Многоканальный фильтр свч на магнитостатических волнах

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в СВЧ устройствах обработки сигналов. Технический результат - повышение стабильности. В предлагаемом устройстве в качестве датчика температурной нестабильности используется генератор, в цепи обратной связи которого включен резонатор. Использование петли автоподстройки частоты позволяет получить стабильность такого генератора, равной стабильности эталонной частоты. 1 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в СВЧ устройствах обработки сигналов, например, в фильтрах на магнитостатических волнах (МСВ), фильтрах на железоиттриевых гранатах (ЖИГ).

В термостабильных СВЧ фильтрах на сферах ЖИГ [1] температурное изменение поля смещения компенсируется противоположным изменением поля анизотропии при повороте сферы ЖИГ на определенный расчетный угол в поле смещения. Однако данное устройство позволяет компенсировать температурный уход частоты настройки фильтров в ограниченном температурном интервале и не обеспечивает точности для устройств на пленках ЖИГ

В линии задержки на магнитостатических объемных волнах (МСОВ) [2], применяемой в стабилизированном генераторе, температурная стабилизация частоты настройки обеспечивается за счет компенсации отрицательного температурного коэффициента индукции постоянного смещающего магнита на основе Smlo и RARENET положительным температурным коэффициентом внутреннего магнитного поля пленки ЖИГ для МСОВ.

Устройство обладает следующими недостатками:

- трудно получить высокую точность стабилизации частоты настройки фильтра, так как она зависит от того, насколько совпадают по абсолютной величине температурный коэффициент индукции магнита и температурный коэффициент внутреннего магнитного поля пленки ЖИГ;

- возможна температурная стабилизация в узком интервале температур.

Более близким по технической сущности к предлагаемому является термостабильный фильтр [3] на сферах ЖИГ, в котором используется дополнительный ФРЭ-резонатор на сфере ЖИГ, расположенный в одном со сферами ЖИГ магнитном поле. Резонатор настроен на среднюю частоту стабилизируемого фильтра и является частотным дискриминатором (ЧД). Сигнал с выхода ЧД на сфере ЖИГ при подаче на вход эталонного радиосигнала (пилот-сигнала) используется для изменения магнитного поля при помощи петли обратной связи так, чтобы компенсировать температурный уход частоты настройки резонатора на сфере ЖИГ, а, следовательно, и частоты настройки фильтра на ЖИГ сферах. Точность стабилизации в данной работе определяется крутизной ЧД и схемой петли обратной связи, а так как в системах частотной автоподстройки всегда существует остаточная расстройка, например, для [3] она составляет ±0,5 МГц, то в устройствах такого типа невозможно получить предельную точность стабилизации.

Целью настоящего изобретения является увеличение точности температурной стабилизации частоты настройки фильтров.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве температурной стабилизации СВЧ-фильтров, состоящем из ФРЭ термостабилизируемых фильтров дополнительного ФРЭ, общей магнитной системы и схемы ФАПЧ, дополнительный ФРЭ включен в контур генератора СВЧ, частоту которого сравнивают с эталонной, например, с частотой кварцевого генератора, а сигнал рассогласования с помощью схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) используют для подстройки поля смещения так, чтобы полностью компенсировать температурный уход частоты настройки фильтра на ФРЭ и генератора с резонатором на другом ФРЭ.

На чертеже изображена блок-схема устройства температурной стабилизации СВЧ фильтров, содержащая ФРЭ стабилизируемых фильтров с входными и выходными преобразователями MCB-1; дополнительный ФРЭ-2; перестраиваемый генератор СВЧ на ФРЭ-3; постоянные SmCo (самарий кобальтовые) магниты магнитной системы - 4; смеситель - 5; фильтр - 6; усилитель - 7; умножитель - 8; фазовый детектор - 9; фильтр нижних частот - 10; усилитель постоянного тока - 11; подстроечную катушку - 12; кварцевый генератор - 13; магнитопровод - 14; полюсные наконечники - 15.

Схема работает следующим образом: за счет температурного изменения поля смещения и внутреннего поля пленки ЖИГ, являющейся ФРЭ в данном устройстве, перестраивается частота настройки фильтра на МСВ (1) и резонатора МСВ (2) генератора (3). Частоту генератора (3) в преобразователе, состоящем из смесителя (5), фильтра (6), усилителя (7), умножителя (8) понижают до частоты кварцевого генератора (13), затем на фазовом детекторе (9) преобразованную частоту сравнивают с частотой кварцевого генератора (13), а сигнал рассогласования с выхода фазового детектора (9) через фильтр нижних частот (10), усилитель постоянного тока (11) используют для управления током подстроечной катушки (12), изменяя поле смещения так, чтобы компенсировать разность частот перестраиваемого генератора (3) с резонатором МСВ (2) и температурный уход частоты настройки фильтра на МСВ (1). В примере конкретной реализации устройства температурной стабилизации фильтров СВЧ стабилизирован многоканальный фильтр частот на поверхностных магнитостатических волнах (ПМСВ) в пленках ЖИГ, размещенных в магнитной системе, включающей в себя SmCo магниты (4) с полюсными наконечниками (15), в зазоре между которыми создан градиент напряженности магнитного поля, обеспечивающий необходимый интервал частот между каналами. Катушка (12) дает возможность подстроить поле смещения, сохранив прежний градиент, в результате чего скомпенсировать одновременно различный по абсолютному значению в каждом канале температурный уход частоты на нужную величину.

Таким образом, точность стабилизации частоты настройки фильтров на МСВ в предлагаемом устройстве на несколько порядков выше уже известных, так как определяется стабильностью частоты опорного генератора. Стабильность частоты настройки восьмиканального фильтра на ПМСВ в пленках ЖИГ при использовании в качестве источника эталонной частоты кварцевого генератора была ±3·10^-8.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство № 281574 H 01 P 1/30, 1970 г.

2. J.D. Adam "Temperature stabilized Magnetostatic Wave Device", 1979, Int Microwave Symp. Proc.

3. Micriwave April 1983, p.107-109. Прототип.

Формула изобретения

Многоканальный фильтр СВЧ на магнитостатических волнах, содержащий, размещенную в магнитных полях смещения и катушки управления, на подложке пленку железоиттриевого граната, на которой размещены входные и выходные преобразователи каналов, отличающийся тем, что, с целью термостабилизации, в него дополнительно введено разомкнутое кольцо фазовой автоподстройки частоты, на разомкнутых концах которого соответственно установлены СВЧ генератор, выполненный с резонатором, и датчик сигнала ошибки, причем один из каналов фильтра подключен к СВЧ генератору и является его резонатором, а катушка управления подсоединена к выходу датчика сигнала ошибки.

РИСУНКИ