Балансный фазовый детектор свч

 

БАЛАНСНЫЙ ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР СВЧ, содержащий первый квазиоптический резонатор, образованньй цилиндрическим корпусом, внутренняя поверхность которого покрыта слоем поглощанлдего материала, первым и вторым зеркалами , направленными своими вогнуты .ми поверхностями друг к другу и установленными перпендикулярно образующей цилиндрического корпуса на его торцах, первьй входной элемент связи , расположенный в центре первого зеркала, -первый выходной элемент связи , размещенный во втором зеркале, первьм детекторный диод, связанный с первым выходным элементом связи и подключенный к первому фильтру нижних частот, отличающий ся тем, что, с целью увеличения линейности и крутизны дискриминационной характеристики и повьшения стабильности ее переходной частоты,, в него дополнительно введены второй квазиоптический резонатор, 1здентичный первому квазиоптическому резонатору и размещенный соосно с ним, вторые входной и выходной элементы связи, размещенные соответствентю на первом и втором зеркалах второго квазиоптического резонатора, второй детекторный диод, подключенный к второму фильтру нижних частот, и диф(})еренциальный усилитель, при этом нерабочие поверхности вторых зеркал совмещены, центры первого и второго входных и выходных элементов связи расположены в одной плоскости, первый и второй выходные элементы связи выполнены в i виде идентичных сквозных щелей, смещенных от центра вторых зеркал на (Л расстояния 0,25-0,35 радиуса нх апертуры , второй входной элемент связи смещен от центра первого зеркала второго квазиоптического резонатора на расстояние 0,25-0,35 радиуса его апертуры, на вогнутой поверхности второго зеркала второго киазиоптического резонатора нанесена полоса из ;о поглощающего материала, которая ориэо ентирована вдоль диаметра апертуры 05 00 второго зеркала, перпендикулярного плоскости, в которой расположен) центры первого и второго входных и Btiiходных элементов связи, первый и второй детекторные диоды включены о серединах поперечного сечения сквозных щелей, а выходы первого и второго фильтров нижних частот подключены к входам дифференциального усилителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК,i%SU(„, зев A

3(59 Н 03 D 9 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3527 171/18-09 (22) 24.12.82 (46) 23.08.84, Бюл. N - 3 1 (72) Б.И.Макаренко, В.П.Бреславец, А.Д.Черенков, A.Ñ.×åðåïíåâ, В.В.Шмидт, В.И.Яременко и Е.И.Маслов (53) 621.376.4(088.8) (56) 1. Альтман Дж. Устройства СВЧ.

И., "Мир", 1968, с 361, рис. 8 2, 1 °

2. Техника субмиллиметровых волн.

Под ред. P.À.Âàëèòîâà. M., "Советское радио", 1.969, с. 116, рис. 1.51 (прототип). (54)(57) БАЛАНСНЫЙ ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР

СВЧ, содержащий первый квазиоптический резонатор, образованный цилиндрическим корпусом, внутренняя поверхность которого покрыта слоем поглощающего материала, первым и вторым зеркалами, направленными своими вогнуты.ми поверхностями друг к другу и установленными перпендикулярно образующей цилиндрического корпуса на его торцах, первый входной элемент связи, расположенный в центре первого зеркала, -первый выходной элемент связи, размещенный во втором зеркале, первый детекторный диод, связанный с первым выходным элементом связи и подключенный к первому фильтру нижних частот, отличающийся тем, что, с целью увеличения линейности и крутизны дискриминационной характеристики и повьппения стабильности ее переходной частоты, в него дополнительно введены второй квазиоптический резонатор, идентичный первому квазиоптическому резонатору и размещенный соосно с ним, вторые входной и выходной элементы связи, размещенные соответственно на первом и втором зеркалах второго квазиоптического резонатора, второй детекторный диод, подключенный к второму фильтру нижних частот, и дифференциальный усилитель, при этом нерабочие поверхности вторых зеркал совмещены, центры первого и второго входных и выходных элементов связи расположены в одной плоскости, первый и второй выходные элементы связи выполнены в виде идентичных сквозных щелей, смеФ щенных от центра вторых зеркал на расстояния 0,25-0,35 радиуса их апертуры, второй входной элемент связи смещен от центра первого зеркала второго квазиоптического резонатора на расстояние 0,25-0,35 радиуса его апертуры, на вогнутой поверхности второго зеркала второго квазиоптического резонатора нанесена полоса из поглощающего материала, которая ориентирована вдоль диаметра апертуры второго зеркала, перпендикулярного плоскости, в которой расположены центры первого и второго входных и выходных элементов связи, первый и второй детекторные диоды включены в серединах поперечного сечения сквозных щелей, а выходы первого и второго фильтров нижних чаcòaт подключе!Н1! к входам дифференциального усилителя.

1109868

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах автоматической подстройки частоты СВЧ диапазона радиоволн.

Известен балансный фазовый детектор СВЧ, содержащий двойной волноводный тройник, в двух плечах которого размещены детекторные диоды, подключенные через фильтры нижних частот к входам дифференциального усилителя |.1) å

Однако данное устройство имеет ограниченный диапазон рабочих частот.

Известен также балансный фазовый

15 детектор СВЧ, содержащий первый квазиоптический резонатор, образованный цилиндрическим корпусом, внутренняя поверхность которого покрыта слоем поглощающего материала первым и вто1

20 рым зеркалами, направленными своими вогнутыми поверхностями друг к другу и установленными перпендикулярно образующей цилиндрического корпуса на его торцах, входной элемент связи первого квазиоптического резонатора, расположенный в центре первого зеркала, выходной элемент связи первого квазиоптического резонатора, размещенный во втором зеркале, пер30 вый детекторный диод, связанный с выходным элементом связи первого квазиоптического резонатора и первый фильтр нижних частот, подключенный к первому детекторному диоду (21.

Недостатками известного устройства 35 являются невысокая линейность и крутизна дискриминационной характеристики, а также недостаточная стабильность положения переходной частоты дискриминационной характеристики, что 4О обусловлено формированием ее с помощью компенсирующего источника.

Цель изобретения — увеличение линейности и крутизны дискриминационной 45 характеристики и повыщение стабильности ее переходной частоты.

Цель достигается тем, что в балансный фазовый детектор СВЧ, содержащий первый квазиоптический резонатор, образованный цилиндрическим корпусом, внутренняя поверхность которого покрыта слоем поглошающего материала, первым и вторым зеркалами, направленными своими вогнутыми поверхностями друг к другу и установленными перпендикулярно образующей цилиндрического корпуса на его торцах, первый входной элемент связи, расположенный в центре первого зеркала, первый выходной эле-. мент связи, размещенный во втором зеркале, первый детекторный диод, связанный с первым выходным элементом связи и подключенный к первому фильтру нижних частот, дополнительно введены второй квазиоптический резонатор, идентичный первому квазиоптическому резонатору и размещенный соосно с ним, вторые входной и выходной элементы связи, размещенные соответственно на первом и втором зеркалах второго квазиоптического резонатора, второй детекторный диод, подключенный к второму фильтру нижних частот, и дифференциальный усилитель, при этом нерабочие поверхности вторых зеркал совмещены, центры первого и второго входных и выходных элементов связи расположены в одной плоскости, первый и второй выходные элементы связи выполнены в виде идентичных сквозных щелей, смещенных от центра вторых зеркал на расстояния 0,25-0,35 радиуса их апертуры, второй входной элемент связи смещен от центра первого зеркала второго квазиоптического резонатора на расстояние 0,25-0,35 радиуса его апертуры, на вогнутой поверхности второго зеркала второго квазиоптического резонатора нанесена полоса из поглощающего. материала, которая ориентирована вдоль диаметра апертуры второго зеркала, перпендикулярного плоскости, в которой рас" положены центры первого и второго входных и выходных элементов связи, первый и второй детекторные диоды включены в серединах поперечного сечения .сквозных щелей, а выходы первого и второго фильтров нижних частот подключены к входам дифференциального усилителя.

На фиг. 1 представлена конструкция балансного фазового детектора СВЧ, на фиг.2 (а,б) — соответственно конструкция вторых зеркал и распределение полей на апертурах вторых зеркал.

Балансный фазовый детектор СВЧ содержит первый 1 и второй 2 квазиоптические резонаторы, образованные цилиндрическим Корпусом 3 и соответственно первым 4 и вторым 5 зеркалами первого квазиоптического резонатора

1 и первым 6 и вторым 7 зеркалами второго кваэиоптического резонатора

2. Внутренняя поверхность цилиндрического корпуса 3 покрыта слоем по1109868 глощающего материала 8, например, углеродистой резины, Первые зеркала

4 и 6 имеют первый 9 и второй 10 входные элементы связи, а вторые зеркала 5 и -7 имеют первый 11 и второй

1 2 выходные элементы связи, выполненные в виде идентичных сквозных щелей.

Первое зеркало 6 закреплено в цилиндрическом корпусе 3 неподвижно, а первое зеркало 4 и вторые зеркала 5 и 7 10 могут перемещаться при первоначальной настройке по пазам 13 и 14 и фиксироваться стопорными винтами 15 и 16.

Во вторых зеркалах 5 и 7 (фиг.2,а) 15 расположены первый и второй детекторный диоды, состоящие из кристаллов полупроводника. 17, закрепленных в кристаллодержателях 18, прижимных игл

19 с иглодержателями 20, торцы кото- 20 рых покрыты слоем изоляции 21, например, эпоксидной смолы. Иглодержатели

20 с помощью винтов 22 могут перемещаться во втулках 23, изолированных пластмассовыми вставками 24. Иглодер- >5 жатели 20 через. втулки 22 электрически соединены с изолированными проводниками 25, которые подключают первый и второй детекторные диоды соответственно к первому и второму фильт- ЗО рам нижних частот (не показаны), выходы которых подключены к входам дифференциального. усилителя (не показан). На вогнутую поверхность второго зеркала 7 наклеена полоса 26 поглощающего материала.

Балансный фазовый детектор СВЧ работает следующим образом.

Опорный сигнал через первый:входной элемент 9 связи возбуждает пер- 4О вый квазиоптический резонатор 1 на типе колебаний TEM, а сравниваемый сигнал через второйвходной элемент

10 связи возбуждает второй квазиоптический резонатор 2. Расположение вто- 4 рого входного элемента связи 10 соответствует пучности колебаний типа

ТЕМ, и относительному уровню 0,7 колебаний типа ТЕМ Ч. Полоса 26 поглощающего материала находится в пучности колебаний типа ТЕМоо и в узле колебаний типа ТЕМ, что приводит к затуханию в квазйоптическом резонаторе 2 колебаний типа ТЕМщэ и обеспечивает устойчиво < н< 1бу.к ll — нне колебаний типа ТЕ 1. В конечном итоге на апертуре второго зеркала 5 первого квазиоптического резон»тора 1 устанавливается распределение поля, соответствующее типу колебаний

ТЕМ „, а на апертуре второго зерка- . ла 7 второго квазиоптического резонатора 2 устанавливается распределение поля, соответствующее типу колебаний ТЕМ1 (фиг.2б). Благодаря расположению центров первого и второго входных 9 и 10 и выходных 11 и

12 элементов связи в одной плоскости достигается единая поляризация колебаний в первом н втором квазиоптических резонаторах 1 и 2. При этом просачивание излучения через выходные элементы 11 и 12 связи из первого квазиоптического резонатора 1 во второй квазиоптический резонатор 2 не вызывает взаимного влияния, так как возбужденным типам колебаний

ТЕМ и TEM® соответствует разные расстояния между первыми и вторыми зеркалами (4 и 5) и (6 и 7) в первом

1 и втором 2 квазиоптических резонаторах.

Первый и второй детекторные диоды находятся под одновременным воздействием полей колебаний типа TEM u

TEM . При этом благодаря симмет- .

В ричности расположения первого и второго детекторных диодов относительно центра вторых зеркал 5 и 7 результирующее поле, воздействующее на первый детекторный диод, равно сумме полей колебаний типа ТЕМ и TEM а на второй детекторный диод — разности полей этих колебаний.

Следовательно, эквивалентная схема предлагаемого устройства приводится к схеме балансного фазового детектора и напряжение на выходе дифференциального усилителя пропорционально косинусу разности фаз опорного и сравниваемого гармонических колебаний.

Предлагаемое устройство позволяет значительно повысить быстродействие, устойчивость и надежность работы систем фазовой автоподстройки частоты в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн.

1109868

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ

Тираж 862

Заказ 6099/40

Подписное