RU2487444C2 - Method of generating high-frequency signals and apparatus for realising said method - Google Patents

Method of generating high-frequency signals and apparatus for realising said method Download PDF

Info

Publication number
RU2487444C2
RU2487444C2 RU2011129544/07A RU2011129544A RU2487444C2 RU 2487444 C2 RU2487444 C2 RU 2487444C2 RU 2011129544/07 A RU2011129544/07 A RU 2011129544/07A RU 2011129544 A RU2011129544 A RU 2011129544A RU 2487444 C2 RU2487444 C2 RU 2487444C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
terminal
eleven
reactive
load
resistance
Prior art date
Application number
RU2011129544/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011129544A (en
Inventor
Александр Афанасьевич Головков
Александр Александрович Чаплыгин
Александр Германович Волобуев
Виталий Николаевич Димитренко
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2011129544/07A priority Critical patent/RU2487444C2/en
Publication of RU2011129544A publication Critical patent/RU2011129544A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2487444C2 publication Critical patent/RU2487444C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: method involves interaction of high-frequency signals with a three-terminal nonlinear element, an arbitrary four-terminal element, an external feedback circuit, a load in form of a first two-terminal element with complex impedance and a reactive four-terminal element, the input of which is connected in a transverse circuit to a second two-terminal element with complex impedance which imitates resistance of a generator signal source in amplification mode, excitation conditions in form of amplitude balance and phase balance. Apparatus has a dc voltage source (2), a three-terminal nonlinear element (1), a reactive four-terminal element, a load in form of a first two-terminal element, a second two-terminal element with complex impedance which imitates resistance of the input high-frequency signal source of the generator in amplification mode and an arbitrary four-terminal element. The reactive four-terminal element is in form of stage-connected two reverse L-shaped connections of four reactive two-terminal elements, where the two-terminal elements of each L-shaped connection contain an oscillatory circuit.
EFFECT: generating compound signals and designing an efficient generator for radio communication equipment with a given number of radio channels for any given frequency characteristics of the load.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретения относятся к области радиосвязи и могут быть использованы для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот при произвольных частотных характеристиках нагрузки в любом диапазоне частот.The invention relates to the field of radio communications and can be used to create devices for generating high-frequency signals at a given number of frequencies for arbitrary frequency characteristics of the load in any frequency range.

Известен способ генерации высокочастотного сигнала, основанный на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, организации внутренней обратной связи в нелинейном элементе путем использования в качестве него двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемого высокочастотного сигнала, и условий согласования нелинейного элемента с нагрузкой (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М: «Дрофа», - 2006, с.414-417).A known method of generating a high-frequency signal, based on the conversion of the energy of a constant voltage source into the energy of a high-frequency signal, organizing internal feedback in a non-linear element by using a bipolar non-linear element with negative differential resistance, fulfilling the excitation conditions in the form of amplitude balance and phase balance, which determine respectively, the amplitude and frequency of the generated high-frequency signal, and non-linear matching conditions element with a load (see IS Gonorovsky. Radio engineering circuits and signals. - M: “Bustard”, - 2006, p. 414-417).

Известно устройство генерации высокочастотного сигнала, состоящее из источника постоянного напряжения, устанавливающего рабочую точку на середине падающего участка вольтамперной характеристики двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, реактивного четырехполюсника, нагрузки в виде параллельного колебательного контура, при этом параметры контура двухполюсного нелинейного элемента и варикапа выбраны из условия обеспечения заданных амплитуды и частоты генерируемого высокочастотного сигнала (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М: «Дрофа», - 2006, с.414-417). Принцип действия этого устройства состоит в следующем. При включении источника постоянного напряжения (тока) в силу скачкообразного изменения амплитуды во всей цепи возникают колебания, спектр которых занимает весь частотный радиодиапазон. Амплитуды этих колебаний быстро затухают. Однако, благодаря наличию внутренней обратной связи в двухполюсном нелинейном элементе, на участке с падающей вольтамперной характеристикой возникает отрицательное дифференциальное сопротивление, которое в силу согласования с помощью реактивного четырехполюсника компенсирует потери в контуре. Благодаря этому, колебание с частотой, равной резонансной частоте колебательного контура, усиливается до момента увеличения амплитуды этого колебания до уровня, при котором амплитуда выходит за пределы падающего участка вольтамперной характеристики. Наступает стационарный режим.A device for generating a high-frequency signal, consisting of a constant voltage source that sets the operating point in the middle of the falling section of the current-voltage characteristics of a bipolar nonlinear element with negative differential resistance, a four-terminal reactive load in the form of a parallel oscillatory circuit, while the parameters of the bipolar nonlinear element and varicap are selected from conditions for ensuring the given amplitude and frequency of the generated high-frequency signal ala (see. Gonorovsky, I. S. Radio engineering circuits and signals. - M: "Bustard", - 2006, p. 414-417). The principle of operation of this device is as follows. When a constant voltage (current) source is turned on, due to an abrupt change in the amplitude, oscillations arise in the entire circuit, the spectrum of which occupies the entire frequency radio range. The amplitudes of these oscillations decay quickly. However, due to the presence of internal feedback in a bipolar nonlinear element, a negative differential resistance arises in the section with a falling current-voltage characteristic, which, by matching with a reactive four-terminal, compensates for losses in the circuit. Due to this, the oscillation with a frequency equal to the resonant frequency of the oscillatory circuit is amplified until the amplitude of this oscillation increases to a level at which the amplitude goes beyond the falling section of the current-voltage characteristic. There is a stationary mode.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу (прототипом) является способ генерации высокочастотного сигнала, основанный на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, организации внешней положительной обратной связи между нагрузкой и управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемого высокочастотного сигнала, и условий согласования нелинейного элемента с нагрузкой (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М: «Дрофа», - 2006, с.383-401).The closest in technical essence to the claimed method (prototype) is a method of generating a high-frequency signal based on the conversion of the energy of a constant voltage source into the energy of a high-frequency signal, organizing external positive feedback between the load and the control electrode of a three-pole nonlinear element, and fulfilling the excitation conditions in the form of an amplitude balance and phase balance, respectively determining the amplitude and frequency of the generated high-frequency signal, and conditions according to popping the nonlinear element to the load (. cm Gonorovsky IS Radio circuits and signals - M:. "Bustard" - 2006, s.383-401).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству (прототипом) является устройство генерации высокочастотного сигнала (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М: «Дрофа», - 2006, с.383-401), структурная схема которого приведена на фиг.1.The closest in technical essence to the claimed device (prototype) is a device for generating a high-frequency signal (see Gonorovsky IS Radio engineering circuits and signals. - M: "Bustard", - 2006, p. 383-401), the structural diagram of which is given in figure 1.

Устройство-прототип содержит цепь прямой передачи в виде трехполюсного нелинейного элемента (VT) 1, подключенного к источнику постоянного напряжения 2, первого согласующе-фильтрующего устройства (СФУ) 3, в качестве которого используется реактивный четырехполюсник или согласующий четырехполюсник, и нагрузки 7 в виде колебательного контура на элементах L-4, R-5, C-6. Первое СФУ 3 включено между выходным электродом VT 1 и нагрузкой 7. Между нагрузкой 7 и управляющим электродом VT 1 включено второе СФУ 9 (в качестве которого используется реактивный четырехполюсник или согласующий четырехполюсник) с подключенными к его входу первым двухполюсником 8 и к выходу - вторым двухпоюсником 10 с соответствующими комплексными сопротивлениями Z ' 0

Figure 00000001
и Z ' H
Figure 00000002
в поперечные цепи. Все это вместе образует цепь внешней обратной связи. Первый двухполюсник 8 подключен к нагрузке 7. Второй двухполюсник 10 подключен к управляющему электроду VT 1.The prototype device contains a direct transmission circuit in the form of a three-pole nonlinear element (VT) 1 connected to a constant voltage source 2, the first matching filtering device (SFU) 3, which uses a reactive four-terminal or matching four-terminal, and load 7 in the form of an oscillatory contour on the elements L-4, R-5, C-6. The first SFU 3 is connected between the output electrode VT 1 and the load 7. Between the load 7 and the control electrode VT 1, the second SFU 9 (which is used as a reactive four-terminal or matching four-terminal) is connected with the first two-terminal 8 connected to its input and the second two-pole connected to the output 10 with corresponding complex resistances Z '' 0
Figure 00000001
and Z '' H
Figure 00000002
in transverse chains. All this together forms an external feedback circuit. The first two-terminal 8 is connected to the load 7. The second two-terminal 10 is connected to the control electrode VT 1.

Принцип действия устройства-прототипа состоит в следующем.The principle of operation of the prototype device is as follows.

При включении источника постоянного напряжения 2 в силу скачкообразного изменения амплитуды во всей цепи возникают колебания, спектр которых занимает весь частотный радиодиапазон. Амплитуды этих колебаний быстро затухают. Однако, благодаря наличию внешней обратной связи, согласования с помощью первого СФУ 3 выходного электрода VT 1 и нагрузки 7 (цепи прямой передачи), согласования с помощью цепи обратной связи (первого двухполюсника 8 с комплексным сопротивлением Z ' 0

Figure 00000003
, второго СФУ 9 и второго двухполюсника 10 с комплексным сопротивлением Z ' H
Figure 00000004
) нагрузки 7 и управляющего электрода VT 1 компенсируются потери в контуре L, R, C. Благодаря этому, обратная связь становится положительной, и реализуются условия баланса фаз и амплитуд - условия возбуждения электромагнитных колебаний. В результате колебание с частотой, равной резонансной частоте колебательного контура, подается на управляющий электрод VT 1, который на начальном этапе работает в режиме усиления. Амплитуда этого колебания усиливается до момента ее увеличения до уровня, при котором наступает режим ограничения трехполюсного нелинейного элемента VT 1. Наступает стационарный режим генерации.When you turn on the constant voltage source 2 due to the abrupt change in the amplitude in the entire circuit oscillations occur, the spectrum of which occupies the entire frequency radio frequency range. The amplitudes of these oscillations decay quickly. However, due to the presence of external feedback, coordination with the first SFU 3 of the output electrode VT 1 and load 7 (direct transmission circuit), coordination with the feedback circuit (first two-terminal 8 with complex resistance Z '' 0
Figure 00000003
, the second SFU 9 and the second two-terminal 10 with complex resistance Z '' H
Figure 00000004
) load 7 and the control electrode VT 1 compensates for losses in the circuit L, R, C. Due to this, the feedback becomes positive, and the conditions of the balance of phases and amplitudes are realized - the conditions for the excitation of electromagnetic waves. As a result, the oscillation with a frequency equal to the resonant frequency of the oscillatory circuit is supplied to the control electrode VT 1, which at the initial stage operates in amplification mode. The amplitude of this oscillation is amplified until it increases to a level at which the limiting mode of the three-pole nonlinear element VT 1 sets in. The stationary generation mode sets in.

Недостатком указанных способов и устройств является генерация высокочастотного сигнала только на одной частоте. Кроме того, не указывается, каким образом необходимо выбирать значения параметров реактивного четырехполюсника, при которых наступает режим возбуждения и стационарный режим. Особенно остро возникает этот вопрос при проектировании устройств генерации в диапазонах ВЧ и УВЧ, на которых обязательно нужно учитывать реактивные составляющие параметров нелинейных элементов. В настоящее время классическая теория радиотехнических цепей это не учитывает. Еще одним недостатком следует считать отсутствие возможности генерации при произвольных комплексных сопротивлениях нагрузки.The disadvantage of these methods and devices is the generation of a high-frequency signal at only one frequency. In addition, it does not indicate how it is necessary to choose the values of the parameters of the reactive four-port network at which the excitation mode and the stationary mode occur. This question arises especially sharply when designing generation devices in the HF and UHF bands, on which the reactive components of the parameters of nonlinear elements must be taken into account. Currently, the classical theory of radio circuits does not take this into account. Another disadvantage should be considered the lack of the possibility of generation at arbitrary complex load resistances.

Задачей данного изобретения является достижение технического результата, который заключается в повышении диапазона генерируемых колебаний, генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот при произвольных комплексных сопротивлениях нагрузки, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать эффективные устройства генерации для средств радиосвязи с заданным количеством радиоканалов при любых заданных частотных характеристиках нагрузки, например, антенны. Возможность использования различных вариантов включения трехполюсного нелинейного элемента относительно согласующего четырехполюсника и различных видов обратной связи расширяет возможности физической реализуемости этого результата.The objective of the invention is to achieve a technical result, which consists in increasing the range of generated oscillations, generating high-frequency signals at a given number of frequencies for arbitrary complex load resistances, which allows you to generate complex signals and create efficient generation devices for radio communications with a given number of radio channels for any given frequency load characteristics, such as antennas. The possibility of using various options for including a three-pole non-linear element with respect to a matching four-terminal and various types of feedback expands the possibilities of the physical feasibility of this result.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе генерации высокочастотных сигналов, включающем преобразование энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, взаимодействие высокочастотного сигнала с цепью прямой передачи, выполненной из трехполюсного нелинейного элемента и четырехполюсника, нагрузкой и цепью внешней обратной связи, выполнение условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемых высокочастотных сигналов, условий согласования цепи прямой передачи с нагрузкой и условий согласования нагрузки с управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, согласно изобретению, четырехполюсник выполняют реактивным, в качестве цепи внешней обратной связи используют другой, произвольный четырехполюсник, подключенный к трехполюсному нелинейному элементу по последовательно-параллельной схеме, трехполюсный нелинейный элемент и цепь внешней обратной связи как единый узел каскадно включают между выходом реактивного четырехполюсника и нагрузкой, нагрузку выполняют в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, ко входу реактивного четырехполюсника в поперечную цепь подключают второй двухполюсник с комплексным сопротивлением, имитирующим сопротивление источника сигнала генератора в режиме усиления; производят выбор значений параметров реактивного четырехполюсника из условия обеспечения стационарного режима генерации в виде равенства нулю знаменателя коэффициента передачи в режиме усиления одновременно на всех заданных частотах генерируемых высокочастотных сигналов при неизменной амплитуде источника постоянного напряжения в соответствии со следующими математическими выражениями:The specified technical result is achieved by the fact that in the method of generating high-frequency signals, including converting the energy of a constant voltage source into the energy of a high-frequency signal, the interaction of a high-frequency signal with a direct transmission circuit made of a three-pole nonlinear element and a four-terminal, load and external feedback circuit, the fulfillment of the excitation conditions in the form of a balance of amplitudes and phase balance, respectively determining the amplitude and frequency of the generated high-frequency signal c, the conditions for matching the direct transmission circuit with the load and the conditions for matching the load with the control electrode of a three-pole nonlinear element, according to the invention, the four-terminal device is reactive, another, arbitrary four-terminal device connected to the three-pole nonlinear element in series-parallel circuit is used as an external feedback circuit, a three-pole nonlinear element and an external feedback circuit as a single unit cascade between the output of the reactive four-terminal and the load short, the load is performed in the form of a first two-terminal with complex resistance, a second two-terminal with complex resistance imitating the resistance of the signal source of the generator in the amplification mode is connected to the input of the reactive four-terminal in the transverse circuit; the parameters of the reactive four-terminal network are selected from the conditions for ensuring the stationary generation mode in the form of equal to zero the denominator of the transmission coefficient in the amplification mode simultaneously at all given frequencies of the generated high-frequency signals with a constant amplitude of the constant voltage source in accordance with the following mathematical expressions:

α=(-Е+x0m)γ-D;α = (- E + x 0m ) γ-D;

β=Fγ-E-x0m,β = Fγ-Ex 0m ,

где α = a d

Figure 00000005
, β = b d
Figure 00000006
- оптимальные значения отношений соответствующих элементов классической матрицы передачи на заданных частотах;Where α = a d
Figure 00000005
, β = b d
Figure 00000006
- the optimal values of the relations of the corresponding elements of the classical transmission matrix at given frequencies;

γ = c d

Figure 00000007
- заданные отношения соответствующих элементов классической матрицы передачи на заданных частотах; γ = c d
Figure 00000007
- given relations of the corresponding elements of the classical transmission matrix at given frequencies;

а, b, с, d - элементы классической матрицы передачи;a, b, c, d - elements of the classical transmission matrix;

D = r 0 m ( r 22 н m 2 + x 22 н m 2 ) r 11 н m r 22 н m + x 11 н m x 22 н m ;

Figure 00000008
D = r 0 m ( r 22 n m 2 + x 22 n m 2 ) r eleven n m r 22 n m + x eleven n m x 22 n m ;
Figure 00000008

E = r 0 m ( x 11 н m r 22 н m r 11 н m x 22 н m ) r 11 н m r 22 н m + x 11 н m x 22 н m

Figure 00000009
; E = - r 0 m ( x eleven n m r 22 n m - r eleven n m x 22 n m ) r eleven n m r 22 n m + x eleven n m x 22 n m
Figure 00000009
;

F = r 0 m ( r 11 н m 2 + x 11 н m 2 ) r 11 н m r 22 н m + x 11 н m x 22 н m

Figure 00000010
; F = - r 0 m ( r eleven n m 2 + x eleven n m 2 ) r eleven n m r 22 n m + x eleven n m x 22 n m
Figure 00000010
;

r11нm=r11m-A1rнm+B1xнm;r 11nm = r 11m -A 1 r nm + B 1 x nm ;

x11нm=x11m-B1rнm+A1xнm;x 11nm = x 11m -B 1 r nm + A 1 x nm ;

r22нm=1-r22mrнm+x22mxнm;r 22nm = 1-r 22m rnm + x 22m x nm ;

x22нm=-xнmr22m-rнmx22m;x 22nm = -x nm r 22m -r nm x 22m ;

A1=r11mr22m-x11mx22m-r12mr21m+x12mx21m;A 1 = r 11m r 22m -x 11m x 22m -r 12m r 21m + x 12m x 21m ;

B1=r11mx22m-x11mr22m-r12mx21m+x12mr21m;B 1 = r 11m x 22m -x 11m r 22m -r 12m x 21m + x 12m r 21m ;

r0m, x0m - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления источника входного высокочастотного сигнала генератора в режиме усиления на заданном количестве частот;r 0m , x 0m - set values of the real and imaginary components of the resistance of the source of the input high-frequency signal of the generator in the amplification mode at a given number of frequencies;

rнm, хнm - заданные значения действительной и мнимой составляющей сопротивления нагрузки на заданном количестве частот;r nm , x nm - set values of the real and imaginary component of the load resistance at a given number of frequencies;

r11m, x11m, r12m, x12m, r21m, x21m, r22m, x22m - заданные суммарные значения действительных и мнимых составляющих элементов смешанной матрицы H трехполюсного нелинейного элемента при заданной амплитуде постоянного напряжения и соответствующих действительных и мнимых составляющих элементов смешанной матрицы H цепи внешней обратной связи h11m=r11m+jx11m, h12m=r12m+jx12m, h21m=r21m+jx21m, h22m=r22m+jx22m на заданных частотах;r 11m , x 11m , r 12m , x 12m , r 21m , x 21m , r 22m , x 22m are the given total values of the real and imaginary components of the mixed matrix H of the three-pole nonlinear element for a given amplitude of the constant voltage and the corresponding real and imaginary components mixed matrix H of the external feedback circuit h 11m = r 11m + jx 11m , h 12m = r 12m + jx 12m , h 21m = r 21m + jx 21m , h 22m = r 22m + jx 22m at given frequencies;

m=1, 2, …N - номера частот;m = 1, 2, ... N - frequency numbers;

используя полученные значения параметров реактивного четырехполюсника, на заданном количестве частот одновременно выполняют условия возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, а также условия согласования цепи прямой передачи с нагрузкой и нагрузки с управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента.Using the obtained values of the parameters of the reactive four-port network, at a given number of frequencies, the excitation conditions in the form of a balance of amplitudes and phase balance are simultaneously satisfied, as well as the conditions for matching the direct transmission circuit with the load and the load with the control electrode of a three-pole nonlinear element.

Указанный результат достигается также тем, что в устройстве генерации высокочастотных сигналов, содержащем источник постоянного напряжения, цепь прямой передачи из трехполюсного нелинейного элемента и четырехполюсника, нагрузку и цепь внешней обратной связи, согласно изобретению, четырехполюсник выполнен реактивным, цепь внешней обратной связи выполнена в виде произвольного четырехполюсника, соединенного с трехполюсным нелинейным элементом по последовательно-параллельной схеме, трехполюсный нелинейный элемент и цепь внешней обратной связи как единый узел каскадно включены между выходом реактивного четырехполюсника и нагрузкой, нагрузка выполнена в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, к входу реактивного четырехполюсника в поперечную цепь подключен второй двухполюсник с комплексным сопротивлением, которое имитирует сопротивление источника входного высокочастотного сигнала генератора в режиме усиления, реактивный четырехполюсник выполнен в виде каскадно-соединенных двух обратных Г-образных соединений четырех реактивных двухполюсников с сопротивлениями X1m, X2m, X3m, X4m, причем двухполюсники с сопротивлениями X1m, X2m сформированы в виде параллельного колебательного контура из элементов с параметрами L1k, C1k, последовательно соединенного с произвольным реактивным двухполюсником с сопротивлением xkm, а значения параметров определены из условия согласования по критерию обеспечения стационарного режима генерации на двух частотах с помощью следующих математических выражений:The indicated result is also achieved by the fact that in the device for generating high-frequency signals containing a constant voltage source, a direct transmission circuit of a three-pole nonlinear element and a four-terminal, the load and the external feedback circuit, according to the invention, the four-terminal is made reactive, the external feedback circuit is made in the form of an arbitrary a four-terminal connected to a three-pole non-linear element in a series-parallel circuit, a three-pole non-linear element and an external circuit In this connection, as a single node, they are cascaded between the output of the reactive four-terminal and the load, the load is made in the form of the first two-terminal with complex resistance, a second two-terminal with complex resistance is connected to the input of the reactive four-terminal in the transverse circuit, which simulates the resistance of the source of the input high-frequency signal of the generator in amplification mode, reactive four-terminal is made in the form of cascade-connected two inverse L-shaped connections of four reactive two-terminal in with resistances X 1m , X 2m , X 3m , X 4m , moreover, the two-terminal with resistance X 1m , X 2m are formed in the form of a parallel oscillatory circuit of elements with parameters L 1k , C 1k , connected in series with an arbitrary reactive two-terminal with resistance x km , and the values of the parameters are determined from the matching condition according to the criterion of providing a stationary mode of generation at two frequencies using the following mathematical expressions:

L 1 k = ω 1 X k 1 x k 1 ( X k 2 x k 2 ) + ω 2 X k 2 x k 2 ( x k 1 X k 1 ) ( X k 2 x k 2 ) ( x k 1 X k 1 ) ( ω 1 2 ω 2 2 )

Figure 00000011
; L one k = ω one X k one x k one ( X k 2 - x k 2 ) + ω 2 X k 2 x k 2 ( x k one - X k one ) ( X k 2 - x k 2 ) ( x k one - X k one ) ( ω one 2 - ω 2 2 )
Figure 00000011
;

C 1 k = ( ω 1 2 ω 2 2 ) ( x k 1 X k 1 ) ( X k 2 x k 2 ) ω 1 ω 2 [ ω 1 X k 2 x k 2 ( x k 1 X k 1 ) + ω 2 X k 1 x k 1 ( X k 2 x k 2 ) ]

Figure 00000012
; C one k = ( ω one 2 - ω 2 2 ) ( x k one - X k one ) ( X k 2 - x k 2 ) ω one ω 2 [ ω one X k 2 x k 2 ( x k one - X k one ) + ω 2 X k one x k one ( X k 2 - x k 2 ) ]
Figure 00000012
;

X 1 m = X 4 m 3 D + ( Q x 0 m 4 E ) X 4 m 2 + [ r 0 m 2 4 F x 0 m E + Q ( x 0 m + E ) ] X 4 m + F ( Q x 0 m ) X 4 m 2 + ( E Q ) X 4 m + F

Figure 00000013
; X one m = X four m 3 D + ( Q - x 0 m - four E ) X four m 2 + [ r 0 m 2 - four F - x 0 m E + Q ( x 0 m + E ) ] X four m + F ( Q - x 0 m ) X four m 2 + ( E - Q ) X four m + F
Figure 00000013
;

X 2 m = X 4 m [ 2 F X 4 m 2 D + X 4 m ( 3 E Q ) ] ( 1 + D ) X m 4 2 2 E X 4 m F

Figure 00000014
; X 2 m = X four m [ 2 F - X four m 2 D + X four m ( 3 E - Q ) ] ( one + D ) X m four 2 - 2 E X four m - F
Figure 00000014
;

X3m=X4m;X 3m = X 4m ;

Q = ± r 0 m 2 X 4 m 2 D + 4 ( F + E X 4 m )

Figure 00000015
, Q = ± - r 0 m 2 - X four m 2 D + four ( F + E X four m )
Figure 00000015
,

где D = r 0 m ( r 22 н m 2 + x 22 н m 2 ) r 11 н m r 22 н m + x 11 н m x 22 н m

Figure 00000016
;Where D = r 0 m ( r 22 n m 2 + x 22 n m 2 ) r eleven n m r 22 n m + x eleven n m x 22 n m
Figure 00000016
;

E = r 0 m ( x 11 н m r 22 н m r 11 н m x 22 н m ) r 11 н m r 22 н m + x 11 н m x 22 н m

Figure 00000017
; E = - r 0 m ( x eleven n m r 22 n m - r eleven n m x 22 n m ) r eleven n m r 22 n m + x eleven n m x 22 n m
Figure 00000017
;

F = r 0 m ( r 11 н m 2 x 11 н m 2 ) r 11 н m r 22 н m + x 11 н m x 22 н m

Figure 00000018
; F = - r 0 m ( r eleven n m 2 - x eleven n m 2 ) r eleven n m r 22 n m + x eleven n m x 22 n m
Figure 00000018
;

r11нm=r11m-A1rнm+B1xнm;r 11nm = r 11m -A 1 r nm + B 1 x nm ;

x11нm=x11m-B1rнm-A1xнm;x 11nm = x 11m -B 1 r nm -A 1 x nm ;

r22нm=1-r22mrнm+x22mxнm;r 22nm = 1-r 22m rnm + x 22m x nm ;

x22нm=-xнmr22m-rнmx22m;x 22nm = -x nm r 22m -r nm x 22m ;

A1=r11mr22m-x11mx22m-r12mr21m+x12mx21m;A 1 = r 11m r 22m -x 11m x 22m -r 12m r 21m + x 12m x 21m ;

B1=r11mx22m+x11mr22m-r12mr21m-x12mr21m;B 1 = r 11m x 22m + x 11m r 22m -r 12m r 21m -x 12m r 21m ;

r0m, x0m - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления источника входного высокочастотного сигнала генератора в режиме усиления на двух частотах ωm=2πfm;r 0m , x 0m - set values of the real and imaginary components of the resistance of the source of the input high-frequency signal of the generator in the amplification mode at two frequencies ω m = 2πf m ;

ωm=2πfm;ω m = 2πf m ;

m=1, 2 - номер частоты;m = 1, 2 - frequency number;

rнm, xнm - заданные значения действительной составляющей сопротивления нагрузки на двух частотах;r nm , x nm - the specified values of the real component of the load resistance at two frequencies;

r11m, x11m, r12m, x12m, r21m, x21m, r22m, x22m - заданные суммарные значения действительных и мнимых составляющих элементов смешанной матрицы Н трехполюсного нелинейного элемента при заданной амплитуде постоянного напряжения и соответствующих действительных и мнимых составляющих элементов смешанной матрицы H цепи внешней обратной связи h11m=r11m+jx11m, h12m=r12m+jx12m, h21m=r21m+jx21m, h22m=r22m+jx22m на заданных частотах;r 11m , x 11m , r 12m , x 12m , r 21m , x 21m , r 22m , x 22m are the set total values of the real and imaginary components of the mixed matrix H of the three-pole nonlinear element for a given amplitude of the constant voltage and the corresponding real and imaginary components mixed matrix H of the external feedback circuit h 11m = r 11m + jx 11m , h 12m = r 12m + jx 12m , h 21m = r 21m + jx 21m , h 22m = r 22m + jx 22m at given frequencies;

k=1, 2 - индекс, характеризующий соответствующие номера реактивных двухполюсников с сопротивлениями X1m, X2m;k = 1, 2 is an index characterizing the corresponding numbers of reactive two-terminal networks with resistances X 1m , X 2m ;

X3m, X4m - заданные равные между собой значения сопротивлений третьего и четвертого двухполюсников схемы согласующего четырехполюсника в виде каскадно-соединенных двух обратных Г-образных соединений четырех реактивных двухполюсников на заданных частотах.X 3m , X 4m - given equal values of the resistance of the third and fourth two-terminal circuits matching four-terminal in the form of cascade-connected two inverse L-shaped connections of four reactive two-terminal networks at given frequencies.

Сущность изобретения поясняется с помощью следующих чертежей:The invention is illustrated using the following drawings:

На фиг.2 показана структурная схема заявляемого устройства.Figure 2 shows the structural diagram of the inventive device.

На фиг.3 приведена структурная схема согласующего реактивного четырехполюсника, входящего в заявляемое устройство.Figure 3 shows the structural diagram of the matching reactive quadrupole included in the inventive device.

На фиг.4. приведена схема реактивного двухполюсника, реализующего второй и третий двухполюсники согласующего реактивного четырехполюсника в виде каскадно-соединенных двух обратных Г-образных соединений четырех реактивных двухполюсников (показанных на фиг.3).In figure 4. a diagram of a reactive dvukhpolosnykh, realizing the second and third dvukhpolosnykh matching dvukhpolosnykh in the form of cascade-connected two reverse L-shaped connections of four reactive dvukhpolosnykh (shown in figure 3).

Заявляемое устройство (фиг.2), реализующее заявляемый способ, содержит трехполюсный нелинейный элемент (VT) 1 с известными элементами смешанной матрицы HVT (где элементы матрицы h 11 m V T = r 11 m V T + j x 11 m V T

Figure 00000019
, h 12 m V T = r 12 m V T + j x 12 m V T
Figure 00000020
, h 21 m V T = r 21 m V T + j x 21 m V T
Figure 00000021
, h 22 m V T = r 22 m V T + j x 22 m V T
Figure 00000022
) на заданных частотах генерируемых сигналов m (m=1, 2 - номер частоты), подключенный к источнику постоянного напряжения (Е0) 2 и соединенный по высокой частоте с цепью внешней обратной связи (ОС) по последовательно-параллельной схеме (входы соединены последовательно, а выходы - параллельно), выполненной в виде произвольного четырехполюсника 14, сформированного в общем случае на двухполюсниках с комплексными сопротивлениями.The inventive device (figure 2) that implements the inventive method contains a three-pole nonlinear element (VT) 1 with known elements of a mixed matrix H VT (where the matrix elements h eleven m V T = r eleven m V T + j x eleven m V T
Figure 00000019
, h 12 m V T = r 12 m V T + j x 12 m V T
Figure 00000020
, h 21 m V T = r 21 m V T + j x 21 m V T
Figure 00000021
, h 22 m V T = r 22 m V T + j x 22 m V T
Figure 00000022
) at given frequencies of the generated signals m (m = 1, 2 is the frequency number) connected to a constant voltage source (E 0 ) 2 and connected at high frequency to an external feedback (OS) circuit in a parallel-parallel circuit (inputs are connected in series , and the outputs are parallel), made in the form of an arbitrary four-terminal 14, formed in the general case on two-terminal with complex resistances.

При этом VT 1 и четырехполюсник 14 как единый узел каскадно включены по высокой частоте между выходом реактивного четырехполюсника (РЧ) 12 и нагрузкой, которая выполнена в виде первого двухполюсника 13 с комплексным сопротивлением zн (где zнm=rнm+jxнm).In this case, VT 1 and the four-terminal 14 as a single unit are cascaded at a high frequency between the output of the reactive four-terminal (RF) 12 and the load, which is made in the form of the first two-terminal 13 with complex resistance z n (where z nm = r nm + jx nm ).

К входу РЧ 12 в поперечную цепь подключен второй двухполюсник 11 с комплексным сопротивлением z0 (где z0m=r0m+jx0m) на заданных частотах, имитирующий сопротивление источника высокочастотных колебаний, возникающих при включении источника постоянного напряжения 2 в момент скачкообразного изменения амплитуды его напряжения в режиме генерации.A second two-terminal 11 with a complex resistance z 0 (where z 0m = r 0m + jx 0m ) is connected to the input of the RF 12 into the transverse circuit at given frequencies, simulating the resistance of the source of high-frequency oscillations that occur when the DC voltage source 2 is turned on at the moment of its amplitude voltage in generation mode.

Причем РЧ 12 выполнен в виде каскадно-соединенных двух обратных Г-образных соединений четырех реактивных двухполюсников с сопротивлениями X1m 15, X2m 16, X3m 17, X4m 18 на заданных частотах m (фиг.3). Синтез генератора (выбор значений сопротивлений X1m, X2m) и схемы формирования этих двухполюсников в виде последовательно соединенных параллельного контура из элементов с параметрами L1k, C1k и произвольного реактивного двухполюсника с сопротивлением xkm, (фиг.4) осуществлен по критерию обеспечения баланса амплитуд и баланса фаз путем реализации равенства нулю знаменателя коэффициента передачи устройства генерации в режиме усиления одновременно на заданных частотах генерируемых сигналов при постоянной амплитуде постоянного напряжения. Для упрощения формул для сопротивлений X1m, X2m сопротивления X3m, X4m были взяты равными друг другу.Moreover, the RF 12 is made in the form of cascade-connected two reverse L-shaped connections of four reactive two-terminal networks with resistances X 1m 15, X 2m 16, X 3m 17, X 4m 18 at given frequencies m (Fig. 3). The synthesis of the generator (the choice of resistance values X 1m , X 2m ) and the scheme for the formation of these two-terminal circuits in the form of series-connected parallel circuit of elements with parameters L 1k , C 1k and an arbitrary reactive two-terminal with resistance x km (Fig. 4) was carried out according to the criterion of ensuring amplitude balance and phase balance by implementing the equalization of the denominator of the transmission coefficient of the generation device in the amplification mode simultaneously at the given frequencies of the generated signals at a constant amplitude of constant voltage . To simplify the formulas for the resistances X 1m , X 2m, the resistances X 3m , X 4m were taken equal to each other.

Произвольный четырехполюсник 14 тоже характеризуется известными значениями элементов смешанной матрицы HOC на заданных частотах m:An arbitrary quadripole 14 is also characterized by the known values of the elements of the mixed matrix H OC at given frequencies m:

h 11 m O C = r 11 m O C + j x 11 m O C

Figure 00000023
, h 12 m = r 12 m O C + j x 12 m O C
Figure 00000024
, h 21 m O C = r 21 m O C + j x 21 m O C
Figure 00000025
; h 22 m O C = r 22 m O C + j x 22 m O C
Figure 00000026
. h eleven m O C = r eleven m O C + j x eleven m O C
Figure 00000023
, h 12 m = r 12 m O C + j x 12 m O C
Figure 00000024
, h 21 m O C = r 21 m O C + j x 21 m O C
Figure 00000025
; h 22 m O C = r 22 m O C + j x 22 m O C
Figure 00000026
.

Выбор сопротивлений четырехполюсника 14 можно осуществлять произвольно или исходя из каких-либо других физических соображений. В данном изобретении значения сопротивлений комплексных двухполюсников четырехполюсника 14 выбираются из условий физической реализуемости. В режиме генерации источник входного высокочастотного сигнала отключается, и вместо него устанавливается короткозамыкающая перемычка.The selection of the resistance of the four-terminal 14 can be carried out arbitrarily or on the basis of any other physical considerations. In this invention, the resistance values of the complex two-terminal networks of the four-terminal network 14 are selected from the conditions of physical feasibility. In the generation mode, the input source of the high-frequency signal is turned off, and a short-circuit jumper is installed instead.

Заявляемое устройство функционирует следующим образом.The inventive device operates as follows.

При включении источника постоянного напряжения 2 в силу скачкообразного изменения амплитуды во всей цепи возникают колебания, спектр которых занимает весь частотный радиодиапазон. Амплитуды этих колебаний быстро затухают. Однако, благодаря наличию внешней обратной связи и в силу указанного выбора значений сопротивлений X1m, X2m второго и третьего двухполюсников согласующего РЧ 12 и схем формирования этих двухполюсников, обратная связь становится положительной, что эквивалентно возникновению в цепи отрицательного сопротивления (r21 или r12), которое компенсирует потери во всей цепи одновременно на двух заданных частотах. Поэтому амплитуды колебаний с заданными частотами усиливаются до определенных уровней и затем ограничиваются. Благодаря этому, колебания с заданными двумя частотами усиливаются до момента увеличения амплитуд этих колебаний до уровня, при котором амплитуда выходит за пределы квазилинейного участка проходной вольт-амперной характеристики. Наступает стационарный режим.When you turn on the constant voltage source 2 due to the abrupt change in the amplitude in the entire circuit oscillations occur, the spectrum of which occupies the entire frequency radio frequency range. The amplitudes of these oscillations decay quickly. However, due to the presence of external feedback and due to the indicated choice of the resistance values X 1m , X 2m of the second and third two-terminal circuits of the matching RF 12 and the circuits for the formation of these two-terminal circuits, the feedback becomes positive, which is equivalent to the appearance of negative resistance in the circuit (r 21 or r 12 ), which compensates for losses in the entire circuit simultaneously at two given frequencies. Therefore, the oscillation amplitudes with given frequencies are amplified to certain levels and then limited. Due to this, the oscillations with the given two frequencies are amplified until the amplitudes of these oscillations increase to a level at which the amplitude goes beyond the quasilinear portion of the passage of the current-voltage characteristic. There is a stationary mode.

Окончательно в результате взаимодействия сигналов на двух частотах с нелинейным элементом в режиме генерации возникают продукты нелинейного взаимодействия с комбинационными частотами:Finally, as a result of the interaction of signals at two frequencies with a nonlinear element in the generation mode, products of nonlinear interaction with combination frequencies arise:

ωn=Iω1±Kω2,ω n = Iω 1 ± Kω 2 ,

где I, K=0, 1, 2…where I, K = 0, 1, 2 ...

Докажем возможность реализации указанных свойств.Let us prove the feasibility of implementing these properties.

Исходными также являются зависимости элементов смешанной матрицы HVT трехполюсного нелинейного элемента и матрицы HOC цепи обратной связи от частоты, которые можно определить по известным (например, измеренным или рассчитанным) элементам соответствующих матриц сопротивлений, проводимостей или передачи:The initial ones are also the dependences of the elements of the mixed matrix H VT of the three-pole nonlinear element and the matrix H OC of the feedback circuit on the frequency, which can be determined by the known (for example, measured or calculated) elements of the corresponding resistance, conductivity or transmission matrices:

h 11 V T = r 11 V T + j x 11 V T

Figure 00000027
, h 12 V T = r 12 V T + j x 12 V T
Figure 00000028
, h 21 V T = r 21 V T + j x 21 V T
Figure 00000029
, h 22 V T = r 22 V T + j x 22 V T
Figure 00000030
. h eleven V T = r eleven V T + j x eleven V T
Figure 00000027
, h 12 V T = r 12 V T + j x 12 V T
Figure 00000028
, h 21 V T = r 21 V T + j x 21 V T
Figure 00000029
, h 22 V T = r 22 V T + j x 22 V T
Figure 00000030
.

h 11 O C = r 11 O C + j x 11 O C

Figure 00000031
, h 12 O C = r 12 O C + j x 12 O C
Figure 00000032
, h 21 O C = r 21 O C + j x 21 O C
Figure 00000033
, h 22 O C = r 22 O C + j x 22 O C
Figure 00000034
. h eleven O C = r eleven O C + j x eleven O C
Figure 00000031
, h 12 O C = r 12 O C + j x 12 O C
Figure 00000032
, h 21 O C = r 21 O C + j x 21 O C
Figure 00000033
, h 22 O C = r 22 O C + j x 22 O C
Figure 00000034
.

При последовательно-параллельном соединении четырехполюсников элементы их матриц складываются. Суммарные зависимости элементов матриц Н цепи прямой передачи в виде нелинейного элемента и цепи обратной связи от частоты:With a series-parallel connection of the four-terminal network, the elements of their matrices add up. The total dependences of the elements of the matrices H of the direct transmission circuit in the form of a nonlinear element and feedback circuit on frequency:

h11=r11+jx11, h12=r12+jx12, h21=r21+jx21, h22=r22+jx22,h 11 = r 11 + jx 11 , h 12 = r 12 + jx 12 , h 21 = r 21 + jx 21 , h 22 = r 22 + jx 22 ,

где размерности элементов матрицы H следующие:where the dimensions of the elements of the matrix H are as follows:

h11 - сопротивление;h 11 is the resistance;

h12 - безразмерный;h 12 is dimensionless;

h21 - безразмерный;h 21 is dimensionless;

h22 - проводимость.h 22 - conductivity.

Общая смешанная матрица Н нелинейного элемента (VT) 1 и четырехполюсника цепи ОС и соответствующая ей классическая матрица передачи:The general mixed matrix H of the nonlinear element (VT) 1 and the four-terminal circuit of the OS circuit and the corresponding classical transmission matrix:

H = | h 11 h 12 h 21 h 22 | ; A = | | h | h 21 h 11 h 21 h 22 h 21 1 h 21 | , ( 1 )

Figure 00000035
H = | h eleven h 12 h 21 h 22 | ; A = | - | h | h 21 h eleven h 21 - h 22 h 21 one h 21 | , ( one )
Figure 00000035

где |h|=h11h22-h12h21.where | h | = h 11 h 22 -h 12 h 21 .

Для варианта каскадного соединения транзистора между реактивным четырехполюсником и нагрузкой (фиг.2) четырехполюсник описывается матрицей передачи:For a variant of a cascade connection of a transistor between a reactive four-terminal and a load (Fig. 2), the four-terminal is described by a transfer matrix:

A 1 = d | α j β j γ 1 | , ( 2 )

Figure 00000036
A one = d | α j β j γ one | , ( 2 )
Figure 00000036

где α = a d

Figure 00000037
; β = b d
Figure 00000038
; γ = c d
Figure 00000039
;Where α = a d
Figure 00000037
; β = b d
Figure 00000038
; γ = c d
Figure 00000039
;

а, b, с, d - элементы классической матрицы передачи.a, b, c, d - elements of the classical transmission matrix.

Общая нормированная классическая матрица передачи генератора получается путем перемножения матриц передачи (2) и (1) с учетом условий нормировки:The general normalized classical generator transfer matrix is obtained by multiplying the transfer matrices (2) and (1) taking into account normalization conditions:

A о б щ = | ( α | h | + j β h 22 ) h 21 z н z 0 ( α h 11 + j β ) h 21 1 z 0 z н ( h 22 + j γ | h | ) h 21 z 0 z н ( 1 + j γ h 11 ) h 21 z 0 z н | . ( 3 )

Figure 00000040
A about b u = | - ( α | h | + j β h 22 ) h 21 z n z 0 ( α h eleven + j β ) h 21 one z 0 z n - ( h 22 + j γ | h | ) h 21 z 0 z n ( one + j γ h eleven ) h 21 z 0 z n | . ( 3 )
Figure 00000040

Используя известную связь элементов матрицы рассеяния с элементами классической матрицы передачи (Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. М.: Связь, 1971. С.34-36) и матрицу передачи (3), с учетом условий нормировки получим выражение для коэффициента передачи генератора в режиме усиления:Using the well-known connection between the elements of the scattering matrix and the elements of the classical transmission matrix (Feldstein A.L., Yavich L.R. Synthesis of four-terminal and eight-terminal devices on a microwave. M: Communication, 1971. P. 34-36) and a transmission matrix (3), taking into account the normalization conditions, we obtain the expression for the gain of the generator in amplification mode:

S 21 = 2 h 21 z 0 z н [ ( h 11 | h | z н ) ( α + j γ z 0 ) + ( z 0 + j β ) ( 1 z н h 22 ) ] d . ( 4 )

Figure 00000041
S 21 = 2 h 21 z 0 z n [ ( h eleven - | h | z n ) ( α + j γ z 0 ) + ( z 0 + j β ) ( one - z n h 22 ) ] d . ( four )
Figure 00000041

Преобразуем знаменатель коэффициента передачи и запишем его в виде, соответствующем иммитансному критерию устойчивости (Куликовский А.А. Устойчивость активных линеаризованных цепей с усилительными приборами нового типа. М - Л.: ГЭИ, 1962. 192 с.):We transform the denominator of the transmission coefficient and write it in the form corresponding to the immitance stability criterion (Kulikovsky A.A. Stability of active linearized circuits with amplifiers of a new type. M - L .: GEI, 1962. 192 p.):

z 0 + α h 11 | h | z n 1 z н h 22 + j β 1 + j γ h 11 | h | z n 1 z н h 22 = 0

Figure 00000042
, z 0 + α h eleven - | h | z n one - z n h 22 + j β one + j γ h eleven - | h | z n one - z n h 22 = 0
Figure 00000042
,

где первое слагаемое - это сопротивление z0 пассивной части генератора;where the first term is the resistance z 0 of the passive part of the generator;

второе слагаемое с учетом матриц передачи (1) и (2) - это входное сопротивление активной части генератора в виде реактивного четырехполюсника, нагруженного на входное сопротивление h 11 | h | z n 1 z н h 22

Figure 00000043
трехполюсного нелинейного элемента со смешанной матрицей (1), нагруженного на сопротивление нагрузки zn.the second term, taking into account the transfer matrices (1) and (2), is the input impedance of the active part of the generator in the form of a four-port reactive load impedance h eleven - | h | z n one - z n h 22
Figure 00000043
a three-pole nonlinear element with a mixed matrix (1), loaded on the load resistance z n .

Если это условие возникновения стационарного режима генерации записать в виде другого равенства:If this condition for the emergence of a stationary generation regime is written in the form of another equality:

1 - ( α h 11 | h | z n 1 z н h 22 + j β ) ( 1 + j γ h 11 | h | z n 1 z н h 22 ) z 0 = 0,

Figure 00000044
one - - ( α h eleven - | h | z n one - z n h 22 + j β ) ( one + j γ h eleven - | h | z n one - z n h 22 ) z 0 = 0
Figure 00000044

то его можно трактовать как условие баланса амплитуд и баланса фаз 1-KB=0 (Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М: «Дрофа», - 2006, с.383-401) для эквивалентной цепи с внешней положительной обратной связью. При этом четырехполюсники цепи обратной связи и схемы замещения трехполюсного нелинейного элемента соединяются последовательно-параллельно, а в коэффициенте передачи (4) вместо элементов матрицы HVT нелинейного элемента необходимо использовать суммы элементов этой матрицы и элементов матрицы HOC цепи обратной связи.then it can be interpreted as a condition for the balance of amplitudes and phase balance 1-KB = 0 (Gonorovsky IS Radio engineering circuits and signals. - M: "Bustard", - 2006, p. 383-401) for an equivalent circuit with an external positive feedback communication. In this case, the four-terminal circuits of the feedback circuit and the equivalent circuit of the three-pole nonlinear element are connected in series-parallel, and in the transmission coefficient (4), instead of the elements of the matrix H VT of the nonlinear element, it is necessary to use the sum of the elements of this matrix and the elements of the matrix H OC of the feedback circuit.

Для данного вида генератора и частотного модулятора коэффициент передачи цепи обратной связи В и коэффициент усиления цепи прямой передачи К определяются по формулам:For this type of generator and frequency modulator, the feedback gear ratio B and the forward link gain K are determined by the formulas:

B = 1 ( 1 + j γ h 11 | h | z n 1 z н h 22 ) d

Figure 00000045
; B = one ( one + j γ h eleven - | h | z n one - z n h 22 ) d
Figure 00000045
;

K = ( α h 11 | h | z n 1 z н h 22 + j β ) z 0 d

Figure 00000046
. K = - ( α h eleven - | h | z n one - z n h 22 + j β ) z 0 d
Figure 00000046
.

Приравняем знаменатель коэффициента передачи нулю:Equate the denominator of the transmission coefficient to zero:

[(h 11 | h | z н )(α + z 0 ) + (z 0 + ) z н h 22 ) = 0 (5)

Figure 00000047
[(h eleven - | h | z n ) (α + z 0 ) + (z 0 + ) - z n h 22 ) = 0 (5)
Figure 00000047

Разделим в (5) между собой действительную и мнимую части и получим систему двух алгебраических уравнений:We divide in (5) the real and imaginary parts and obtain a system of two algebraic equations:

( α γ x 0 ) r 11 н ( x 0 + β ) x 22 н γ r 0 x 11 н + r 0 r 22 н = 0 ; ( x 0 + β ) r 22 н + ( α γ x 0 ) x 11 н + γ r 0 r 11 н + r 0 x 22 н = 0, ( 6 )

Figure 00000048
( α - γ x 0 ) r eleven n - ( x 0 + β ) x 22 n - γ r 0 x eleven n + r 0 r 22 n = 0 ; ( x 0 + β ) r 22 n + ( α - γ x 0 ) x eleven n + γ r 0 r eleven n + r 0 x 22 n = 0 ( 6 )
Figure 00000048

где r11н=r11-A1rн+B1xн;where r 11n = r 11 -A 1 r n + B 1 x n ;

x11н=x11-B1rн-A1xн;x 11n = x 11 -B 1 r n -A 1 x n ;

r22н=1-r22rн+x22xн;r 22n = 1-r 22 r n + x 22 x n ;

x22н=-xнr22-rнx22;x 22n = -x n r 22 -r n x 22 ;

A1=r11r22-x11x22-r12r21+x12x21;A 1 = r 11 r 22 -x 11 x 22 -r 12 r 21 + x 12 x 21 ;

B1=r11x22+x11r22-r12x21+x12r21.B 1 = r 11 x 22 + x 11 r 22 -r 12 x 21 + x 12 r 21 .

Решение системы (6) имеет вид оптимальных частотных зависимостей взаимосвязей между элементами классической матрицы передачи РЧ:The solution to system (6) has the form of optimal frequency dependences of the relationships between elements of the classical RF transmission matrix:

α = ( x 0 E ) γ D ; β = F γ E x 0 , ( 7 )

Figure 00000049
α = ( x 0 - E ) γ - D ; β = F γ - E - x 0 , ( 7 )
Figure 00000049

где D = r 0 ( r 22 н 2 + x 22 н 2 ) r 11 н r 22 н + x 11 н x 22 н ;

Figure 00000050
Where D = r 0 ( r 22 n 2 + x 22 n 2 ) r eleven n r 22 n + x eleven n x 22 n ;
Figure 00000050

E = r 0 ( x 11 н r 22 н r 11 н x 22 н ) r 11 н r 22 н + x 11 н x 22 н

Figure 00000051
; E = - r 0 ( x eleven n r 22 n - r eleven n x 22 n ) r eleven n r 22 n + x eleven n x 22 n
Figure 00000051
;

F = r 0 ( r 11 н 2 + x 11 н 2 ) r 11 н r 22 н + x 11 н x 22 н

Figure 00000052
. F = - r 0 ( r eleven n 2 + x eleven n 2 ) r eleven n r 22 n + x eleven n x 22 n
Figure 00000052
.

Для отыскания оптимальных зависимостей реактивных сопротивлений двухполюсников, составляющих согласующий четырехполюсник, от частоты необходимо выбрать типовую схему четырехполюсника, найти его матрицу передачи, представить ее элементы в виде (2), определенные таким образом коэффициенты α, β, γ подставить в (7) и решить полученную систему уравнений относительно некоторых двух параметров реактивного согласующего четырехполюсника.To find the optimal dependences of the reactance of the two-terminal circuits that make up the matching four-terminal network, it is necessary to select a typical four-terminal scheme, find its transmission matrix, present its elements in the form (2), substitute the coefficients α, β, γ thus defined in (7) and solve the resulting system of equations with respect to some two parameters of the reactive matching quadripole.

Здесь приводится решение задачи синтеза для типовой схемы в виде каскадно-соединенных обратных двух Г-образных звеньев (фиг.3):Here is a solution to the synthesis problem for a typical circuit in the form of cascade-connected inverse two L-shaped links (figure 3):

X 1 = X 4 3 D + ( Q x 0 4 E ) X 4 2 + [ r 0 2 4 F x 0 E + Q ( x 0 + E ) ] X 4 + F ( Q x 0 ) X 4 2 + ( E Q ) X 4 + F ; X 2 = X 4 [ 2 F X 4 2 D + X 4 ( 3 E Q ) ] ( 1 + D ) X m 2 2 E X 4 F ; ( 8 ) X 3 = X 4 , г д е Q = ± r 0 2 X 4 2 D + 4 ( F + E X 4 ) .

Figure 00000053
X one = X four 3 D + ( Q - x 0 - four E ) X four 2 + [ r 0 2 - four F - x 0 E + Q ( x 0 + E ) ] X four + F ( Q - x 0 ) X four 2 + ( E - Q ) X four + F ; X 2 = X four [ 2 F - X four 2 D + X four ( 3 E - Q ) ] ( one + D ) X m 2 - 2 E X four - F ; ( 8 ) X 3 = X four , g d e Q = ± - r 0 2 - X four 2 D + four ( F + E X four ) .
Figure 00000053

Реализация оптимальных аппроксимирующих функций частотных зависимостей сопротивлений двухполюсников (8) может быть осуществлена различными способами, например, с помощью метода интерполяции путем отыскания значений параметров выбранных реактивных двухполюсников, при которых их сопротивления на заданных частотах совпадают с оптимальными. Значения параметров остальных двухполюсников могут быть выбраны произвольно или из обеспечения каких-либо других условий. Здесь приводится пример построения этих двухполюсников для двух частот интерполяции, которые использовались для синтеза рассматриваемых вариантов генераторов.The implementation of the optimal approximating functions of the frequency dependences of the two-terminal resistances (8) can be carried out in various ways, for example, using the interpolation method by finding the values of the parameters of the selected reactive two-pole, at which their resistances at the given frequencies coincide with the optimal. The values of the parameters of the remaining two-terminal devices can be chosen arbitrarily or from providing any other conditions. Here is an example of the construction of these two-terminal networks for two interpolation frequencies that were used to synthesize the considered alternatives of the generators.

Параллельный колебательный контур из элементов с параметрами L1k, C1k, последовательно соединенный с произвольным реактивным двухполюсником с сопротивлением xkm (фиг.4):A parallel oscillatory circuit of elements with parameters L 1k , C 1k , connected in series with an arbitrary reactive two-terminal with resistance x km (figure 4):

ω m L 1 k 1 ω m 2 L 1 k C 1 k + x k m = X k m , m = 1, 2 ; L 1 k = ( ω 1 2 - ω 2 2 ) ( x k 1 - X k 1 ) ( X k 2 x k 2 ) ω 1 ω 2 [ ω 1 ( x k 1 - X k 1 ) + ω 2 ( X k 2 - x k 2 ) ] ; ( 9 ) C 1 k = ω 2 ( x k 1 - X k 1 ) + ω 1 ( X k 2 - x k 2 ) ( X k 2 - x k 2 ) ( x k 1 - X k 1 ) ( ω 1 2 ω 2 2 ) .

Figure 00000054
ω m L one k one - ω m 2 L one k C one k + x k m = X k m , m = one, 2 ; L one k = ( ω one 2 - ω 2 2 ) ( x k one - X k one ) ( X k 2 - x k 2 ) ω one ω 2 [ ω one ( x k one - X k one ) + ω 2 ( X k 2 - x k 2 ) ] ; ( 9 ) C one k = ω 2 ( x k one - X k one ) + ω one ( X k 2 - x k 2 ) ( X k 2 - x k 2 ) ( x k one - X k one ) ( ω one 2 - ω 2 2 ) .
Figure 00000054

При k=1 имеем значения параметров для первого двухполюсника, а при k=2 для второго двухполюсника схемы в виде двух каскадно-соединенных обратных Г-образных звеньев. Индекс m необходимо ввести в обозначения и других явным образом зависящих от частоты величин.For k = 1, we have parameter values for the first two-terminal network, and for k = 2 for the second two-terminal circuit in the form of two cascade-connected inverse L-shaped links. The index m must be introduced into the notation and other explicitly frequency-dependent quantities.

Реализация оптимальных аппроксимаций частотных характеристик параметров согласующего четырехполюсника (6) и (7) с помощью (8) обеспечивает реализацию условия согласования, баланса амплитуд и баланса фаз одновременно на двух заданных частотах.The implementation of optimal approximations of the frequency characteristics of the parameters of the matching quadrupole (6) and (7) with the help of (8) provides the implementation of the matching condition, amplitude balance and phase balance simultaneously at two given frequencies.

В результате взаимодействия сигналов на двух частотах с нелинейным элементом возникают дополнительные продукты нелинейного взаимодействия с комбинационными частотами:As a result of the interaction of signals at two frequencies with a nonlinear element, additional products of nonlinear interaction with combination frequencies arise:

ωn=Iω1±Kω2,ω n = Iω 1 ± Kω 2 ,

где I, K=0, 1, 2….where I, K = 0, 1, 2 ....

Предлагаемые технические решения имеют изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций (выполнение цепи внешней обратной связи в виде произвольного четырехполюсника, соединенного с трехполюсным нелинейным элементом по последовательно-параллельной схеме, включения трехполюсного нелинейного элемента и цепи обратной связи как единого узла между выходом реактивного четырехполюсника и нагрузкой, выполнение нагрузки в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, подключение к входу реактивного четырехполюсника в поперечную цепь второго двухполюсника с комплексным сопротивлением, которое имитирует сопротивление источника входного высокочастотного сигнала генератора в режиме усиления (фиг.2), выполнение реактивного четырехполюсника в виде двух каскадно-соединенных обратных Г-образных звеньев из четырех реактивных двухполюсников (фиг.3), выбор частотных характеристик первого и второго двухполюсников этой схемы, формирование их схем в указанном виде (фиг.4), выбор значений их параметров из условия обеспечения стационарного режима генерации на двух частотах при неизменном состоянии нелинейного трехполюсного элемента, обеспечивает одновременно формирование (генерацию) высокочастотных сигналов на заданных частотах.The proposed technical solutions have an inventive step, since it does not explicitly follow from the published scientific data and the known technical solutions that the claimed sequence of operations (execution of an external feedback circuit in the form of an arbitrary four-terminal connected to a three-pole nonlinear element in a series-parallel circuit, including a three-pole nonlinear feedback element and circuit as a single unit between the output of the reactive four-terminal network and the load; ki in the form of the first two-terminal with complex resistance, connecting to the input of the reactive four-terminal in the transverse circuit of the second two-terminal with complex resistance, which simulates the resistance of the source of the input high-frequency signal of the generator in amplification mode (figure 2), the implementation of the reactive four-terminal in the form of two cascade-connected inverse L-shaped links from four reactive two-terminal circuits (Fig. 3), the choice of frequency characteristics of the first and second two-terminal circuits of this circuit, the formation of their circuit in the above form (4), the choice of values of parameters of the conditions for ensuring a stationary lasing at two frequencies at a constant state of the nonlinear three-pole element provides both the formation (generation) of high frequency signals at predetermined frequencies.

Предлагаемые технические решения практически применимы, так как для их реализации могут быть использованы серийно выпускаемые промышленностью трехполюсные нелинейные элементы (транзисторы или лампы), реактивные элементы, сформированные в заявленные схемы реактивных двухполюсников (фиг.4). Значения параметров индуктивностей и емкостей этих схем могут быть однозначно определены с помощью математических выражений, приведенных в формуле изобретения.The proposed technical solutions are practically applicable, since for their implementation three-pole non-linear elements (transistors or lamps) commercially available by the industry, reactive elements formed in the claimed schemes of reactive two-pole can be used (FIG. 4). The values of the parameters of the inductances and capacitances of these circuits can be uniquely determined using mathematical expressions given in the claims.

Технико-экономическая эффективность заявляемого устройства заключается в одновременном обеспечении генерации высокочастотного сигнала на двух заданных частотах за счет выбора схем и значений параметров двух реактивных двухполюсников согласующего четырехполюсника по критерию обеспечения условий баланса фаз и амплитуд на этих частотах при неизменном состоянии нелинейного трехполюсного элемента, что с учетом нелинейного взаимодействия позволяет формировать сложные сигналы и создавать средства радиосвязи, функционирующие на заданном количестве радиоканалов при заданных частотных характеристиках всех остальных двухполюсников и четырехполюсников.The technical and economic efficiency of the claimed device consists in simultaneously ensuring the generation of a high-frequency signal at two predetermined frequencies due to the choice of circuits and parameter values of two reactive two-terminal devices of the matching four-terminal network according to the criterion of ensuring the conditions of phase balance and amplitudes at these frequencies with the non-linear state of a three-pole element unchanged, which, taking into account nonlinear interaction allows you to generate complex signals and create radio communications that operate on a given the number of radio channels for a given frequency response of all other two-terminal and four-terminal.

Claims (2)

1. Способ генерации высокочастотных сигналов, включающий преобразование энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, взаимодействие высокочастотного сигнала с цепью прямой передачи, выполненной из трехполюсного нелинейного элемента и четырехполюсника, нагрузкой и цепью внешней обратной связи, выполнение условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемых высокочастотных сигналов, условий согласования цепи прямой передачи с нагрузкой и условий согласования нагрузки с управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, отличающийся тем, что четырехполюсник выполняют реактивным, в качестве цепи внешней обратной связи используют другой, произвольный четырехполюсник, подключенный к трехполюсному нелинейному элементу по последовательно-параллельной схеме, трехполюсный нелинейный элемент и цепь внешней обратной связи как единый узел каскадно включают между выходом реактивного четырехполюсника и нагрузкой, нагрузку выполняют в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, ко входу реактивного четырехполюсника в поперечную цепь подключают второй двухполюсник с комплексным сопротивлением, имитирующим сопротивление источника сигнала генератора в режиме усиления; производят выбор значений параметров реактивного четырехполюсника из условия обеспечения стационарного режима генерации в виде равенства нулю знаменателя коэффициента передачи в режиме усиления одновременно на всех заданных частотах генерируемых высокочастотных сигналов при неизменной амплитуде источника постоянного напряжения в соответствии со следующими математическими выражениями:
α=(-E+x0m)γ-D;
β=Fγ-E-x0m,
где α = a d ,
Figure 00000055
β = b d -
Figure 00000056
оптимальные значения отношении соответствующих элементов классической матрицы передачи на заданных частотах;
γ = c d -
Figure 00000057
заданные отношения соответствующих элементов классической матрицы передачи на заданных частотах;
а, b, с, d - элементы классической матрицы передачи;
D = r 0 m ( r н m 2 + x 22 н m 2 ) r 11 н m r 22 н m + x 11 н m x 22 н m ;
Figure 00000058

E = r 0 m ( x 11 н m r 22 н m r 11 н m x 22 н m ) r 11 н m r 22 н m + x 11 н m x 22 н m ;
Figure 00000059

F = r 0 m ( r 11 н m 2 + x 11 н m 2 ) r 11 н m r 22 н m + x 11 н m x 22 н m ;
Figure 00000060

r11нm=r11m-A1rнm+B1xнm;
x11нm=x11m-B1rнm+A1xнm;
r22нm=1-r22mrнm+x22mxнm;
x22нm=-xнmr22m-rнmx22m;
A1=r11mr22m-x11mx22m-r12mr21m+x12mx21m;
B1=r11mx22m-x11mr22m-r12mx21m+x12mr21m;
r0m, x0m - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления источника входного высокочастотного сигнала генератора в режиме усиления на заданном количестве частот;
rнm, xнm - заданные значения действительной и мнимой составляющей сопротивления нагрузки на заданном количестве частот;
r11m, x11m, r12m, x12m, r21m, x21m, r22m, x22m - заданные суммарные значения действительных и мнимых составляющих элементов смешанной матрицы Н трехполюсного нелинейного элемента при заданной амплитуде постоянного напряжения и соответствующих действительных и мнимых составляющих элементов смешанной матрицы Н цепи внешней обратной связи h11m=r11m+jx11m, h12m=r12m+jx12m, h21m=r21m+jx21m, h22m=r22m+jx22m на заданных частотах;
m=1, 2,…N - номера частот;
используя полученные значения параметров реактивного четырехполюсника, на заданном количестве частот одновременно выполняют условия возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, а также условия согласования цепи прямой передачи с нагрузкой и нагрузки с управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента.
1. The method of generating high-frequency signals, including converting the energy of a constant voltage source into the energy of a high-frequency signal, the interaction of a high-frequency signal with a direct transmission circuit made of a three-pole nonlinear element and a four-terminal, load and external feedback circuit, the fulfillment of the excitation conditions in the form of a balance of amplitudes and balance phases determining respectively the amplitude and frequency of the generated high-frequency signals, the conditions for matching the direct transmission circuit with the load Oh and the conditions for matching the load with the control electrode of a three-pole non-linear element, characterized in that the four-terminal is reactive, another, arbitrary four-terminal connected to a three-pole non-linear element in a series-parallel circuit, a three-pole non-linear element and an external feedback circuit are used as an external feedback circuit communications as a single node cascade between the output of the reactive four-terminal and the load, the load is performed in the form of the first two-terminal with complex resistance, to the input of the reactive four-terminal in the transverse circuit connect the second two-terminal with complex resistance, simulating the resistance of the signal source of the generator in amplification mode; the parameters of the reactive four-terminal network are selected from the conditions for ensuring the stationary generation mode in the form of equal to zero the denominator of the transmission coefficient in the amplification mode simultaneously at all given frequencies of the generated high-frequency signals with a constant amplitude of the constant voltage source in accordance with the following mathematical expressions:
α = (- E + x 0m ) γ-D;
β = Fγ-Ex 0m ,
Where α = a d ,
Figure 00000055
β = b d -
Figure 00000056
optimal values of the ratio of the corresponding elements of the classical transmission matrix at given frequencies;
γ = c d -
Figure 00000057
predetermined relations of the corresponding elements of the classical transmission matrix at predetermined frequencies;
a, b, c, d - elements of the classical transmission matrix;
D = r 0 m ( r n m 2 + x 22 n m 2 ) r eleven n m r 22 n m + x eleven n m x 22 n m ;
Figure 00000058

E = - r 0 m ( x eleven n m r 22 n m - r eleven n m x 22 n m ) r eleven n m r 22 n m + x eleven n m x 22 n m ;
Figure 00000059

F = - r 0 m ( r eleven n m 2 + x eleven n m 2 ) r eleven n m r 22 n m + x eleven n m x 22 n m ;
Figure 00000060

r 11nm = r 11m -A 1 r nm + B 1 x nm ;
x 11nm = x 11m -B 1 r nm + A 1 x nm ;
r 22nm = 1-r 22m rnm + x 22m x nm ;
x 22nm = -x nm r 22m -r nm x 22m ;
A 1 = r 11m r 22m -x 11m x 22m -r 12m r 21m + x 12m x 21m ;
B 1 = r 11m x 22m -x 11m r 22m -r 12m x 21m + x 12m r 21m ;
r 0m , x 0m - set values of the real and imaginary components of the resistance of the source of the input high-frequency signal of the generator in the amplification mode at a given number of frequencies;
r nm , x nm - the specified values of the real and imaginary component of the load resistance at a given number of frequencies;
r 11m , x 11m , r 12m , x 12m , r 21m , x 21m , r 22m , x 22m are the given total values of the real and imaginary components of the mixed matrix H of the three-pole nonlinear element for a given amplitude of the constant voltage and the corresponding real and imaginary components the mixed matrix H of the external feedback circuit h 11m = r 11m + jx 11m , h 12m = r 12m + jx 12m , h 21m = r 21m + jx 21m , h 22m = r 22m + jx 22m at given frequencies;
m = 1, 2, ... N - frequency numbers;
Using the obtained values of the parameters of the reactive four-port network, at a given number of frequencies, the excitation conditions in the form of a balance of amplitudes and phase balance are simultaneously satisfied, as well as the conditions for matching the direct transmission circuit with the load and the load with the control electrode of a three-pole nonlinear element.
2. Устройство генерации высокочастотных сигналов, содержащее источник постоянного напряжения, цепь прямой передачи из трехполюсного нелинейного элемента и четырехполюсника, нагрузку и цепь внешней обратной связи, отличающееся тем, что четырехполюсник выполнен реактивным, цепь внешней обратной связи выполнена в виде произвольного четырехполюсника, соединенного с трехполюсным нелинейным элементом по последовательно-параллельной схеме, трехполюсный нелинейный элемент и цепь внешней обратной связи как единый узел каскадно включены между выходом реактивного четырехполюсника и нагрузкой, нагрузка выполнена в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, к входу реактивного четырехполюсника в поперечную цепь подключен второй двухполюсник с комплексным сопротивлением, которое имитирует сопротивление источника входного высокочастотного сигнала генератора в режиме усиления, реактивный четырехполюсник выполнен в виде каскадно-соединенных двух обратных Г-образных соединений четырех реактивных двухполюсников с сопротивлениями X1m, Х2m, X3m, X4m, причем двухполюсники с сопротивлениями X1m, X2m сформированы в виде параллельного колебательного контура из элементов с параметрами L1k, C1k, последовательно соединенного с произвольным реактивным двухполюсником с сопротивлением xkm, а значения параметров определены из условия согласования по критерию обеспечения стационарного режима генерации на двух частотах с помощью следующих математических выражений:
L 1 k = ω 1 X k 1 x k 1 ( X k 2 x k 2 ) + ω 2 X k 2 x k 2 ( x k 1 X k 1 ) ( X k 2 x k 2 ) ( x k 1 X k 1 ) ( ω 1 2 ω 2 2 ) ;
Figure 00000061

C 1 k = ( ω 1 2 ω 2 2 ) ( x k 1 X k 1 ) ( X k 2 x k 2 ) ω 1 ω 2 [ ω 1 X k 2 x k 2 ( x k 1 X k 1 ) + ω 2 X k 1 x k 1 ( X k 2 x k 2 ) ] ;
Figure 00000062

X 1 m = X 4 m 3 D + ( Q x 0 m 4 E ) X 4 m 2 + [ r 0 2 4 F x 0 E + Q ( x 0 + E ) ] X 4 m + F ( Q x 0 m ) X 4 m 2 + ( E Q ) X 4 m + F ;
Figure 00000063

X 2 m = X 4 m [ 2 F X 4 m 2 D + X 4 m ( 3 E Q ) ] ( 1 + D ) X m 4 2 2 E X 4 m F ;
Figure 00000064

X3m=X4m;
Q = ± r 0 m 2 X 4 m 2 D + 4 ( F + E X 4 m ) ,
Figure 00000065

где D = r 0 m ( r н m 2 + x 22 н m 2 ) r 11 н m r 22 н m + x 11 н m x 22 н m ;
Figure 00000066

E = r 0 н m ( x 11 н m r 22 н m r 11 н m x 22 н m ) r 11 н m r 22 н m + x 11 н m x 22 н m ;
Figure 00000067

F = r 0 m ( r 11 н m 2 x 11 н m 2 ) r 11 н m r 22 н m + x 11 н m x 22 н m ;
Figure 00000068

r11нm=r11m-A1rнm+B1xнm;
x11нm=x11m-B1rнm-A1xнm;
r22нm=1-r22mrнm+x22mxнm;
x22нm=-xнmr22m-rнmx22m;
A1=r11mr22m-x11mx22m-r12mr21m+x12mx21m;
B1=r11mx22m+x11mr22m-r12mr21m-x12mr21m;
r0m, x0m - заданные значения действительной и мнимой составляющих сопротивления источника входного высокочастотного сигнала генератора в режиме усиления на двух частотах ωm=2πfm;
ωm=2πfm;
m=1, 2 - номер частоты;
rнm, xнm - заданные значения действительной и мнимой составляющей сопротивления нагрузки на двух частотах;
r11m, x11m, r12m, x12m, r21m, x21m, r22m, x22m - заданные суммарные значения действительных и мнимых составляющих элементов смешанной матрицы Н трехполюсного нелинейного элемента при заданной амплитуде постоянного напряжения и соответствующих действительных и мнимых составляющих элементов смешанной матрицы Н цепи внешней обратной связи h11m=r11m+jx11m, h12m=r12m+jx12m, h21m=r21m+jx21m, h22m=r22m+jx22m на заданных частотах;
k=1, 2 - индекс, характеризующий соответствующие номера реактивных двухполюсников с сопротивлениями X1m, X2m;
X3m, X4m - заданные равные между собой значения сопротивлений третьего и четвертого двухполюсников схемы согласующего четырехполюсника в виде каскадно-соединенных двух обратных Г-образных соединений четырех реактивных двухполюсников на заданных частотах.
2. A device for generating high-frequency signals, containing a constant voltage source, a direct transmission circuit of a three-pole nonlinear element and a four-terminal network, a load and an external feedback circuit, characterized in that the four-terminal network is made reactive, the external feedback circuit is made in the form of an arbitrary four-terminal connected to a three-pole a nonlinear element in a series-parallel circuit, a three-pole nonlinear element and an external feedback circuit as a single node are cascaded before the output of the reactive four-terminal and the load, the load is made in the form of the first two-terminal with complex resistance, to the input of the reactive four-terminal in the transverse circuit is connected a second two-terminal with complex resistance, which simulates the resistance of the source of the input high-frequency signal of the generator in amplification mode, the reactive four-terminal is made in the form of a cascade connected by two reverse L-shaped connections of four two-terminal reactive with resistances X 1m, X 2m, X 3m, X 4m, wherein two olyusniki with resistances X 1m, X 2m are formed as a parallel oscillatory circuit element with the parameters L 1k, C 1k, connected in series with any reactive two-pole resistance x km, and the parameter values are determined from the condition score matching ensure steady state lasing at two frequencies using the following mathematical expressions:
L one k = ω one X k one x k one ( X k 2 - x k 2 ) + ω 2 X k 2 x k 2 ( x k one - X k one ) ( X k 2 - x k 2 ) ( x k one - X k one ) ( ω one 2 - ω 2 2 ) ;
Figure 00000061

C one k = ( ω one 2 - ω 2 2 ) ( x k one - X k one ) ( X k 2 - x k 2 ) ω one ω 2 [ ω one X k 2 x k 2 ( x k one - X k one ) + ω 2 X k one x k one ( X k 2 - x k 2 ) ] ;
Figure 00000062

X one m = X four m 3 D + ( Q - x 0 m - four E ) X four m 2 + [ r 0 2 - four F - x 0 E + Q ( x 0 + E ) ] X four m + F ( Q - x 0 m ) X four m 2 + ( E - Q ) X four m + F ;
Figure 00000063

X 2 m = X four m [ 2 F - X four m 2 D + X four m ( 3 E - Q ) ] ( one + D ) X m four 2 - 2 E X four m - F ;
Figure 00000064

X 3m = X 4m ;
Q = ± - r 0 m 2 - X four m 2 D + four ( F + E X four m ) ,
Figure 00000065

Where D = r 0 m ( r n m 2 + x 22 n m 2 ) r eleven n m r 22 n m + x eleven n m x 22 n m ;
Figure 00000066

E = - r 0 n m ( x eleven n m r 22 n m - r eleven n m x 22 n m ) r eleven n m r 22 n m + x eleven n m x 22 n m ;
Figure 00000067

F = - r 0 m ( r eleven n m 2 - x eleven n m 2 ) r eleven n m r 22 n m + x eleven n m x 22 n m ;
Figure 00000068

r 11nm = r 11m -A 1 r nm + B 1 x nm ;
x 11nm = x 11m -B 1 r nm -A 1 x nm ;
r 22nm = 1-r 22m rnm + x 22m x nm ;
x 22nm = -x nm r 22m -r nm x 22m ;
A 1 = r 11m r 22m -x 11m x 22m -r 12m r 21m + x 12m x 21m ;
B 1 = r 11m x 22m + x 11m r 22m -r 12m r 21m -x 12m r 21m ;
r 0m , x 0m - set values of the real and imaginary components of the resistance of the source of the input high-frequency signal of the generator in the amplification mode at two frequencies ω m = 2πf m ;
ω m = 2πf m ;
m = 1, 2 - frequency number;
r nm , x nm - the specified values of the real and imaginary component of the load resistance at two frequencies;
r 11m , x 11m , r 12m , x 12m , r 21m , x 21m , r 22m , x 22m are the given total values of the real and imaginary components of the mixed matrix H of the three-pole nonlinear element for a given amplitude of the constant voltage and the corresponding real and imaginary components the mixed matrix H of the external feedback circuit h 11m = r 11m + jx 11m , h 12m = r 12m + jx 12m , h 21m = r 21m + jx 21m , h 22m = r 22m + jx 22m at given frequencies;
k = 1, 2 is an index characterizing the corresponding numbers of reactive two-terminal networks with resistances X 1m , X 2m ;
X 3m , X 4m - given equal values of the resistance of the third and fourth two-terminal circuits matching four-terminal in the form of cascade-connected two inverse L-shaped connections of four reactive two-terminal networks at given frequencies.
RU2011129544/07A 2011-07-15 2011-07-15 Method of generating high-frequency signals and apparatus for realising said method RU2487444C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011129544/07A RU2487444C2 (en) 2011-07-15 2011-07-15 Method of generating high-frequency signals and apparatus for realising said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011129544/07A RU2487444C2 (en) 2011-07-15 2011-07-15 Method of generating high-frequency signals and apparatus for realising said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011129544A RU2011129544A (en) 2013-01-20
RU2487444C2 true RU2487444C2 (en) 2013-07-10

Family

ID=48788443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011129544/07A RU2487444C2 (en) 2011-07-15 2011-07-15 Method of generating high-frequency signals and apparatus for realising said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2487444C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568379C1 (en) * 2014-11-18 2015-11-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Generation method of high-frequency signals and device for its implementation
RU2592463C1 (en) * 2014-12-29 2016-07-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for generation and frequency modulation of high-frequency signals and apparatus therefor
RU2592423C2 (en) * 2014-11-18 2016-07-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации High-frequency signal generation method and device for its implementation
RU2599348C2 (en) * 2014-12-17 2016-10-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of generating high-frequency signals and device therefor
RU2777751C1 (en) * 2021-07-29 2022-08-09 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for generating and frequency modulation of high-frequency signals and a device for its implementation

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3617953A (en) * 1971-03-16 1971-11-02 Canadian Patents Dev Microwave impedance matching system
US5027088A (en) * 1989-03-14 1991-06-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Signal wiring board
SU1756982A1 (en) * 1990-03-14 1992-08-23 Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова Microwave pulse former
SU1756981A1 (en) * 1990-02-16 1992-08-23 Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова Method of forming nanosecond microwave pulses
RU2137265C1 (en) * 1997-12-30 1999-09-10 Научно-исследовательский институт ядерной физики Томского политехнического университета Microwave pulse shaper
RU2248650C2 (en) * 2003-05-07 2005-03-20 Гурский Сергей Михайлович Automatic amplitude-frequency response corrector
EP1670091A1 (en) * 2003-09-30 2006-06-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric resonator, oscillator and transmitter/receiver

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3617953A (en) * 1971-03-16 1971-11-02 Canadian Patents Dev Microwave impedance matching system
US5027088A (en) * 1989-03-14 1991-06-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Signal wiring board
SU1756981A1 (en) * 1990-02-16 1992-08-23 Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова Method of forming nanosecond microwave pulses
SU1756982A1 (en) * 1990-03-14 1992-08-23 Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова Microwave pulse former
RU2137265C1 (en) * 1997-12-30 1999-09-10 Научно-исследовательский институт ядерной физики Томского политехнического университета Microwave pulse shaper
RU2248650C2 (en) * 2003-05-07 2005-03-20 Гурский Сергей Михайлович Automatic amplitude-frequency response corrector
EP1670091A1 (en) * 2003-09-30 2006-06-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric resonator, oscillator and transmitter/receiver

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОНОРОВСКИЙ И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Дрофа, 2006, с.383-401. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568379C1 (en) * 2014-11-18 2015-11-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Generation method of high-frequency signals and device for its implementation
RU2592423C2 (en) * 2014-11-18 2016-07-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации High-frequency signal generation method and device for its implementation
RU2599348C2 (en) * 2014-12-17 2016-10-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of generating high-frequency signals and device therefor
RU2592463C1 (en) * 2014-12-29 2016-07-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for generation and frequency modulation of high-frequency signals and apparatus therefor
RU2777751C1 (en) * 2021-07-29 2022-08-09 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for generating and frequency modulation of high-frequency signals and a device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2486638C1 (en) Method of generating high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU120515U1 (en) HIGH-FREQUENCY SIGNAL GENERATOR
RU2496222C2 (en) Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU2487444C2 (en) Method of generating high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU2496192C2 (en) Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU2486639C1 (en) Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU2462811C2 (en) High-frequency signal generation method, and device for its implementation
RU2599531C2 (en) Method for generating and frequency modulating high-frequency signals and respective device
RU2494527C2 (en) Method to generate high-frequency signals and device for its realisation
RU117236U1 (en) DEVICE FOR GENERATION AND FREQUENCY MODULATION OF HIGH FREQUENCY SIGNALS
RU2475934C1 (en) Method to generate high-frequency signals
RU2599352C2 (en) Method of generating high-frequency signals and device therefor
RU2595571C2 (en) Method for generating and frequency modulating high-frequency signals and respective device
RU2500066C2 (en) Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU2496221C2 (en) Method of generating high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU2568928C1 (en) Generation method of high-frequency signals and device for its implementation
RU2709602C1 (en) Method for generation of high-frequency signals and device for its implementation
RU2599348C2 (en) Method of generating high-frequency signals and device therefor
RU2698543C1 (en) Method for generation of high-frequency signals and device for its implementation
RU2592401C1 (en) High-frequency signal generation method and device for its implementation
RU2598689C2 (en) Method of generating high-frequency signals and device therefor
RU2461952C1 (en) Method for generating high-frequency signals and device for its realisation
RU2589305C1 (en) High-frequency signal generation method and device for its implementation
RU2496220C2 (en) Method of generating high-frequency signals and apparatus for realising said method
RU2592403C2 (en) High-frequency signal generation method and device for its implementation