172731. lajstromszámú szabadalom • Szélessávú jóhatásfokú frekvenciasokszorozó
5 172731 6 csatlakozón keresztül kéről a frekvenciasokszorozó bemeneti aluláteresztő szűrőjére. Az aluláteresztő szűrő az alumíniumoxid (A1203) kerámiára párologtatott 2 mikroszalagvonalakból, továbbá a 3 távvezetékszakaszból és a 4 állítható kondenzátorból áll. Az aluláteresztő szűrő az 5 állítható kondenzátoron és a 16 rúdon keresztül közvetve kapcsolódik a 8 diódához. A 16 rúdhoz a 7 radiális tápvonalszakasz csatlakozik. Az utóbbi a bemenő jel f] frekvenciáján a diódával elektromosan közel párhuzamosan kötött kapacitásként viselkedik, míg a kimenő jel Nfj frekvenciáján a 16 rúd és a csőtápvonal fala között kis impedanciát létesít, ami a kimenő jelnek a bemenet felé való visszajutását gátolja. A dióda egyenáramú áramkörét az 5 állítható kondenzátornak a diódához csatlakozó kivezetéséhez kötött 6 ellenállás zárja, amely előállítja a rajta átfolyó egyenáram hatására a dióda előfeszültségét. A kimeneti impedancia transzformáló tulajdonságú szűrő csőtápvonalban kialakított két üregrezonátcrból áll. Az üregrezonátorokat a 17 csökkentett magasságú csőtápvonalszakasz köti össze. A dióda ebben helyezkedik el. A csökkentett magasságú csőtápvonalszakaszhoz a diódához közelebb eső oldalon a 15 állítható rövidzárral durván és a 14 állítható csappal finoman hangolható üregrezonátor csatlakozik. A csökkentett magasságú csőtápvonaiszakasz másik oldalához a 9 csatoló csapon keresztül a 10 állítható csappal hangolható üregrezonátor kapcsolódik. Ez az üregrezonátor a 18 kimeneti csatlakozó karimához all állítható csap és a 12 bot révén van csatolva. A 8 dióda rögzítését a csőtápvonal falához a 13 szorító hüvely biztosítja. A találmány szerinti megoldásnál a szélessávú és jóhatásfokú működést a bemeneti és a kimeneti áramkör megfelelő elektromos szétválasztása, a dióda szélessávú csatolása és az impedancia nagy tartományban való beállíthatósága biztosítja. A kimeneti áramkörhöz való szélessávú csatolást a diódának a csökkentett magasságú csőtápvonalszakaszban való elhelyezésével és a terhelés felé eső üregrezonátomak a 9 csatoló csapon keresztül való csatlakoztatásával oldottuk meg. A hatásfok javulásának egyik oka a szélessávú működés. Hatásfok javulást eredményez a bemeneti oldalon levő 7 radiális tápvonalszakasz is, amely gátolja a harmonikusoknak a visszajutását. További előnyt jelent a 4 és az 5 állítható kondenzátor alkalmazása a bemenő áramkörben, valamint a 10, 11 és 14 állítható csapok alkalmazása a kimenő áramkörben. Ezek teszik lehetővé az optimális hatásfokra való beállítást. A találmány szerinti frekvenciasokszorozóban a bemenő és a kimenő áramkörök veszteségmentes szétválasztása fontos szerepet játszik a sokszorozó kedvező tulajdonságainak elérésben. Ezt a szétválasztást elsősorban a 7 radiális tápvonalszakasz adja. a radiális tápvonalszakaszt úgy kell tervezni, hogy a 16 rúdnak a csőtápvonalba nyúló része és a csőtápvonal fala között az Nfi frekvencián kis, míg az f, frekvencián nagy impedanciát mutasson a dióda impedanciájához viszonyítva. A szétválasztáshoz hozzájárul a 16 rúd induktivitása is, mely további akadályt jelent a kimenő jelnek a bemenetre való visszajutása szempontjából. A kimenő áramkörben pedig a hangoló elemeket a diódától távolabb célszerű elhelyezni a kellő szétválasztás érdekében. Ugyanis ekkor a hangoló elemek nem hatnak vissza a bemenetre, mert a dióda és a hangoló elemek közötti csőtápvonalszakasz az fi frekvencián határfrekvencia alatti csillapítóként működik. Az impedancia széles tartományban való állítására a találmány szerinti megoldásban kellő számú és megfelelő elhelyezésű hangoló elemet alkalmazunk mind a bemenő, mind a kimenő áramkörben. Ezek mindegyike kívülről kezelhető. A frekvenciasokszorozónak a találmány szerinti kialakítása jól használható különböző sokszorozási számok esetén. A hatásfok javulása mindenkor azzal jár, hogy nagyobb kimenő teljesítmény érhető el így igen nagy megtakarítást kapunk, ha például két szokásos kivitelű kétszerező helyett egy találmány szerinti megoldású négyszerezőt készítünk. A találmány szerinti frekvenciasokszorozó gyakorlati megvalósításhoz olyan diódát használtunk, melynek letörési feszültsége 120V, a rétegkapacitása -6V-nál 0,4-0,7 pF, a hőellenállása 13C°/W, kapcsolási ideje 160 ps, rekombinációs ideje 60 ns volt. A frekvenciasokszoroző három változatát dolgoztuk ki az 1. és 2. ábra szerinti felépítésben. Mindháromnak a bemeneti frekvenciája 1 GHz volt. A négyszerezéssel 4 W kimenő teljesítménynél 45%-os hatásfokot, hatszorozással 3 W kimenő teljesítménynél 35%-os hatásfokot, nyolcszorozással 1,5 W kimenő teljesítménynél 20%-os hatásfokot értünk el. A találmány szerinti megoldásnál az 1. és 2. ábrákon látható kiviteltől eltérően soros vagy párhuzamos kapcsolásban egynél több dióda is alkalmazható. Ilyen esetben az áramkörrel elérhető kimenő teljesítmény nagyobb lesz, mint egy dióda alkalma zásával. További lehetséges változat az, ha a 8 diódához vagy a diódákhoz a bemeneti frekvencia valamely egészszámú többszörösére hangolt soros rezonátort vagy rezonátorokat kapcsolunk elektromosan párhuzamosan. Ez a megoldás nagyszámú sokszorozás esetén a hatásfokot javíthatja. Az egyenáramú munkapont beállítására az 1. és 2. ábrákon látható kivitelnél a 6 ellenállás szolgál. Hasonló módon több dióda alkalmazása esetén is szükséges a munkapont beállítására egy vagy több ellenállást alkalmazni. A kimenő csőtápvonalas sáváteresztő szűrőnek a diódához vagy a diódákhoz csatlakozó üregrezonátorai lehetnek a csőtápvonalban mérhető hullámhossz felénél rövidebb hosszúságúak, mivel a csőtápvonal szélesebbik oldalfalán elhelyezett hangoló csapokkal ilyen esetben is beállíthatók a kívánt frekvenciára. Az ilyen kivitel a frekvenciasokszorozó áramkörnek különböző frekvenciasávokra való beállítása szempontjából előnyös. Az 1. és 2. ábrákon látható megoldásnál a csökkentett magasságú csőtápvonalszakasz mindkét végéhez egy-egy szabványos magasságú csőtápvonalszakasz csatlakozik. Az egyik csőtápvonalszakasz a 15 állítható rövidzárban végződik, a másik csőtáp-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
