Смеситель частот

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться для смешения и умножения частот в радиотехнической и измерительной аппаратуре. Достигаемый технический результат - расширение спектра формируемых гармоник и комбинационных частот. Смеситель частот содержит нелинейный элемент, состоящий из трех катушек индуктивности и сердечника из сверхпроводящего материала с нелинейной намагниченностью, которые погружены в охлаждающий агент криостата. 2 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для смешения и умножения частот в радиотехнической и измерительной аппаратуре.

Известен смеситель частот, содержащий последовательно соединенные источники двух синусоидальных сигналов разных частот и нелинейный элемент (Л.А.Бессонов. Нелинейные электрические цепи. - М.: Высшая школа, 1977, с.104-105).

Недостатком известного смесителя частот является узкий спектр формируемых гармоник и комбинационных частот.

Технический результат заключается в расширении спектра формируемых гармоник и комбинационных частот.

Сущность изобретения заключается в том, что в смесителе частот, содержащем нелинейный элемент, имеющий вход для источников синусоидальных сигналов разных частот, нелинейный элемент содержит первую катушку индуктивности, соединенные встречно последовательно вторую и третью катушки индуктивности, которые индуктивно связаны с первой катушкой, а одна из них связана с первой катушкой индуктивности через сердечник из сверхпроводящего материала с нелинейной намагниченностью, установленный внутри второй катушки индуктивности. Первая, вторая, третья катушки индуктивности и сердечник из сверхпроводящего материала погружены в охлаждающий агент криостата. Выводы второй и третьей катушек индуктивности являются выходом смесителя.

На фиг.1 приведена схема смесителя частот.

На фиг.2 - один из вариантов конструктивного исполнения.

Смеситель частот содержит нелинейный элемент, который состоит из первой катушки 1, второй катушки 2 и третьей катушки 3 индуктивности, сердечника 4 из сверхпроводящего материала с нелинейными магнитными свойствами, например со слабыми связями, размещенных на диэлектрическом немагнитном каркасе 5. Катушки 2 и 3 индуктивности соединены между собой встречно последовательно и связаны с первой катушкой трансформаторной связью. Сердечник 4 из сверхпроводящего материала с нелинейной намагниченностью установлен внутри второй катушки 2 индуктивности. Катушки 1, 2, 3 индуктивности и сердечник 4 погружены в криостат 6 с охлаждающим агентом 7. Выводы первой катушки I индуктивности являются входом нелинейного элемента, к которому подключены источники сигналов 8 и 9. Выводы второй и третьей катушек 2 и 3 индуктивности являются выходом смесителя частот.

Смеситель работает следующим образом.

На первую катушку 1 индуктивности подаются электрические сигналы с разными частотами, например, от двух источников 8 и 9 - синусоидальные сигналы с частотами f₁ и f₂. В результате взаимной индукции во второй и третьей катушках 2 и 3 будут индуцироваться ЭДС. Так как катушки индуктивности 2 и 3 включены встречно последовательно, выходной сигнал, снимаемый с выводов этих катушек, будет полностью определяться откликом сердечника 4, изготовленного, например, из поликристаллического высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП). В отсутствие сердечника 4 выходной сигнал будет нулевым. Ввиду сильной нелинейности намагниченности сверхпроводящего сердечника 4 в слабых (в силу сетки контактов Джозефсона между гранулами поликристалла - сетки слабых связей) и сильных магнитных полях (вследствие нелинейных магнитных свойств самих гранул, находящихся в критическом состоянии), отклик сердечника (выходной сигнал) будет иметь сложную форму. Поэтому спектр выходного сигнала имеет в своем составе совокупность гармоник, частоты которых соответствуют изменению входных частот в l, k раз, т.е. lf₁ и kf₂, а также комбинированные частоты (nf₁±mf₂), где l, k, n, m=1, 2, 3 и т.д. Смеситель частот устойчиво работает в диапазоне температур, в области которых сердечник 4 находится в сверхпроводящем состоянии (в случае керамического ВТСП типа YBa₂Cu₃O_7-δ от 0 до 92 К). При более высоких температурах окружающей среды он погружен в охлаждающий агент 7 криостата 6. Немагнитный диэлектрический каркас 5 обеспечивает размещение первой, второй и третьей катушек 1, 2, 3 относительно друг друга. Смеситель частот может использоваться как при очень малых, так и при больших токах в катушке 1 вплоть до разрушения сверхпроводящего состояния сердечника 4.

Техническое решение позволяет расширить динамический диапазон мощностей как входного, так и выходного сигналов в область малых и больших мощностей. Кроме того, расширяет спектр формируемых гармоник и комбинационных выходных частот выходных сигналов. Спектр входных и формируемых выходных частот для данного устройства составляет область от 0 до 100 МГц и более.

Смеситель частот, содержащий нелинейный элемент, имеющий вход для источников синусоидальных сигналов разных частот, отличающийся тем, что нелинейный элемент содержит первую катушку индуктивности, соединенные встречно последовательно вторую и третью катушки индуктивности, которые индуктивно связаны с первой катушкой, а одна из них связана с первой катушкой индуктивности через сердечник из сверхпроводящего материала с нелинейной намагниченностью, установленный внутри второй катушки индуктивности, причем первая, вторая, третья катушки индуктивности и сердечник из сверхпроводящего материала погружены в охлаждающий агент криостата, выводы первой катушки индуктивности являются входом нелинейного элемента, а выводы второй и третьей катушек индуктивности являются выходом смесителя.