RU2076452C1

RU2076452C1 - Microwave mixer

Info

Publication number: RU2076452C1
Application number: RU94028415A
Authority: RU
Inventors: А.Б. Орлов
Original assignee: Московский государственный авиационный институт (технический университет)
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 1997-03-27
Also published as: RU94028415A

Abstract

FIELD: radio engineering, in particular, microwave waveguide systems, can find application in radar, communication systems and metrology. SUBSTANCE: microwave mixer uses mixing chamber 1 in the form of metal cavity resonator 2 in the form of a straight elliptical cylinder, whose side surface 3 is formed by a set of sections of rectangular waveguides 4 installed with a touch of their narrow walls loaded into short-circuited waveguide sections 8 made on the sections of uniform rectangular waveguides, and loads 9 are installed in them. Cartridge-type semiconductor microwave diode 14 is connected to first common focus 13, transmission lines 18,19 of the signal source and local oscillator source are connected to second focuses 15,16, respectively. Uncoupling elements 20 are installed between diode 14 and transmission line 18 and between transmission lines 18 and 19. EFFECT: improved design. 4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к волноводным системам СВЧ, и может найти применение в радиолокационных системах, системах связи и метрологии, где необходимо обеспечить низкий уровень потерь преобразования, высокий уровень развязки между сигнальным и гетеродинным входами, а также возможность работы на пониженных промежуточных частотах в системах с одним преобразованием частоты. The invention relates to radio engineering, in particular to microwave waveguide systems, and can find application in radar systems, communication systems and metrology, where it is necessary to ensure a low level of conversion loss, a high level of isolation between the signal and heterodyne inputs, as well as the ability to work at reduced intermediate frequencies in systems with one frequency conversion.

Известна конструкция волноводного смесителя СВЧ (Л. Г. Гассанов, А. А. Липатов, В. В. Марков, Н. А. Могильченко, Твердотельные устройства СВЧ в технике связи. М. Радио и связь, 1988, с. 115, рис. 4.17), содержащая волноводный направленный ответвитель, в прямое плечо которого подается принимаемый сигнал Рс, в развязанное плечо мощность источника гетеродина Рг. Такое включение источника сигнала и источника гетеродина обеспечивает их развязку. Проходное плечо направленного ответвителя соединено с волноводной смесительной камерой, в которой установлен СВЧ полупроводниковый диод патронного типа, а в связанном плече направленного ответвителя установлена согласованная нагрузка. Однако данная конструкция смесителя имеет следующие недостатки: для уменьшения потерь сигнала переходное ослабление направленного ответвителя необходимовыбирать достаточно большим (не менее 10 дб), но при этом будет довольно сильно ослабляться мощность гетеродина, т.к. большая его часть будет поглощаться в согласованной нагрузке, а это, в свою очередь, требует резкого увеличения его мощности. A known design of a microwave waveguide mixer (L. G. Gassanov, A. A. Lipatov, V. V. Markov, N. A. Mogilchenko, Solid-state microwave devices in communication technology. M. Radio and communications, 1988, p. 115, fig. . 4.17), containing a directional waveguide coupler, in the direct arm of which a received signal Pc is supplied, the source power of the local oscillator source Pr in the untied arm. Such inclusion of a signal source and a local oscillator source ensures their isolation. The passage arm of the directional coupler is connected to the waveguide mixing chamber in which the cartridge type microwave semiconductor diode is mounted, and a matched load is installed in the connected arm of the directional coupler. However, this design of the mixer has the following disadvantages: in order to reduce signal loss, the transient attenuation of the directional coupler must be selected sufficiently large (at least 10 dB), but the local oscillator power will be rather weakened, since most of it will be absorbed in a coordinated load, and this, in turn, requires a sharp increase in its power.

Наиболее близким к изобретению является волноводный смеситель СВЧ (С. М. Клич. Проектирование СВЧ-устройств радиолокационных приемников. М. Советское радио, 1973, с. 126, рис. 2.10а), содержащий смесительную камеру, выполненную на отрезке волновода прямоугольного поперечного сечения, в которой установлен полупроводниковый диод СВЧ патронного типа, и к смесительной камере подключен отрезок прямоугольного волновода, по которому поступают мощности источника сигнала Рс и источника гетеродина Рг. Недостатками данного технического решения являются: значительные потери на преобразования за счет влияния спектра гармоник паразитных колебаний комбинационных частот и отсутствие развязки между источниками сигнала и гетеродина, что, в свою очередь, вносит ограничения на минимально допустимый разнос частот источников сигнала и гетеродина. Closest to the invention is a microwave waveguide mixer (S. M. Klich. Design of microwave devices for radar receivers. M. Sovetskoe Radio, 1973, p. 126, Fig. 2.10a), containing a mixing chamber, made on a segment of a waveguide of rectangular cross section in which a cartridge-type microwave semiconductor diode is installed, and a segment of a rectangular waveguide is connected to the mixing chamber, through which the power of the signal source Pc and the local oscillator source Pr are received. The disadvantages of this technical solution are: significant losses on the conversion due to the influence of the harmonic spectrum of spurious oscillations of the Raman frequencies and the absence of isolation between the signal sources and the local oscillator, which, in turn, introduces restrictions on the minimum allowable frequency spacing of the signal sources and the local oscillator.

Предлагаемое решение является новым, так как не известно из уровня техники, поскольку не известны смесительные камеры, выполненные в виде объемного металлического резонатора в форме прямого эллиптического цилиндра, боковая поверхность которого образована набором отрезков волноводов, прямоугольного поперечного сечения, первые концы которых имеют одинаковые размеры поперечного сечения, и установленные с касанием их узких стенок по прямым, совпадающим с образующими первого эллиптического цилиндра, вторые концы отрезков волноводов прямоугольного поперечного сечения нагружены на короткозамкнутые волноводные секции, выполненные на отрезках волноводов прямоугольного поперечного сечения и в них установлены согласованные нагрузки, и соответственно конструкции выполнения смесительной камеры и электродинамические процессыпротекающие в ней по настоящее время в литературе не описаны. Следовательно, с очевидностью не вытекает из сведений о ранее известных конструкциях смесительных камер, выполненных на основе волновода, когда камера выполнена в виде объемного металлического резонатора в форме прямого эллиптического цилиндра, боковая поверхность которого образована набором отрезков волноводов прямоугольного поперечного сечения, т.е. предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретатльский уровень", так как явным образом не следует из уровня техники. The proposed solution is new, because it is not known from the prior art, since mixing chambers made in the form of a volumetric metal resonator in the form of a straight elliptical cylinder, the lateral surface of which is formed by a set of segments of waveguides, of rectangular cross section, the first ends of which have the same transverse dimensions, are not known sections, and installed with the touch of their narrow walls along straight lines coinciding with the generators of the first elliptical cylinder, the second ends of the segments of the waveguides are straight ougolnogo cross section are loaded on a short-circuited waveguide sections formed at intervals of waveguides of rectangular cross-section and are mounted matched load, and accordingly the design of the mixing chamber and electrodynamic protsessyprotekayuschie therein to now have not been described in the literature. Therefore, it is not obvious from the information about previously known designs of mixing chambers made on the basis of a waveguide when the chamber is made in the form of a volumetric metal resonator in the form of a straight elliptical cylinder, the side surface of which is formed by a set of segments of waveguides of rectangular cross section, i.e. the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step", as it clearly does not follow from the prior art.

Сущность изобретения состоит в следующем. The invention consists in the following.

В известное устройство, содержащее следующую совокупность признаков, присущих известному и предлагаемому техническим решениям, а именно: смесительную камеру выполненную в виде объемного металлического резонатора, к которому подключен полупроводниковый СВЧ-диод патронного типа и отрезки линий передачи СВЧ мощности источников сигнала и гетеродина, введена следующая отличительная совокупность признаков, достаточная во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны и признаки характеризующие изобретения в частных случаях, связанных с выполнением короткозамкнутых волноводных секций (пп. 2 4 формулы изобретения). In the known device containing the following set of features inherent in the known and proposed technical solutions, namely: a mixing chamber made in the form of a volumetric metal resonator, to which a semiconductor cartridge-type microwave diode and segments of microwave power transmission lines of signal sources and local oscillator are connected, the following a distinctive set of features sufficient in all cases to which the requested scope of legal protection and features characterizing the invention apply I in special cases associated with the implementation of short-circuited waveguide sections (paragraphs 2 to 4 of the claims).

По п. 1 формулы изобретения смесительная камера в виде объемного металлического резонатора выполнена в форме прямого эллиптического цилиндра, боковая поверхность которого образована набором отрезков водноводов прямоугольного поперечного сечения, первые концы которых имеют одинаковые размеры поперечного сечения, и установленные с касанием их узких стенок по прямым, совпадающим с образующими первого эллиптического цилиндра, вторые концы отрезков водноводов прямоугольного поперечного сечения нагружены на короткозамкнутые волноводные секции выполненные на отрезках волноводов прямоугольного поперечного сечения, и в них установлены согласованныенагрузки, при этом боковая поверхность эллиптического цилиндра для каждой частоты смесительной камеры образована критическими для этой частоты сечениями прямоугольного волновода, минимальный радиус кривизны R₁ первого эллиптического цилиндра больше λ₁= λ_c.max максимальная длина волны рабочего диапазона частот источника сигнала, при условии λ_c>λ_г, или источника гетеродина (при условии λ_г>λ_c), где λ_c длина волны источника сигнала, λ_г длина волны источника гетеродина, а размер широкой стенки набора отрезков волноводов прямоугольного поперечного сечения выбран из условия закритического режима распространения длины волны λ₁, для которой боковая поверхность первого эллиптического цилиндра является отражающей, и условия свободного режима распространения длины волны λ₂ меньшей λ₁, где λ₂= λ_г (при условии λ_c>λ_г) или λ₂= λ_c при условии λ_c<λ_г, плоскости соединения набора отрезков волноводов прямоугольного поперечного сечения с короткозамкнутыми волноводными секциями прямоугольного поперечного сечения расположены по образующей боковой поверхности второго эллиптического цилиндра, минимальный радиус кривизны R₂ которого больше R₁, а размер широкой стенки короткозамкнутых волноводных секций прямоугольного поперечного сечения выбран из условия закритического режима распространения длины волны λ₂, для которой боковая поверхность второго эллиптического цилиндра является отражающей, и условия свободного режима распространения длины волны λ_з, меньшей λ₂, где

- зеркальная комбинация длины волны, причем согласованная нагрузка выбрана из условия полного поглощения СВЧ энергии в диапазоне длин волн от λ_з до λ_Σ, где l_Σ= λ_c+λ_г, первые фокусы первой и второй отражающих поверхностей эллиптических цилиндров совмещены и расположены в первом фокусе первого эллиптического цилиндра, в который подключен полупроводниковый СВЧ-диод патронного типа, а вторые ихфокусы лежат в одной плоскости внутри объемного металлического резонатора на большой его оси и в них подключены линия передачи источника сигнала и линия передачи источника гетеродина, соответственно, причем между полупроводниковым СВЧ-диодом и линией передачи источника сигнала и между линией передачи источника сигнала и линией передачи источника гетеродина в плоскости, проходящей через общую большую ось первого и второго эллиптических цилиндров установлены развязывающие элементы.According to claim 1, the mixing chamber in the form of a volumetric metal resonator is made in the form of a straight elliptical cylinder, the lateral surface of which is formed by a set of segments of water ducts of rectangular cross section, the first ends of which have the same cross-sectional dimensions, and are installed with straight edges touching their narrow walls, coinciding with the generators of the first elliptical cylinder, the second ends of the sections of water ducts of rectangular cross-section are loaded onto short-circuited waveguides e sections are made on segments of waveguides of rectangular cross-section, and consistent loads are installed in them, while the lateral surface of the elliptical cylinder for each frequency of the mixing chamber is formed by sections of the rectangular waveguide critical for this frequency, the minimum radius of curvature R _{1 of the} first elliptical cylinder is greater than λ ₁ = λ _{c .max} maximum wavelength of the operating frequency range of the signal source, provided λ _c > λ _g , or a local oscillator source (provided λ _g > λ _c ), where λ _c is the source wavelength the signal, λ _g the wavelength of the source of the local oscillator, and the size of the wide wall of a set of segments of waveguides of rectangular cross section is selected from the condition of the supercritical mode of propagation of wavelength λ ₁ for which the side surface of the first elliptical cylinder is reflective, and the conditions of the free mode of propagation of wavelength λ _{2 are} λ ₁ , where λ ₂ = λ _g (under the condition λ _c > λ _g ) or λ ₂ = λ _c under the condition λ _c <λ _g , the plane of connection of a set of segments of waveguides of rectangular cross section with short-circuited waveguides sections of rectangular cross section are located along the generatrix of the side surface of the second elliptical cylinder, the minimum radius of curvature R _{2 of} which is greater than R ₁ , and the size of the wide wall of the short-circuited waveguide sections of rectangular cross section is selected from the condition of the supercritical mode of propagation of wavelength λ ₂ for which the side surface of the second the elliptical cylinder is reflective, and the conditions of the free mode of propagation of a wavelength λ _s less than λ ₂ , where

is a mirror combination of wavelength, and the agreed load is selected from the condition for complete absorption of microwave energy in the wavelength range from λ _s to λ _Σ , where l _Σ = λ _c + λ _g , the first foci of the first and second reflective surfaces of elliptical cylinders are aligned and located in the first focus of the first elliptical cylinder, in which a cartridge-type semiconductor microwave diode is connected, and the second focuses are in the same plane inside the bulk metal resonator on its large axis and the signal source transmission line is connected to them and a transmission line of the local oscillator source, respectively, and between the semiconductor microwave diode and the transmission line of the signal source and between the transmission line of the signal source and the transmission line of the local oscillator source, decoupling elements are installed in a plane passing through the common major axis of the first and second elliptical cylinders.

Технический результат по п. 1 формулы изобретения заключается в уменьшении потерь преобразования и увеличении развязки между линиями передачи источника сигнала и источника гетеродина. The technical result according to p. 1 of the claims is to reduce conversion losses and increase the isolation between the transmission lines of the signal source and the local oscillator source.

Технический результат по п. 1 формулы изобретения достигается за счет следующей причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков: смесительная камера выполнена в форме прямого эллиптического цилиндра, боковая поверхность которого образована набором отрезков волноводов прямоугольного поперечного сечения и установленные с касанием их узких стенок по прямым совпадающим с образующими первого эллиптического цилиндра, отрезки волноводов нагружены на короткозамкнутые волноводные секции и в них установлены согласованные нагрузки, минимальный радиус кривизны первого эллиптического цилиндра больше максимальной длины волны смесителя, плоскости соединения набора отрезков волноводов с короткозамкнутыми волноводными секциями расположены по образующей боковой поверхности второго эллиптического цилиндра, минимальный радиус кривизны второго эллиптического цилиндра больше минимального радиуса кривизны первого эллиптического цилиндра, первые фокусы первого и второго эллиптических цилиндров совмещены в первом фокусе первого эллиптического цилиндра в который подключен полупроводниковый СВЧ диод патронного типа, во вторые фокусы подключены линии передачи источника сигнала и источника гетеродина соответственно. The technical result according to p. 1 of the claims is achieved due to the following causal relationship between the set of essential features: the mixing chamber is made in the form of a straight elliptical cylinder, the lateral surface of which is formed by a set of segments of waveguides of rectangular cross section and installed with touching their narrow walls along straight lines that coincide with the generators of the first elliptical cylinder, the lengths of the waveguides are loaded onto the short-circuited waveguide sections and the these loads, the minimum radius of curvature of the first elliptical cylinder is greater than the maximum wavelength of the mixer, the plane of connection of the set of segments of waveguides with short-circuited waveguide sections are located along the generatrix of the lateral surface of the second elliptical cylinder, the minimum radius of curvature of the second elliptical cylinder is greater than the minimum radius of curvature of the first elliptical cylinder, first foci of the first and the second elliptical cylinders are aligned in the first focus of the first elliptical cylinder and in which is connected a microwave semiconductor diode cartridge type into second foci connected source signal line and the source local oscillator respectively.

Такая совокупность признаков обеспечивает уменьшение потерь преобразования за счет устранения влияния паразитных комбинационных частот, а именно f_з зеркальной комбинационной частоты, 2f_г второй гармоники гетеродина, f_Σ суммарной частоты равной сумме частот гетеродина и сигнала. Эти паразитные комбинационные частоты поглощаются в согласованных нагрузках установленных в волноводных секциях. Линии передачи источника сигнала и источника гетеродина, разнесенные по большой оси первого эллиптического цилиндра, являются развязанными благодаря свойств образованных эллиптических цилиндров с соответствующими отражающими поверхностями.Such a combination of features provides a reduction in conversion losses by eliminating the influence of spurious combination frequencies, namely f _{s of the} mirror combination frequency, 2f _{g of the} second harmonic of the local oscillator, f _{Σ of the} total frequency equal to the sum of the frequencies of the local oscillator and the signal. These spurious combination frequencies are absorbed in the matched loads installed in the waveguide sections. The transmission lines of the signal source and the local oscillator source spaced along the major axis of the first elliptical cylinder are decoupled due to the properties of the formed elliptical cylinders with corresponding reflective surfaces.

По п. 2 формулы изобретения: смесительная камера по п. 1, короткозамкнутые волноводные секции прямоугольного поперечного сечения выполнены в виде отрезка однородного волновода. According to claim 2, the mixing chamber according to claim 1, the short-circuited waveguide sections of rectangular cross-section are made in the form of a segment of a homogeneous waveguide.

Технический результат по п. 2 формулы изобретения заключается в уменьшении потерь преобразования и увеличении развязки между линиями передачи источника сигнала и источника гетеродина. The technical result according to p. 2 of the claims is to reduce conversion losses and increase the isolation between the transmission lines of the signal source and the local oscillator source.

Технический результат по п. 2 формулы изобретения достигается за счет выполнения короткозамкнутых волноводных секций прямоугольного поперечного сечения в виде отрезка однородного волновода, в котором свободно распространяются паразитные комбинационные частоты (зеркальная комбинационная частота, вторая гармоника гетеродина и суммарная частота равная сумме частоты гетеродина и частоты сигнала) и поглощаются в широкополосных согласованных нагрузках, расположенных в волноводных секциях, а подключение линий передачи источника сигнала и источника гетеродина во вторые фокусы эллиптических цилиндров обеспечивает развязку между ними, благодаря свойств геометрической оптики. The technical result according to claim 2 of the claims is achieved by performing short-circuited waveguide sections of rectangular cross section in the form of a segment of a homogeneous waveguide in which spurious combination frequencies (mirror combination frequency, second harmonic of the local oscillator and the total frequency equal to the sum of the local oscillator frequency and the signal frequency) freely propagate and absorbed in the broadband matched loads located in the waveguide sections, and the connection of the signal source transmission lines and the source of the local oscillator into the second foci of the elliptical cylinders provides isolation between them, due to the properties of geometric optics.

По п. 3 формулы изобретения: смеситель СВЧ по п. 1 короткозамкнутые секции прямоугольного поперечного сечения выполнены в виде набора трех последовательно соединенных и ступенчато суживающихся пошироким стенкам в направлении к короткозамкнутому концу отрезков однородных волноводов, при этом размер широкой стенки отрезка прямоугольного волновода третьей степени сужения выбирается из условия распространения длины волны 2λ_г второй гармоники гетеродина и закритического режима для длины волны λ_з, а размер широкой стенки отрезка прямоугольного волновода четвертой ступени сужения выбирается из условия распространения длины волны λ_Σ и закритического режима для длины волны 2λ_г, где λ_Σ= λ_c+λ_г, причем минимальный радиус кривизны R_з третьего эллиптического цилиндра, соответствующего второй ступени сужения больше R₂, а минимальный радиус кривизны эллиптических цилиндров последующих ступеней сужения больше минимальных радиусов кривизны эллиптических цилиндров предыдущих ступеней сужения, при этом во вторые фокусы эллиптических цилиндров, образованных первой, второй и третьей ступенями сужения короткозамкнутых волноводных секций прямоугольного поперечного сечения, лежащие на общей большой оси эллиптических цилиндров установлены согласованные нагрузки.According to claim 3, the microwave mixer according to claim 1, the short-circuited sections of rectangular cross-section are made in the form of a set of three series-connected and stepwise tapering wide walls in the direction of the short-circuited end of the segments of homogeneous waveguides, while the size of the wide wall of a segment of a rectangular waveguide of the third degree of narrowing is selected from the propagation conditions wavelength 2λ _{g of} the second harmonic oscillator and supercritical regime for a wavelength λ _s, and the size of the wide wall segment pryamoug ceiling elements waveguide fourth restriction stage selected from the conditions of propagation wavelength λ _Σ and supercritical regime for wavelength 2λ _g, where λ _Σ = λ _c + λ _g, the minimum radius of curvature R _of the third elliptical cylinder corresponding to the second stage of narrowing longer R _2, and the minimum radius of curvature of the elliptical cylinders of the subsequent stages of narrowing is greater than the minimum radii of curvature of the elliptical cylinders of the previous stages of narrowing, while in the second foci of the elliptical cylinders formed by the first, second and the third steps of narrowing the short-circuited waveguide sections of rectangular cross-section, lying on the common major axis of the elliptical cylinders installed matched loads.

Технический результат по п. 3 формулы изобретения заключается в уменьшении потерь преобразования и увеличении развязки между линиями передачи источника сигнала и источника гетеродина. The technical result according to claim 3 of the claims is to reduce conversion losses and increase the isolation between the transmission lines of the signal source and the local oscillator source.

Технический результат по п. 3 формулы изобретения достигается за счет выполнения короткозамкнутых волноводных секций прямоугольного поперечного сечения в виде набора трех последовательно соединенных и ступенчато суживающихся по широким стенкам в направлении к короткозамкнутому концу отрезков однородных волноводов и включения во вторые фокусы эллиптических цилиндров, образованных первой, второй и третьей ступенями сужения, согласованных нагрузок. Комбинационные паразитные частоты, возбуждающиеся на смесительном полупроводниковом диоде СВЧ, распространяются по смесительной камере по законам геометрическойоптики и поступают в каждую короткозамкнутую на конце волноводную секцию. Каждая паразитная комбинационная частота распространяясь свободно в своем отрезке однородного волновода волноводной секции, частично поглощается в расположенной в ней согласованной нагрузке, а не поглощенная энергия отражается от соответствующей для этой частоты отражающей поверхности, определяемой ступенькой сужения. Отраженная электромагнитная энергия проходя вторично по согласованной нагрузке частично еще поглощается, а прошедшая непоглощенная энергия излучается в смесительную камеру и фокусируется в соответствующем для этой частоты втором фокусе, где и поглощается в установленном в нем согласованной нагрузке. The technical result according to claim 3 of the claims is achieved by performing short-circuited waveguide sections of rectangular cross-section in the form of a set of three series-connected and stepwise tapering along the wide walls in the direction of the short-circuited end of the segments of homogeneous waveguides and inclusion in the second foci of elliptical cylinders formed by the first, second and third stages of narrowing, coordinated loads. Raman coupled frequencies excited on a microwave mixing semiconductor diode propagate through the mixing chamber according to the laws of geometric optics and enter each short-circuited waveguide section. Each stray combination frequency propagating freely in its segment of a homogeneous waveguide of the waveguide section is partially absorbed in the matched load located in it, and not absorbed energy is reflected from the corresponding reflective surface for this frequency, determined by the narrowing step. The reflected electromagnetic energy passing through the matched load a second time is still partially absorbed, and the transmitted non-absorbed energy is radiated into the mixing chamber and focused in the second focus corresponding to this frequency, where it is absorbed in the matched load set in it.

По п. 4 формулы изобретения: смеситель СВЧ по п. 1 формулы изобретения короткозамкнутые волноводные секции прямоугольного поперечного сечения выполнены в виде отрезков неоднородных волноводов клинообразной формы суживающиеся по широким стенкам в направлении короткозамкнутого конца, при этом боковая поверхность эллиптического цилиндра для каждой паразитной комбинационной частоты смесителя СВЧ, является отражающей и образована критическими для этой частоты сечениями прямоугольных волноводов, при этом во вторые фокусы эллиптических цилиндров, лежащие на большой оси первого эллиптического цилиндра, установлена согласованная нагрузка. According to claim 4, the microwave mixer according to claim 1, the short-circuited waveguide sections of rectangular cross section are made in the form of segments of inhomogeneous wedge-shaped waveguides tapering along wide walls in the direction of the short-circuited end, while the side surface of the elliptical cylinder for each parasitic combination frequency of the mixer The microwave, is reflective and is formed by sections of rectangular waveguides critical for this frequency, while in the second foci of the elliptical cylinders lying on the major axis of the first elliptical cylinder, a coordinated load is installed.

Технический результат по п. 4 формулы изобретения заключается в возможности получения пониженной промежуточной частоты в системах с одним преобразованием частоты вниз сохраняя при этом высокий уровень развязки между источниками сигнала и гетеродина. The technical result according to claim 4 of the claims consists in the possibility of obtaining a reduced intermediate frequency in systems with one frequency down conversion while maintaining a high level of isolation between the signal sources and the local oscillator.

Технический результат по п. 4 формулы изобретения достигается следующим образом. Разнос частот источников сигнала и гетеродина определяется длиной отрезков неоднородных волноводов клинообразной формы и определяется соотношением

/d_ф, где d_фрасстояние между вторыми фокусами первого и второго эллиптических цилиндров соответствующие подключению линий передачи источников сигнала и гетеродина. Для уменьшения разноса частот отрезки неоднородных волноводов выполняют довольно длинными, а также меняя профиль граней широких стенок отрезков неоднородных волноводов можно задавать различную величину разноса частот, обеспечивая при этом высокий уровень развязки между этими частотами.The technical result according to claim 4 of the claims is achieved as follows. The frequency spacing of the signal sources and the local oscillator is determined by the length of the segments of the inhomogeneous wedge-shaped waveguides and is determined by the ratio

/ d _f , where d _{f is the} distance between the second foci of the first and second elliptical cylinders corresponding to the connection of the transmission lines of the signal sources and the local oscillator. To reduce the frequency spacing, the segments of the inhomogeneous waveguides are made quite long, and also by changing the profile of the faces of the wide walls of the segments of the inhomogeneous waveguides, a different frequency spacing can be set, while ensuring a high level of isolation between these frequencies.

На фиг. 1 приведена конструкция смесителя СВЧ с короткозамкнутыми волноводными секциями на отрезке однородного волновода; на фиг. 2 сечение конструкции смесителя СВЧ на фиг. 1; на фиг. 3 конструкция смесителя СВЧ с короткозамкнутыми волноводными секциями в виде набора трех последовательно соединенных и ступенчато суживающихся по широким стенкам отрезков однородных, волноводов; на фиг. 4 сечение конструкции смесителя СВЧ фиг. 3; на фиг. 5 - конструкция смесителя СВЧ с короткозамкнутыми волноводными секциями на отрезках неоднородных волноводов клинообразной формы, суживающихся по широким стенкам; на фиг. 6 сечение конструкции смесителя СВЧ фиг. 5. In FIG. 1 shows the design of a microwave mixer with short-circuited waveguide sections on a segment of a homogeneous waveguide; in FIG. 2 is a sectional view of the structure of the microwave mixer in FIG. one; in FIG. 3 design of a microwave mixer with short-circuited waveguide sections in the form of a set of three segments of homogeneous waveguides connected in series and gradually tapering along wide walls; in FIG. 4 is a sectional view of the structure of the microwave mixer of FIG. 3; in FIG. 5 - design of a microwave mixer with short-circuited waveguide sections on segments of inhomogeneous wedge-shaped waveguides, tapering along wide walls; in FIG. 6 is a sectional view of the structure of the microwave mixer of FIG. 5.

Смеситель СВЧ содержит смесительную камеру 1, выполненную в виде объемного металлического резонатора 2 в форме прямого эллиптического цилиндра, боковая поверхность 3 которого образована набором отрезков волноводов 4 прямоугольного поперечного сечения, первые концы 5 которых имеют одинаковые размеры поперечного сечения, и установлены с касанием их узких стенок 6 по прямым, совпадающим с образующими первого эллиптического цилиндра 2, вторые концы 7 отрезков волноводов 4 прямоугольного поперечного сечения нагружены на короткозамкнутые волноводные секции 8, выполненные на отрезках однородного волновода прямоугольного поперечного сечения и в них установлены согласованныенагрузки 9. Боковая поверхность 3 эллиптического цилиндра 2 для своей частоты смесительной камеры 1 образована критическими для этой частоты сечениями прямоугольного волновода 4, минимальный радиус кривизны R₁ первого эллиптического цилиндра больше λ₁= λ_c.max максимальная длина волны рабочего диапазона частот источника сигнала, при условии λ_c>λ_г, или источника гетеродина, при условии λ_г>λ_c, где λ_c длина волны источника сигнала, λ_г длина волны источника гетеродина, а размер широкой стенки 10 набора отрезков волноводов 4 прямоугольного поперечного сечения выбран из условия закритического режима распространения длины волны λ₁, для которой боковая поверхность 3 первого эллиптического цилиндра 2 является отражающей, и условия свободного режима распространения длины волны λ₁, меньшей λ₂, где λ₂= λ_г при условии λ_c>λ_г, или λ₂= λ_c/ при условии λ_c< λ_г. Плоскости соединения набора отрезков волноводов 4 прямоугольного поперечного сечения с короткозамкнутыми волноводными секциями 8 прямоугольного поперечного сечения расположены по образующей боковой поверхности 11 второго эллиптического цилиндра 12, минимальный радиус кривизны R₂ которого больше R₁, а размер широкой стенки 10 короткозамкнутых волноводных секций 8 прямоугольного поперечного сечения выбран из условия закритического режима распространения длины волны λ₂, для которой боковая поверхность 11 второго эллиптического цилиндра 12 является отражающей, и условия свободного режима распространения длины волны λ_з меньшей λ₂, где

зеркальная комбинация длины волны, причем согласованная нагрузка 9 выбрана из условия полного поглощения СВЧ энергии в диапазоне длин волн от λ_з до λ_Σ, где l_Σ= λ_c+ λ_г.The microwave mixer contains a mixing chamber 1, made in the form of a volumetric metal resonator 2 in the form of a straight elliptical cylinder, the lateral surface 3 of which is formed by a set of segments of waveguides 4 of rectangular cross section, the first ends 5 of which have the same cross-sectional dimensions, and are installed by touching their narrow walls 6 along straight lines that coincide with the generators of the first elliptical cylinder 2, the second ends 7 of the segments of the waveguides 4 of rectangular cross-section are loaded on a short-circuited wave ovodnye section 8 formed on the waveguide segments of uniform rectangular cross-section and are mounted soglasovannyenagruzki 9. The side surface 3 of an elliptic cylinder 2 for its frequency mixing chamber 1 is formed for this critical frequency of rectangular waveguide sections 4, the minimum radius of curvature R ₁ of the first elliptical cylinder over λ ₁ = λ _c.max maximum length of the source frequency range of the working wave signal provided λ _c> λ _g or the local oscillator source, provided λ _r> λ _c, where λ _c in length lny source signal, λ _g the wavelength of the source oscillator, and the size of the wide wall 10 set waveguide segments 4 of rectangular cross-section is selected from the conditions of the supercritical regime of propagation wavelength λ _1, for which the lateral surface 3 of the first elliptical cylinder 2 is reflective and the conditions of free mode wavelength propagation λ ₁ less _than λ ₂ , where λ ₂ = λ _g under the condition λ _c > λ _g , or λ ₂ = λ _{c /} under the condition λ _c <λ _g . The connection planes of a set of segments of waveguides 4 of rectangular cross section with short-circuited waveguide sections 8 of rectangular cross section are located along the generatrix of the lateral surface 11 of the second elliptical cylinder 12, the minimum radius of curvature R _{2 of} which is greater than R ₁ , and the size of the wide wall 10 of short-circuited waveguide sections 8 of rectangular cross section selected from the conditions of the supercritical mode of propagation of the wavelength λ ₂ for which the side surface 11 of the second elliptical cylinder 12 is reflective, and the conditions of the free propagation mode of the wavelength λ _{s are} smaller than λ ₂ , where

a mirror combination of wavelength, and the coordinated load 9 is selected from the condition of complete absorption of microwave energy in the wavelength range from λ _s to λ _Σ , where l _Σ = λ _c + λ _g .

Первые фокусы первой и второй отражающих поверхностей 3 и 11 эллиптических цилиндров 2 и 12 соответственно, совмещены и расположены в первом фокусе 13 первого эллиптического цилиндра 2, в который подключенполупроводниковый СВЧ-диод 14 патронного типа, а вторые их фокусы 15 и 16 лежат в одной плоскости внутри объемного металлического резонатора 2 на большой его оси 17 и в них подключены линия передачи 18 и 19 источника сигнала и линия передачи источника гетеродина соответственно, причем между полупроводниковым СВЧ-диодом 14 и линией передачи 18 источника сигнала и между линией передачи 18 источника сигнала и линией передачи 19 источника гетеродина в плоскости, проходящей через общую большую ось 17 первого и второго эллиптических цилиндров 2 и 12 соответственно, установлены развязывающие элементы 20. The first foci of the first and second reflective surfaces 3 and 11 of the elliptical cylinders 2 and 12, respectively, are aligned and located in the first focus 13 of the first elliptical cylinder 2, into which a cartridge-type semiconductor microwave diode 14 is connected, and their second foci 15 and 16 lie in the same plane inside the bulk metal resonator 2 on its major axis 17 and a signal source transmission line 18 and 19 and a local oscillator source transmission line are connected to them respectively, moreover, between the semiconductor microwave diode 14 and the source transmission line 18 and beacon signal transmission line 18 between the signal source and the transmission line 19 the source local oscillator in a plane passing through a common major axis 17 of the first and second elliptical cylinders 2 and 12, respectively, mounted decoupling elements 20.

Короткозамкнутые волноводные секции 8 прямоугольного поперечного (фиг. 3) сечения выполнены в виде набора трех последовательно соединенных и ступенчато суживающихся по широким стенкам 10 в направлении к короткозамкнутому концу отрезков однородных водноводов 8, 21 и 22 соответственно, при этом размер широкой стенки 10 отрезка прямоугольного волновода 21 третьей ступени сужения выбирается из условия распрострарения длины волны 2λ_г второй гармоники сигнала гетеродина и закритического режима для длины волны λ_з, а размер широкой стенки 10 отрезка прямоугольного волновода 22 четвертой ступени сужения выбирается из условия распространения длины волны λ_Σ и закритического режима для длины волны 2λ_г, где λ_Σ= λ_c+ λ_г, причем минимальный радиус кривизны R₃ третьего эллиптического цилиндра 23, соответствующего второй ступени сужения больше R₂, а минимальные радиусы кривизны эллиптических цилинжров последующих ступеней сужения 25, 24 больше минимальных радиусов кривизны эллиптических цилиндров предыдущих ступеней сужения 24, 23 соответственно. Вторые фокусы 26, 27 и 28 эллиптических цилиндров 23, 24 и 25 соответственно, образованных второй и третьей ступенями сужения 26 и 27 соответственно, и короткозамкнутой стенкой 28 короткозамкнутых волноводных секций 8 прямоугольного поперечного сечения, лежащие на общейбольшой оси 17 эллиптического цилиндра 2, установлены согласованные нагрузки 29.The short-circuited waveguide sections 8 of a rectangular cross-section (Fig. 3) are made in the form of a set of three series-connected and stepwise tapering along the wide walls 10 in the direction of the short-circuited end of the segments of homogeneous water ducts 8, 21 and 22, respectively, while the size of the wide wall 10 of the segment of a rectangular waveguide 21, the third stage is selected from the narrowing conditions rasprostrareniya wavelength 2λ _{g of} the second harmonic signal LO and supercritical regime for a wavelength λ _s, and the size of the broad wall 10 of the segment and a rectangular waveguide 22 of the fourth restriction stage selected from the conditions of propagation wavelength λ _Σ and supercritical regime for wavelength 2λ _g, where λ _Σ = λ _c + λ _g, the minimum radius of curvature R ₃ of the third elliptical cylinder 23 corresponding to the second restriction level greater R ₂ , and the minimum radii of curvature of the elliptical cylinders of the subsequent stages of narrowing 25, 24 are greater than the minimum radii of curvature of the elliptical cylinders of the previous stages of narrowing 24, 23, respectively. The second foci 26, 27 and 28 of the elliptical cylinders 23, 24 and 25, respectively, formed by the second and third stages of narrowing 26 and 27, respectively, and the short-circuited wall 28 of the short-circuited waveguide sections 8 of rectangular cross section, lying on the common major axis 17 of the elliptical cylinder 2, are matched load 29.

Короткозамкнутые волноводные секции 8 прямоугольного поперечного сечения выполнены в виде отрезков неоднородных волноводов клинообразной формы суживающиеся по широким стенкам 10 в направлении короткозамкнутого конца, при этом боковая поверхность эллиптического цилиндра для каждой частоты смесителя СВЧ f_з, 2f_г и f_Σ образована критическими для этой частоты сечениями прямоугольных волноводов 8.Short-circuited waveguide sections 8 of rectangular cross-section are made in the form of segments of inhomogeneous wedge-shaped waveguides tapering along wide walls 10 in the direction of the short-circuited end, while the lateral surface of the elliptical cylinder for each frequency of the microwave mixer f _s , 2f _g and f _{Σ is} formed by cross sections critical for this frequency rectangular waveguides 8.

Смеситель СВЧ работает следующим образом. The microwave mixer operates as follows.

CВЧ-энергия от источника сигнала поступает на входную линию передачи 18, а СВЧ-энергия от источника гетеродина поступает на входную линию передачи 19, подключенные в фокусы 15 и 16 первой и второй эллиптических отражающих поверхностей 5 и 12 соответственно, и возбуждает в смесительной камере 1 два электромагнитных колебания одно с частотой сигнала, а другое с частотой гетеродина. Размеры большой и малой осей смесительной камеры 1 выбираются согласно законов геометрической оптики при условии, что кривизна эллиптической поверхности 5 должна быть много больше максимальной длины волны источника сигнала и источника гетеродина, а отрезки волноводов 4 прямоугольного поперечного сечения, образующих боковую поверхность выбраны так, чтобы их поперечное сечение было закритическим для этой максимальной длины волны. Высота смесительной камеры 1 определяется высотой узкой стенки отрезков волноводов 4 прямоугольного поперечного сечения. Возбужденные электромагнитные колебания в смесительной камере 1 распространяются внутри нее по радиальным направлениям и отражаются соответствующей для частоты сигнала и частоты гетеродина боковой поверхностью эллиптического цилиндра 5 или 12. Боковая поверхность 3 первого эллиптического цилиндра 5 является отражающей для частоты сигнала при условии l_c>λ_г и являетсяотражающей для частоты гетеродина при условии λ_г>λ_c, а образующая боковой поверхности 11 второго эллиптического цилиндра 12, образованная плоскостями соединения отрезков волноводов 4 с короткозамкнутыми волноводными секциями 8, соответственно, при этом размер широкой стенки волноводных секций 8 выбран из условия закритического режима распространения этой длины волны. Профиль каждой отражающей эллиптической поверхности 3 и 11 первого и второго эллиптических цилиндров 5 и 12 характеризуется для своей длины волны равными фазами коэффициента отражения (модуль равен единице) и имеет вторую фокальную точку, в которой фокусируются все отраженные электромагнитные колебания частоты сигнала и частоты гетеродина. Этими фокальными точками являются вторые фокусы эллиптических цилиндров 5 и 12. Первые фокусы совмещены и расположены в первом фокусе 13 первого эллиптического цилиндра 5, в который подключен смесительный полупроводниковый СВЧ диод 14. Резонансные типы колебаний и объемные связи между полупроводниковым СВЧ-диодом и линией передачи 18 источника сигнала и между линией передачи 18 источника сигнала и линией передачи 19 источника гетеродина, определяющие развязку ними, подавляются при помощи пластин 20 из поглощающего СВЧ материала, расположенных вдоль общей большой оси 17 первого и второго эллиптических цилиндров 2 и 12.The microwave energy from the signal source enters the input transmission line 18, and the microwave energy from the local oscillator source enters the input transmission line 19 connected to the foci 15 and 16 of the first and second elliptical reflective surfaces 5 and 12, respectively, and excites in the mixing chamber 1 two electromagnetic oscillations, one with the signal frequency, and the other with the local oscillator frequency. The dimensions of the major and minor axes of the mixing chamber 1 are selected according to the laws of geometric optics, provided that the curvature of the elliptical surface 5 should be much greater than the maximum wavelength of the signal source and the local oscillator source, and the segments of the waveguides 4 of rectangular cross section forming the side surface are selected so that the cross section was supercritical for this maximum wavelength. The height of the mixing chamber 1 is determined by the height of the narrow wall of the segments of the waveguides 4 of rectangular cross-section. Excited electromagnetic vibrations in the mixing chamber 1 propagate inside it in radial directions and are reflected by the lateral surface of the elliptical cylinder 5 or 12 corresponding to the signal frequency and the local oscillator frequency. The lateral surface 3 of the first elliptical cylinder 5 is reflective for the signal frequency provided l _c > λ _g and is reflective for the local oscillator frequency under the condition λ _g > λ _c , and the generatrix of the side surface 11 of the second elliptical cylinder 12, formed by the connection planes of the segments waveguides 4 with short-circuited waveguide sections 8, respectively, while the size of the wide wall of the waveguide sections 8 is selected from the condition of supercritical propagation of this wavelength. The profile of each reflective elliptical surface 3 and 11 of the first and second elliptical cylinders 5 and 12 is characterized for its wavelength by the equal phases of the reflection coefficient (the module is equal to unity) and has a second focal point at which all reflected electromagnetic oscillations of the signal frequency and the local oscillator frequency are focused. These focal points are the second foci of the elliptical cylinders 5 and 12. The first foci are aligned and located in the first focus 13 of the first elliptical cylinder 5, into which the mixing semiconductor microwave diode 14 is connected. Resonant oscillation types and volumetric couplings between the semiconductor microwave diode and the transmission line 18 the signal source and between the transmission line 18 of the signal source and the transmission line 19 of the local oscillator source, which determine the isolation of them, are suppressed using plates 20 of absorbing microwave material, located along a common major axis 17 of the first and second elliptical cylinders 2 and 12.

На смесительном полупроводниковом СВЧ-диоде 14 возбуждаются паразитные комбинационные частоты λ_з зеркальная комбинационная частота, 2λ_г вторая гармоника гетеродина, λ_Σ суммарная частота, которые распространяясь в смесительной камере 1, согласно законов геометрической оптики, поступают в отрезки волноводов 4 и короткозамкнутые волноводные секции 10, в которые установлены широкополосные согласованные нагрузки 9 поглощающего типа. Размер широкой стенки 10 короткозамкнутых однородных волноводных секций 8 прямоугольного поперечного сечения выбран из условия свободного режима распространенияпаразитных комбинационных частот, электромагнитная энергия которых поглощается в согласованных нагрузках 9 и не попадает на линии передачи источника сигнала 18 и источника гетеродина 19, обеспечивая тем самым уменьшение потерь на преобразование сигнала в смесителе СВЧ.On mixing the semiconductor microwave diode 14 are excited spurious combination frequency λ _of mirror combinatorial frequency, 2λ _{g of} the second harmonic oscillator, λ _Σ total frequency that propagates in the mixing chamber 1, according to the laws of geometric optics are supplied to the segments of waveguides 4 and shorted waveguide section 10 in which the broadband matched loads 9 of the absorbing type are installed. The size of the wide wall 10 of short-circuited homogeneous waveguide sections 8 of rectangular cross-section is selected from the condition of free propagation of parasitic combination frequencies, the electromagnetic energy of which is absorbed in the matched loads 9 and does not fall on the transmission lines of the signal source 18 and the local oscillator source 19, thereby reducing conversion losses signal in the microwave mixer.

При выполнении короткозамкнутых волноводных секций 8 в виде набора трех последовательно соединенных и ступенчато суживающихся по широким стенкам 10 в направлении к короткозамкнутому концу отрезков однородных волноводов 8, 21 и 22 смеситель СВЧ работает следующим образом. Выбор размера широкой стенки 10 отрезка прямоугольного волновода 21 третьей ступени сужения выбирается из условия распространения длины волны 2λ_г второй гармоники гетеродина и закритического режима для длины волны λ_з зеркальной комбинационной частоты и размера широкой стенки 10 отрезка прямоугольного волновода 22 четвертой короткозамкнутой ступени сужения выбирается из условия распространения длины волны λ_Σ суммарной частоты, а расположение плоскостей соединения ступеней отрезков 8, 21 и 22 суживающихся волноводов осуществляется по образующей боковой поверхности третьего и четвертого эллиптических цилиндров 23 и 24 соответственно, а короткозамкнутые концы по образующей эллиптического цилиндра 25. При этом минимальные радиусы кривизны эллиптических цилиндров последующих ступеней сужения больше минимальных радиусов кривизны предыдущих ступеней сужения. Паразитные комбинационные типы колебаний распространяясь по волноводным секциям 8, 21 и 22 последовательно поглощаются в согласованной нагрузке 9. Непоглощенная СВЧ энергия паразитных комбинационных частот отражается от соответствующей отражающей боковой поверхности эллиптических цилиндров 23, 24, 25, и согласно законов геометрической оптики фокусируются во вторых фокусах 26, 27, 28 этих эллиптических цилиндров лежащих на общей большой оси 17 и разнесенных по этой оси. Во вторые фокусы 26, 27 и 28 установлены согласованные нагрузки 29 поглощающего типа в которых и происходитполное поглощение СВЧ-энергии паразитных комбинационных частот.When performing short-circuited waveguide sections 8 in the form of a set of three series-connected and stepwise tapering over wide walls 10 in the direction of the short-circuited end of the segments of homogeneous waveguides 8, 21 and 22, the microwave mixer operates as follows. Select a large wall size 10 length of rectangular waveguide 21, the third stage of the restriction is chosen from the condition of propagation wavelength 2λ _{g of} a second-harmonic oscillator and supercritical regime for the wavelength λ _of the mirror combination frequency and size of the broad wall 10 of rectangular waveguide segment 22, the fourth short-stage restriction chosen from the condition propagation wavelength λ _Σ sum frequency, and the location of the planes compound stages segments 8, 21 and 22 of the tapered waveguides carried by an azuyuschey side surface of the third and fourth elliptic cylinders 23 and 24 respectively, and the short-circuited ends of forming elliptical cylinder 25. In this case, minimum radii of curvature of the elliptical cylinders of subsequent steps of narrowing the minimum radii of curvature of greater constriction previous steps. Spurious combination vibration types propagating through the waveguide sections 8, 21 and 22 are sequentially absorbed in the matched load 9. Unabsorbed microwave energy of the parasitic Raman frequencies is reflected from the corresponding reflective side surface of the elliptical cylinders 23, 24, 25, and according to the laws of geometric optics are focused in the second foci 26 , 27, 28 of these elliptical cylinders lying on a common major axis 17 and spaced along this axis. In the second tricks 26, 27, and 28, matched absorbing-type loads 29 are established in which the complete absorption of microwave energy by stray combination frequencies occurs.

При выполнении короткозамкнутых волноводных секций 8 прямоугольного поперечного сечения в виде отрезков неоднородных волноводов клинообразной формы суживающихся по широким стенкам в направлении короткозамкнутого конца смеситель СВЧ работает следующим образом. Для частоты источника гетеродина или сигнала и паразитных комбинационных частот глубина проникновения в отрезки неоднородных волноводов 8 зависит от длины волны, так как далее определенного (критического) поперечного сечения неоднородные отрезки волноводов являются закритическими, образуют профиль эллиптической отражающей поверхности, характеризуемой равными фазами коэффициента отражения, и отражают электромагнитные волны с длиной волны больше критической. Согласованные нагрузки 9, поглощающего типа, установлены в отрезках неоднородных волноводов 8 за критическим сечением частоты источника гетеродина или сигнала, поглощают энергию СВЧ-паразитных комбинационных частот, а не поглощенная энергия отражается и фокусируется, в соответствующем для данной эллиптической отражающей поверхности, втором фокусе 26, 27 и 28, где и поглощается в установленной в них согласованной нагрузке 29. Для повышения эффективности поглощения согласованные нагрузки 29 могут выполняться в виде бруска, охватывающего все фокусы, из поглощающего материала. Понижение промежуточной частоты, т.е. уменьшение разноса частот источника сигнала и источника гетеродина, сохраняя при этом высокий уровень развязки между источниками, определяется следующим соотношением

/d_ф и характеризуется разрешающей способностью смесительной камеры. В данном случае разрешающая способность определяется длиной отрезков неоднородных волноводов 8. Поэтому для увеличения разрешающей способности отрезки неоднородных волноводов 8 необходимо выполнять довольно длинными, кроме того меняя профиль граней широких стенок 10 отрезков неоднородных волноводов 8 (в случае необходимости) можно также регулировать величину разрешающей способности. Для уменьшения продольных размеров отрезков неоднородных волноводов 8, при сохранении электрических характеристик, можно заполнять их сверхвысокочастотным диэлектриком.When performing short-circuited waveguide sections 8 of rectangular cross section in the form of segments of inhomogeneous wedge-shaped waveguides tapering along wide walls in the direction of the short-circuited end, the microwave mixer operates as follows. For the frequency of the local oscillator or signal source and spurious Raman frequencies, the penetration depth into the segments of the inhomogeneous waveguides 8 depends on the wavelength, since then the specific (critical) cross section of the inhomogeneous waveguide segments is supercritical, form a profile of an elliptical reflective surface characterized by equal phases of the reflection coefficient, and reflect electromagnetic waves with a wavelength greater than critical. Consistent loads 9, of absorbing type, are installed in segments of inhomogeneous waveguides 8 behind the critical cross section of the frequency of the local oscillator or signal source, they absorb the energy of microwave parasitic Raman frequencies, and not the absorbed energy is reflected and focused, in the second focus 26 corresponding to the elliptical reflecting surface, 27 and 28, where it is absorbed in the agreed load 29 installed in them. To increase the absorption efficiency, the agreed load 29 can be performed in the form of a bar covering all Oecussi of absorbent material. Lowering the intermediate frequency, i.e. reducing the frequency spacing of the signal source and the local oscillator source, while maintaining a high level of isolation between the sources, is determined by the following relation

/ d _f and is characterized by the resolution of the mixing chamber. In this case, the resolution is determined by the length of the segments of the inhomogeneous waveguides 8. Therefore, to increase the resolution, the segments of the inhomogeneous waveguides 8 must be made quite long, in addition, changing the profile of the faces of the wide walls 10 of the segments of the inhomogeneous waveguides 8 (if necessary), you can also adjust the resolution. To reduce the longitudinal dimensions of the segments of the inhomogeneous waveguides 8, while maintaining the electrical characteristics, it is possible to fill them with a microwave dielectric.

Развязывающий элемент для подавления резонансных типов колебаний и объемных связей между полупроводниковым СВЧ-диодом 14 и линиями передачи источников сигнала 18 и источника гетеродина 19, определяющий развязку между ними, может выполняться в виде нагруженной щели, прорезанной в основании прямого эллиптического цилиндра на его главной большой оси 17. A decoupling element for suppressing resonant types of oscillations and volume bonds between the semiconductor microwave diode 14 and the transmission lines of the signal sources 18 and the local oscillator source 19, which determines the isolation between them, can be made in the form of a loaded slot cut in the base of a straight elliptical cylinder on its main major axis 17.

Claims

1. Microwave mixer containing a mixing chamber made in the form of a volumetric metal resonator, to which a semiconductor microwave diode of a mixing type and segments of microwave energy transmission lines of a signal source and a local oscillator source are connected, characterized in that the volumetric metal resonator is made in the form of a direct elliptical cylinder, the lateral surface of which is formed by a set of segments of waveguides of rectangular cross section, the first ends of which have the same dimensions of the cross section and are set flanges with touching their narrow walls along straight lines coinciding with the generators of a straight elliptical cylinder, the second ends of the segments of waveguides of rectangular cross section are loaded onto short-circuited waveguide sections and matched loads are installed in them, while the size of the wide walls of a set of segments of waveguides of rectangular cross section is selected from the condition of supercritical distribution mode for

or for λ _g with λ _c <λ _g , where

the maximum wavelength of the operating frequency range of the signal source, λ _c the wavelength of the signal source, λ _g the wavelength of the local oscillator source, and the minimum radius of curvature R _{1 of the} volume metal resonator is selected from the condition

or R ₁ > λ _g for λ _c <λ _g , the connection plane of a set of segments of rectangular waveguides with short-circuited waveguides with rectangular cross sections is located on the side surface of the second elliptical cylinder, the minimum radius of curvature R _{2 of} which is larger than R ₁ , and the size of the wide walls shorted waveguide sections prryamougolnogo cross section selected from the supercritical conditions of propagation modes at λ _g λ _c> λ _g or λ _c at λ _c <λ _g and λ _of propagation conditions and consent this load is selected from the condition of complete absorption of microwave energy in the range λ _s -λ _Σ , where

, the first foci of the volumetric metal resonator and the second elliptic cylinder are aligned and a mixed-type semiconductor microwave diode is placed in it, and the second focus of the second elliptical cylinder lies on the major axis of the volumetric metal resonator, and the signal source transmission line and the local oscillator source transmission line are located in the second foci, respectively moreover, between the mixing type semiconductor microwave diode and the signal source transmission line and between the signal source transmission line and the transmission line and local oscillator source in a plane passing through the common axis greater bulk metal resonator mounted decoupling elements.

2. Microwave mixer according to claim 1, characterized in that the short-circuited waveguide sections of rectangular cross-section are made in the form of segments of a homogeneous waveguide.

3. The microwave mixer according to claim 1, characterized in that each short-circuited waveguide section of rectangular cross section is made in the form of three consecutively located and stepwise tapering along wide walls in the direction of the short-circuited end of the waveguides, while the size of the wide wall of the second stage waveguide is selected from the condition propagation of a wavelength of 2λ _g and a supercritical regime for a wavelength of λ _s , and the size of the wide wall of the waveguide of the third stage of narrowing is selected from the condition of propagation of the wavelength λ _Σ for a wavelength of 2λ _g, the minimum radius of curvature R _{3 of the} third elliptical cylinder corresponding to the first stage of narrowing is greater than R ₂ , the minimum radii of curvature of elliptical cylinders formed by subsequent steps are greater than the minimum radii of curvature of elliptical cylinders formed by previous steps, while the second foci of elliptical cylinders formed by the first and second steps and the short-circuited walls of the short-circuited waveguide sections of a rectangular cross-section Niya, lie on the major axis of the bulk metal resonator and they set matched load.

4. The microwave mixer according to claim 1, characterized in that each short-circuited waveguide section of rectangular cross-section is made in the form of a segment of an inhomogeneous wedge-shaped waveguide, tapering along wide walls in the direction of the short-circuited end, while the segment of an inhomogeneous wedge-shaped waveguide has sections critical for wavelengths

forming the corresponding elliptical cylinders.