SU1760625A1

SU1760625A1 - Power combiner

Info

Publication number: SU1760625A1
Application number: SU894691402A
Authority: SU
Inventors: Леонид Николаевич Махиня; Владимир Николаевич Привалов
Original assignee: Институт технической механики АН УССР
Priority date: 1989-05-10
Filing date: 1989-05-10
Publication date: 1992-09-07

Abstract

Изобретение относитс к радиоэлектронике и предназначено дл создани источников СВЧ повышенного уровн выходной мощности. Сущность изобретени : в сумматоре мощности, содержащем отрезок 1 пр моугольного волновода, изогнутый по пространственной винтовой линии и установленный коаксиально с резонатором 2, и генераторные диоды 5, установленные кас- кадно на рассто ни х, кратных половине длины волны вдоль отрезка 1 пр моугольного волновода, и электромагнитно св занные с резонатором 2 отверсти ми св зи, выполненными в стенках отрезка 1 пр моугольного волновода и резонатора 2, с целью упрощени настройки введены аксиальный резонатору 2 тонкостенный цилиндр 3, установленный с возможностью вращени и с окнами св зи 4, которые соосны отверсти м св зи в отрезке 1 пр моугольного волновода и резонатора 2, а также установленные между диодами 5 диэлектрическа пластина 6, шлейф 7 в Е-плоскости отрезка 1 пр моугольного волновода, индуктивные штыри 8 и емкостные винты 9. 1 ил. сл СThe invention relates to radio electronics and is intended to create microwave sources with an increased level of output power. SUMMARY OF THE INVENTION: in a power combinator comprising a segment 1 of a rectangular waveguide, curved along a spatial helix and mounted coaxially with a resonator 2, and generator diodes 5 tangentially installed at distances x times half the wavelength along a segment 1 of a rectangular waveguide , and electromagnetically connected to the resonator 2 by the communication holes made in the walls of the segment 1 of the rectangular waveguide and the resonator 2, in order to simplify the adjustment, an axial resonator 2 was inserted into the thin-walled cylinder 3, rotatably mounted and with communication windows 4, which are coaxial with communication holes in section 1 of a rectangular waveguide and resonator 2, as well as a dielectric plate 6 installed between diodes 5, dielectric plate 6 in the E-plane of section 1 of a rectangular waveguide, inductive pins 8 and capacitive screws 9. 1 Il. sl C

Description

Изобретение относитс к радиоэлектронике и может быть использовано в различных устройствах СВЧ диапазона.The invention relates to electronics and can be used in various microwave devices.

Известно устройство сложени мощностей , которое содержит отрезок волновода, в поперечном сечении которого размещена возбуждающа решетка, выполненна в виде отрезков металлических стержней, к концам которых подключены генераторные полупроводниковые диоды. Питающее диоды напр жение подаетс через штыри, которые подсоединены к средней части стержней 1.It is known a power addition device which comprises a waveguide section, in the cross section of which an exciting array is placed, made in the form of segments of metal rods, to the ends of which oscillating semiconductor diodes are connected. The supply voltage is supplied through pins that are connected to the middle of the rods 1.

Известно также устройство сложени мощностей, содержащее возбуждающуюIt is also known a power addition device containing an exciting

решетку из металлических штырей с подключенными к ним диодами, при этом каждый штырь и стержень возбуждающей решетки разделены диэлектрическим слоем, расположенным в плоскост х продольного сечени волновода 2.a grid of metal pins with diodes connected to them, each pin and a core of the exciting grid being separated by a dielectric layer located in the longitudinal section planes of the waveguide 2.

Известен сумматор мощности, описанный в 3. Данный сумматор мощности содержит отрезок пр моугольного волновода, в котором между его широкими стенками размещены п пар полупроводниковых генераторных диодов, а дополнительный генераторный диод размещен между широкими стенками цилиндрического резонатора. Внутри и коаксиально со свернутым в кольч о о оThe known power adder described in 3. This power adder contains a segment of a rectangular waveguide in which n pairs of semiconductor oscillator diodes are placed between its wide walls, and an additional oscillator diode is placed between the wide walls of a cylindrical resonator. Inside and coaxially collapsed in a ring about oh oh

ND СЛND SL

цо отрезком пр моугольного волновода размещен высокодобротный цилиндрический резонатор, с которым электромагнитно через отверсти в общей стенке св заны полупроводниковые генераторные диоды.A high-quality cylindrical resonator is placed by a segment of a rectangular waveguide, with which semiconductor oscillator diodes are connected electromagnetically through holes in a common wall.

Основным общим недостатком данных сумматоров мощности вл етс недостаточно высока величина рабочей выходной мощности.The main common disadvantage of these power adders is the insufficiently high operating output power.

Наиболее близким к данному изобретению вл етс генератор СВЧ, описанный вThe closest to this invention is a microwave generator, described in

4.four.

Данное устройство содержит волновод большего сечени , который размещен вдоль волновода меньшего сечени по винтовой линии, имеющей средний диаметр, равный половине длины волны в коаксиальной линии на основной частоте генерации, и шаг, кратный длине волны в волноводе меньшего сечени на удвоенной частоте генерации, а кажда коаксиальна лини включена в волновод большего сечени в трех точках через его узкие и широкую стенки, причем рассто ние между точками включени кратно длине в нем на основной частоте генерации .This device contains a waveguide with a larger cross section, which is placed along a smaller waveguide section along a helix having an average diameter equal to half the wavelength in the coaxial line at the fundamental generation frequency, and a step multiple of the wavelength in the waveguide with a smaller section at the double generation frequency, and each A coaxial line is included in a waveguide of a larger cross section at three points through its narrow and wide walls, and the distance between the switching points is a multiple of the length at the main generation frequency.

Недостатком известного устройства вл етс трудность настройки и недостаточно высока величина выходной СВЧ мощности .A disadvantage of the known device is the difficulty of tuning and the insufficiently high output microwave power.

Цель изобретени - упрощение настройки сумматора мощности.The purpose of the invention is to simplify the setting of the power adder.

Указанна цель достигаетс тем, что в данный сумматор мощности между отрезком пр моугольного волновода и резонатором , аксиально с ним, установлен с возможностью вращени вокруг продольной оси цилиндр, в котором выполнены отверсти , соответствующие отверсти м в стенках резонатора, а между генераторными диодами, каскадно им, внутри отрезка пр моугольного волновода установлены управл емые фазовращатели, которые выполнены в виде диэлектрической пластины, установленной с возможностью перемещени перпендикул рно широкой стенке отрезка пр моугольного волновода, каскадно которой размещены в разных углах отрезка пр моугольного волновода два индуктивных штыр и два емкостных винта между ними, а между диэлектрической пластиной и емкостными винтами в Е-плоскости отрезка пр моугольного волновода включен шлейф регулируемой длины.This goal is achieved by the fact that, in this power adder, between a segment of a rectangular waveguide and a resonator, axially with it, a cylinder is installed with the possibility of rotation around a longitudinal axis, in which holes are made corresponding to openings in the walls of the resonator, , inside the segment of a rectangular waveguide, controlled phase shifters are installed, which are made in the form of a dielectric plate mounted to move perpendicularly to the wide wall of the section a rectangular waveguide, which are arranged in cascade in different corners of the segment of the rectangular waveguide, two pins and two inductive capacitive screws between them, and between the dielectric plate and the capacitive screws E-plane rectangular waveguide segment included plume adjustable length.

На чертеже схематически показан сумматор мощности в продольном разрезе.The drawing schematically shows the power adder in a longitudinal section.

Сумматор мощности содержит отрезок 1 пр моугольного волновода, который изогнут по пространственной винтовой линии и установлен коаксиально с высокодобротным перестраиваемым по частоте цилиндрическим резонатором 2.The power adder contains a segment 1 of a rectangular waveguide, which is curved along a spatial helix and installed coaxially with a high-quality tunable in frequency cylindrical resonator 2.

В промежутке между резонатором 2 и изогнутым отрезком 1 пр моугольного волповода и коаксиально по отношению к ним находитс тонкостенный цилиндр 3 с окнами св зи 4, которые наход тс соосно с отверсти ми св зи резонатора 2 и изогнутого отрезка 1 пр моугольного волновода. Цилиндр 3 имеет возможность вращатьс относительно резонатора 2 и изогнутого отрезка 1 пр моугольного волновода. В изогнутом отрезке 1 пр моугольного волновода на рассто нии, кратном половине длиныIn the gap between the resonator 2 and the curved section 1 of the rectangular waveguide and coaxially with respect to them is a thin-walled cylinder 3 with communication windows 4, which are coaxial with the communication holes of the resonator 2 and the curved section 1 of the rectangular waveguide. Cylinder 3 is able to rotate with respect to resonator 2 and curved section 1 of a rectangular waveguide. In a curved section 1 of a rectangular waveguide at a distance that is a multiple of half the length

волны наход тс полупроводниковые генераторные диоды с ОДП 5. Число окон св зи 4 равно числу полупроводниковых генераторных диодов 5. Между соседними полупроводниковыми генераторными диодами 5the waves are semiconductor generator diodes with NDC 5. The number of communication windows 4 is equal to the number of semiconductor generator diodes 5. Between adjacent semiconductor generator diodes 5

вдоль отрезка 1 пр моугольного волновода расположена диэлектрическа пластина 6, котора имеет возможность перемещатьс поперек волновода вдоль его широкой стенки , шлейф 7 в Е-плоскости, за которым наход тс расположенные по диагонали два индуктивных штыр 8, между которыми наход тс два емкостных винта 9. Рассто ние между емкостными винтами 9 может, например , быть равным Ав /2, где Ав - длина волны в волноводе; 10 - поршень перестройки по частоте резонатора 2 Выход мощности СВЧ осуществл етс через выходной фланец 11 отрезка 1 пр моугольного волновода .Along the rectangular waveguide section 1 is a dielectric plate 6, which has the ability to move across the waveguide along its wide wall, a train 7 in the E-plane, behind which are located two diameters of inductive pins 8, between which there are two capacitive screws 9. The distance between the capacitive screws 9 may, for example, be equal to Av / 2, where Av is the wavelength in the waveguide; 10 - Piston tuning by resonator frequency 2 The microwave power output is carried out through the output flange 11 of segment 1 of a rectangular waveguide.

Сумматор мощности работает следующим образом.The power adder works as follows.

При подведении к полупроводниковым генераторным диодам 5 посто нного напр жени , в них возбуждаютс колебани СВЧWhen connected to DC semiconductor generator diodes 5, microwave oscillations are excited in them.

энергии. Каждый из диодов 5 генерирует колебани СВЧ определенной мощности. Полупроводниковые генераторные диоды 5 размещены на рассто нии, кратном половине длины волны в волноводе. Размещениеenergy. Each of the diodes 5 generates microwave oscillations of a certain power. Semiconductor oscillator diodes 5 are located at a distance that is a multiple of half the wavelength in the waveguide. Accommodation

полупроводниковых генераторных диодов 5 на рассто нии, кратномАв /2 обуславливает эффективное сложение мощности СВЧ колебаний отдельных полупроводниковых генераторных диодов 5. При такомsemiconductor generator diodes 5 at a distance of a multiple of Av / 2 causes the effective addition of the microwave power of individual semiconductor generator diodes 5. With this

рассто нии между диодами 5 и учитыва наличие подстроечных элементов 6-9 энерги волны СВЧ колебаний от предыдущего диода 5 приходит к месту расположени последующего генераторного диода 5 в фазе,the distance between the diodes 5 and taking into account the presence of trimming elements 6-9, the energy of the microwave oscillation wave from the previous diode 5 comes to the location of the subsequent generator diode 5 in the phase,

соответствующей фазе волны, возбуждаемой в данном месте диодом 5. Таким образом , каждый последующий диод 5 работает в режиме, соответствующему режиму синхронизации диода внешним сигналом, а синхронизирующим сигналом будет СВЧ энерги , приход ща от предыдущего полупроводникового генераторного диода 5. Резонатор 2 вл етс внешним стабилизирующим резонатором. Дл более эффектов- ного сложени энергии СВЧ колебаний отдельных полупроводниковых генераторных диодов 5 необходимо изменение и подстройка фазы СВЧ колебаний генераторных диодов 5. Это осуществл етс при помощи диэлектрической пластины 6 и шлейфа в Е-плоскости 7. Выбор оптимального размера отверсти св зи 4 осуществл етс путем смещени и относительного взаимного поворота цилиндрического стабилизирующе- го резонатора 2, цилиндра 3 и отрезка волновода 1. Этим обеспечиваетс устойчива синхронизаци всех диодов 5 при незначительном уменьшении добротности стабилизирующего резонатора 2.corresponding to the phase of the wave excited by diode 5 in this place. Thus, each successive diode 5 operates in the mode corresponding to the synchronization mode of the diode by an external signal, and the synchronizing signal will be microwave energy coming from the previous semiconductor oscillator diode 5. Resonator 2 is external stabilizing resonator. For a more effective addition of the microwave energy of individual semiconductor generator diodes 5, it is necessary to change and adjust the phase of the microwave oscillations of the generator diodes 5. This is done using a dielectric plate 6 and a loop in the E-plane 7. The choice of the optimal size of the communication hole 4 is done by shifting and relative reciprocal rotation of the cylindrical stabilizing resonator 2, cylinder 3 and waveguide section 1. This ensures stable synchronization of all diodes 5 with a slight mind nshenii stabilizing the Q of the resonator 2.

В качестве генераторных диодов могут быть использованы диоды Ганна, лавинно- пролетные диоды и т.д.Gann diodes, avalanche-span diodes, etc. can be used as generator diodes.

Использование данного сумматора мощности позвол ет получить повышенную выходную мощность СВЧ колебаний при достаточно высокой стабильности частоты.The use of this power adder allows to obtain an increased output power of microwave oscillations at a sufficiently high frequency stability.

Claims

Invention Formula

A power adder containing a resonator is a segment of a rectangular waveguide that is curved along a helix twisted around the resonator

a longitudinal axis, generator diodes mounted at half wavelength from one another in a segment of a rectangular waveguide shorted at one end, the other end of which is the output of a power combiner, while the generator diodes are electromagnetically coupled to the resonator coupling holes made the walls of a segment of a rectangular waveguide and a resonator, characterized in that, for the purpose of simplifying the adjustment, between the segment of a rectangular waveguide and the resonator it is axially mounted with a rotatably rotatable The longitudinal axis of the injected cylinder, in which holes are made corresponding to the holes in the cavity walls, and between generator diodes cascaded inside the segment of the rectangular waveguide, inserted controlled phase shifters are installed, which are made in the form of a dielectric plate mounted with the possibility of moving perpendicularly wide wall a segment of a rectangular waveguide, which is cascaded in different angles of a segment of a rectangular waveguide, two inductive pins and two capacitive screws between E, and between the dielectric plate and the capacitive screws E-plane rectangular waveguide segment included plume adjustable length.

S

one/

Yu