Умножитель частоты

 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к устройствам преобразования частоты. Умножитель частоты содержит транзистор, в коллекторную цепь которого включен резонансный контур, последовательную цепь из катушки индуктивности и конденсатора, СВЧ кабель и диод с накоплением заряда, размещенного в возбудителе СВЧ поля, а также цепь смещения. Отличие состоит в том, что последовательно и вплотную с диодом включен не менее чем один диод с накоплением заряда, при этом анод предыдущего соединен с катодом последующего. Кроме того, параллельно кабелю со стороны цепи из катушки индуктивности и конденсатора включен конденсатор переменной емкости, при этом длина СВЧ кабеля составляет не более (0,12+m/2)λ_к, где λ_к - длина волны, соответствующая частоте входного сигнала, m = 0 или m = 1. Предложенное устройство с двумя диодами позволяет увеличить в 10 - 15 раз коэффициент преобразования мощности входного сигнала в мощность выходной гармоники. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности, к устройствам преобразования частоты и может быть использовано в квантовых стандартах частоты.

Известен умножитель частоты, в котором последовательно соединены согласующий фильтр, частотнозависимый элемент, разделительный конденсатор и ферритовый фильтр. При этом диод с накоплением заряда включен между общей точкой согласующего фильтра и частотнозависимого элемента и общим выводом устройства.

Наиболее близким техническим решением является умножитель частоты, содержащий транзистор, в коллекторную цепь которого включен контур, последовательная цепь из конденсатора, катушки индуктивности и диода с накоплением заряда, а также цепь смещения.

Умножитель частоты работает следующим образом. Контур, включенный в коллекторную цепь транзистора настроен на резонанс с умножаемой частотой. Последовательная цепь из конденсатора, катушки индуктивности и конденсаторов, включенных между корпусом устройства и выводами катушки индуктивности, согласует выходной импеданс транзистора с входным импедансом диода с накоплением заряда. Диод является генератором гармоник. Благодаря согласованию импедансов достигается наибольший коэффициент преобразования мощности сигнала транзистора в мощность выходной гармоники.

Технический результат изобретения состоит в увеличении коэффициента преобразования мощности выходной гармоники.

Для достижения указанного технического результата умножитель частоты содержит транзистор, в коллекторную цепь которого включен резонансный контур, включающий, например, катушку индуктивности и конденсатор, СВЧ кабель и диод с накоплением заряда, размещенного в возбудителе СВЧ поля, а также цепь смещения, при этом последовательно и вплотную с диодом включен не менее чем один диод с накоплением заряда так, что анод предыдущего соединен с катодом последующего.

Кроме того, параллельно кабелю со стороны цепи из катушки индуктивности включен конденсатор переменной емкости, при этом длина СВЧ кабеля составляет не более (0,12+m/2)λ_к, где λ_к- длина волны в кабеле, соответствующая частоте входного сигнала, m 0 или m 1.

На чертеже изображен умножитель частоты.

Умножитель частоты содержит транзистор 1, в коллекторную цепь которого включен контур, состоящий из катушки индуктивности 2 и конденсатора 3, последовательную цепь из катушки индуктивности 4 и конденсатора 5, СВЧ кабель 6 длиной L. Параллельно кабелю 6 со стороны конденсатора 5 включен конденсатор 7 переменной емкости и цепь смещения, состоящая из ограничительного резистора 8 и переменного резистора 9. К противоположному концу кабеля 6 последовательно включены два диода 10 и 11 с накоплением заряда, размещенные в возбудителе 12 СВЧ поля волновода 13. При этом анод предыдущего диода 10 соединен с катодом последующего 11. На входе возбудителя 12 включен четвертьволновый фильтр 14. При этом длина L кабеля 6 не более (0,12+m/2)λ_к, где λ_к- длина волны в кабеле 6, соответствующая частоте входного сигнала.

Умножитель частоты работает следующим образом.

Контур, катушку индуктивности 2 и конденсатор 3, настроен на частоту, близкую к умножаемой частоте f. Этот контур вместе с последовательной цепью из катушки индуктивности 4 и конденсатора 5, а также с конденсатором 7 и СВЧ кабелем 6 согласует выходной импеданс транзистора 1 с входным импедансом двух диодов 10 и 11 с накоплением заряда. Изменением сопротивления резистора 9 устанавливают оптимальное напряжение смещения на диодах 10 и 11. Цепь из конденсатора 7 и кабеля 6 представляет собой последовательный контур. Конденсатором 7 он настроен на частоту 2f или 3f.

При этом токи гармоник 2f или 3f оказываются замкнутыми на входе диодов 10 и 11. Это создает дополнительные условия повышения примерно в трое коэффициента преобразования мощности входного сигнала f в мощность выходной гармоники n·f. Фильтр 14 через возбудитель 12 замыкает токи гармоник в полости волновода 13. При этом достигается большая устойчивость работы диодов 10, 11.

Ограничение длины кабеля 6 не более (0,12+m/2)λ_к определяется осуществлением настройки с помощью конденсатора 7 на частоту 2f или 3f.

Предложенное устройство с двумя диодами с накоплением заряда позволяет увеличить в 10 15 раз коэффициент преобразования мощности входного сигнала в мощность выходной гармоники.

Формула изобретения

Умножитель частоты, содержащий транзистор, в коллекторную цепь которого включен резонансный контур, образованный первой катушкой индуктивности и первым конденсатором, соединенный через последовательную цепь из второй катушки индуктивности и второго конденсатора с первым концом отрезка СВЧ-кабеля, второй конец которого подключен к возбудителю СВЧ-поля, в котором установлен диод с накоплением заряда, и цепь смещения, отличающийся тем, что последовательно и вплотную с диодом с накоплением заряда включен не менее чем один дополнительный диод с накоплением заряда, при этом анод предыдущего диода соединен с катодом последующего, а параллельно первому концу отрезка СВЧ-кабеля подключен третий конденсатор переменной емкости, при этом длина отрезка СВЧ-кабеля выбрана не более (0,12-m/2)λ_к, где λ_к длина волны в отрезке СВЧ кабеля, соответствующая частоте входного сигнала, а m 0 или 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1