыв единого центрального проводника коаксиальной линии включены последовательно соединенные диод и разделительный конденсатор, к точке соединения которых подключен один вывод резистора, другой вывод которого заземлен. Фильтр нижних частот, в котором установлен диод, выполнен в виде разомкнутого отрезка коаксиальной линии, длина которой равна четверти длины сигнала, поступающего через первый входной волноводный фильтр. Второй входной волноводный фильтр подключен к второму входу волноводной секции. Расстояние от оси центрального проводника короткозамкнутого отрезка коаксиальной линии и выходной коаксиальной линии до выхода первого входного волноводного фильтра равно нечетному числу четвертей длины волны в волноводе сигнала на входе второго входного волноводного фильтра, а расстояния от оси центрального проводника короткозамкнутого отрезка коаксиальной линии до выхода второго входного волноводного фильтра равно нечетному числу четвертей длины волны в волноводе сигнала на входе первого входного волноводного фильтра.

Новым в предлагаемой полезной модели является введение металлического диска, который устанавливается на едином центральном проводнике коаксиальной линии между выводом диода и точкой присоединения первого вывода резистора. Диаметр металлического диска меньше внутреннего диаметра коаксиальной линии, а расстояние от плоскости диска до вывода диода равно половине длины волны сигнала на частоте ƒ₂.

На рис.1 представлена конструкция СВЧ смесителя.

СВЧ смеситель содержит первый входной волноводный фильтр 1, волноводную секцию 2 с соосными отверстиями 3, второй волноводный фильтр 4, короткозамкнутый отрезок коаксиальной линии 5, выходную коаксиальную линию 6 с фильтром нижних частот 7, единый центральный проводник 8, диод 9, разделительный конденсатор 10, резистор 11, проводник 12, металлический диск 13.

Входные волноводные фильтры 1 и 4 подключены к входам волноводной секции 2, которая выполнена с соосными отверстиями 3 в ее широких стенках. К одной широкой стенке подключен короткозамкнутый отрезок коаксиальной линии 5, а к другой широкой стенке подсоединена выходная коаксиальная линия 6 с фильтром нижних частот 7, выполненные с единым центральным проводником 8. В разрыв единого центрального проводника 8 включены последовательно соединенные диод 9, установленный в фильтре нижних частот 7, металлический диск 10 и разделительный конденсатор 11, к точке соединения которых подключен один вывод резистора 11, другой вывод которого заземлен. Фильтр нижних частот выполнен в виде разомкнутого отрезка коаксиальной линии. Металлический диск установлен между диодом и точкой соединения вывода резистора и единого центрального проводника. Проводник 12, находящийся в плоскости соосного отверстия 3, ближайшего к диоду 9, соединяет единый центральный проводник 8 и корпус волноводной секции 2.

Входные волноводные фильтры 1 и 4 можно выполнить, например, из запредельных волноводов, так как они имеют минимальные потери при одинаковом внеполосном запирании. В качестве разделительного конденсатора 10 удобно использовать различного вида конструктивную емкость.

СВЧ смеситель работает следующим образом: на вход 1 СВЧ смесителя поступает первый СВЧ сигнал с частотой ƒ₁, на вход 2 второй СВЧ сигнал с частотой ƒ₂ и мощностью Р₂, причем ƒ₁>ƒ₂. В диоде 9 происходит образование сигнала с разностной частотой F=ƒ₁-ƒ₂ и мощностью Р_вых., который проходит через фильтр нижних частот 7 на выход СВЧ смесителя и является полезным сигналом.

Так как расстояние от оси единого центрального проводника 8 до выхода первого волноводного фильтра 1, в плоскости которого происходит сигнал закорочен на частоте ƒ₂, поступающего со второго входа, равно нечетному числу четвертей длины волны в волноводе этого сигнала, то в волноводе секции 2 в плоскости от единого центрального проводника 8 устанавливается максимум электрического поля сигнала со второго входа. Поскольку расстояние от оси единого центрального проводника 8 до выхода второго волноводного фильтра, в плоскости которого происходит закоротка сигнала, поступающего с первого входа, равно нечетному числу четвертей длины волны в волноводе этого сигнала, то в волноводе секции 2 в той же плоскости оси единого центрального проводника 8 устанавливается максимум электрического поля сигнала с первого входа.

Таким образом, единый центральный проводник 8 на частотах ƒ₁ и ƒ₂ возбуждается максимально. Он подключается к диоду 9, в котором небольшая часть мощности сигнала на частоте ƒ₂ совместно с сигналом с первого входа на частоте ƒ₁ образуют выходной сигнал смесителя на частоте F=ƒ₁-ƒ₂. Однако значительная часть сигнала на частоте ƒ₂ проходит через коаксиальную линию 6 и не участвует в создании полезного сигнала на частоте F. Для устранения этого недостатка и уменьшения необходимой мощности сигнала на частоте ƒ₂ на входе 2 смесителя предлагается установить в коаксиальной линии 6 на едином центральном проводнике 8 металлический диск 13 между точкой соединения его с выводом резистора 11 и диодом 9, причем расстояние его от диода 9 должно быть равно половине длины волны сигнала на частоте ƒ₂.

Диаметр металлического диска 13 должен быть меньше внутреннего диаметра корпуса коаксиальной линии 6, вследствие чего на длине диска образуется цилиндрический конденсатор с емкостью С. Сопротивление этого конденсатора на частоте ƒ₂ должно быть меньше величины W в девять-десять раз. Это приводит к максимальному значению тока на частоте ƒ₂ в плоскости металлического диска 13 и, соответственно, замыканию коаксиальной линии 6 на частоте ƒ₂.

На участке единого центрального проводника 8 между металлическим диском 13 и диодом 9 образуется стоячая волна тока с частотой ƒ₂; поскольку это расстояние равно половине длины волны сигнала на частоте ƒ₂, то коаксиальная линия 6 на выходе диода 9 также будет закорочена для сигнала на частоте ƒ₂. Поэтому в диоде 9 будет протекать максимальный ток на частоте ƒ₂, а вся мощность генератора сигнала на частоте ƒ₂ со входа 2 будет приложена к диоду 9.

Таким образом, значительная часть мощности сигнала на частоте ƒ₂ уже не будет уходить в коаксиальную линию 6 после металлического диска 13, в связи, с чем мощность на входе 2 будет значительно уменьшена.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить СВЧ смеситель с низким уровнем потребления мощности СВЧ сигнала с частотой ƒ₂ по входу 2 смесителя. На практике уменьшение этой мощности происходит в 9…10 раз.

Claims (1)

1. СВЧ смеситель, содержащий два волноводных фильтра, каждый из которых подключен к одному из входов волноводной секции с соосными отверстиями в ее широких стенках, к одной широкой стенке подключен короткозамкнутый отрезок коаксиальной линии, а к другой широкой стенке подсоединена коаксиальная линия с фильтром нижних частот, выполненные с единым центральным проводником, а в разрыв единого центрального проводника последовательно включены диод и разделительный конденсатор, к точке соединения которых подсоединен один вывод резистора, другой вывод которого заземлен, причем фильтр нижних частот выполнен в виде разомкнутого отрезка коаксиальной линии, длина которого равна четверти длины волны сигнала, поступающего через первый волноводный фильтр, а расстояние от оси единого центрального проводника короткозамкнутого отрезка коаксиальной линии и коаксиальной линии с фильтром нижних частот до выхода первого входного волноводного фильтра равно нечетному числу четвертей длины волны в волноводе второго входного сигнала, а расстояние от оси единого центрального проводника короткозамкнутого отрезка коаксиальной линии и коаксиальной линии с фильтром нижних частот до выхода второго входного волноводного фильтра равно нечетному числу четвертей длины волны в волноводе первого входного сигнала, отличающийся тем, что введен металлический диск, который установлен на едином центральном проводнике коаксиальной линии между выводом диода и точкой присоединения первого вывода резистора, а расстояние от плоскости диска до вывода диода равно половине длины волны входного сигнала на втором входе диодной секции.

Images