专利名称：非对称结构正交场功率上变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及可工作于微波频率的功率上变频器，更详细地涉及改进了的非对称结构正交场功率上变频器。
正交场混频器广泛应用于微波变频电路中，典型的应用是在微波收信机中作混频应用，如把其中非线性电阻元件改换成非线性电抗元件，即一般常用的变容二极管，这样就变成发信机中常用的功率上变频器。传统的正交场混频器或功率上变频器结构是对称形式。这种对称形式对正交场阻性混频器性能影响不大，但对由非线性电抗元件变容二极管组成的正交场功率上变频器的性能影响甚大。一般情况下为提高变频器的效率，采用直接接触或调谐活塞来调谐变容管的阻抗，且在变频器前后加三螺匹配器。这种传统功率上变频器有结构复杂，可靠性低，稳定性差，调谐尖锐，功率易跌落，难以锁定等缺点。
本实用新型的目的是为了克服上述缺点，提供一种非对称结构正交场功率上变频器。
以下结合附图作详细说明。
图1是非对称结构正交场功率上变频器装置图。
图2是非对称结构正交场功率上变频器装置垂直剖面图。
图3是非对称结构正交场功率上变频器装置水平剖面图。
功率上变频器10由变频腔1、腔内装置2、可调谐管帽装置3和4以及中频输入装置5构成。功率变频器主体变频腔1是一段长为四分之一波导波长正方形金属波导管，它由分别为八分之一波导波长的本振输入段和信号输出段组成，本振场和信号场为正交形式，腔四壁11、12、13、14长度相等，均为所涉及的波段的波导宽壁长度。在本发明的一个优先选用的实例中，为使功率上变频器在X波段工作，该腔四壁均采用了BJ－100波导宽壁长度，腔中央设有互相垂直的扰动杆和中心管座，中心管座为较长较粗的金属棒21，其左侧延长一段较细且很短的补偿金属段23。它通过左右二爪头，连接二变容管6，7并通过变频腔左右二壁上的园孔与可调谐管帽装置中管帽爪头31(41)连接，以便构成微波信号通路。二可调谐管帽装置为一种非对称非接触式可调谐管帽装置，其结构相同，但长度稍异，且二活塞调谐中心设计成非对称结构，即左活塞32调谐中心偏离腔几何中心，右活塞42则靠近腔几何中心。补偿段和二活塞的作用是使二管四路参数趋于对称一致，并使本振端口和信号输出端口调谐匹配，从而使上变频器调谐不尖锐，变频效率高。这样，在传统的正交场混频器中加了一段很短的补偿段和不同调谐中心的调谐活塞之后，就成为一种非对称结构正交场功率上变频器。
扰动杆22有二个作用，其一，在腔体中频输入端口300以下部分为延长式扰动杆，起扰动本振场作用，使本振场产生与变容管6和7方向相一致的电场分量，以使二管获得本振场电场能量和加到二管的中频信号产生变频效应。扰动杆在中心管座以下部分为延长段，其目的是增加扰动杆对本振场的扰动，以便二管获得更多的本振功率。适当选择扰动杆延长段长度可使本振端口达到良好的匹配。扰动杆粗细的选择，应以不影响输出信号场为原则，在机械强度许可条件下，应尽量选择细一点，以免影响输出信号端的匹配。基于以上原因，扰动杆在中心管座上端部分较粗，下端部分较细，在本实用新型优先选用的一个实例中，扰动杆直径选为2mm，延长段直径为1.5mm。扰动杆22第二个作用，在端口300与中心管座之间部分和下端具有金属园盘的金属棒51构成中频通路，因此从端口400输入的中频信号通过中频输入装置5顺利地加到二变容管上参加变频。金属园盘与其下身腔体部分形成一电容，以旁路微波信号。介质52既起到隔离二电容极板又起到加大旁路电容的作用。绝缘介质53和中频固定座54是为固定中频杆51而设的。
3和4是两结构相同但调谐中心不同的可调谐管帽装置。其中管帽爪头31(41)和活塞外套36(46)构成管帽固定机构，管帽爪头尾部有二螺孔，用二螺钉即可将管帽爪头固定在活塞外套上，调节活塞外套螺孔的位置，即可使二变容管处于一最佳变频位置。调谐活塞32(42)、调谐螺杆33(43)、调谐弹簧35(45)、管帽爪头31(41)和活塞外套36(46)组成调谐机构。二调谐装置3和4采用非对称结构，即左调谐活塞32调谐中心相对右调谐活塞42离腔几何中心较远。调谐活塞32(42)，长度为二分之一波长，其中一半为四分之一波长卷入式同轴扼流活塞，余下一半与活塞外套组成四分之一波长同轴短路线。调谐时，只要调节螺杆33(43)即可。管帽爪头31(41)、调谐活塞32(42)、调谐螺杆33(43)、锁紧螺钉34(44)、活塞外套36(46)和锁紧螺母37(47)同时又组成活塞锁紧机构。调谐完成后，锁紧螺钉34和44、锁紧螺母37和47，即可固定调谐活塞32和42的位置。这样构成的非接触式活塞与接触式活塞相比，有稳定、可靠、调谐方便等优点。
变频腔有二个端口100和200，如100(或200)为本振输入口，则200(或100)为和频(或差频)输出口，且在一般使用情况下，本振场与中心管座正交，输出信号场(和频或差频场)与中心管座平行。端口面100和端口面200以扰动杆和中心管座所成的面为对称，亦即以对称面平分的二波导段相等。但在研制中，发现本振输入段略小于信号输出段，同样也可获得良好的效果。现为加工和装配方便，加工成对称形式。
本实用新型实施的范例——X波段非对称结构功率上变频的应用在微波发信系统中，可省掉本振输入端的三螺匹配器，而变频效率可达35％以上。因此使用非对称结构功率上变频器后，系统结构简单、稳定、可靠、变频效率高。
应当指出，本实用新型在X波段的实施例仅仅是用来说明问题的，如改变腔的尺寸和相应频段的管子，本实用新型亦可在其他感兴趣的频段上实现。
权利要求1.一种非对称结构正交场功率上变频器[10]，它包括一段正方形金属波导的变频腔[1]，腔中央互相垂直的扰动杆[22]和中心管座，可调谐管帽装置[3]，[4]以及中频输入装置[5]，扰动杆和中心管座分别置于腔的垂直中心轴线和水平中心轴线上，中心管座左右连接有二变容二极管[6]，[7]，并通过腔左右两壁上园孔与可调谐管帽装置连接，扰动杆上端与中频输入装置连接，变频腔本振输入电场和信号输出电场互相垂直，其特征在于所说的中心管座为较长较粗的金属棒[21]，其左侧延长一段较细且很短的补偿金属段[23]，所说的可调谐管帽装置中的可调谐活塞[32]，[42]的调谐中心为非对称结构，左调谐中心偏离腔几何中心，右调谐中心靠近腔几何中心，调谐活塞长度为二分之一波长，其中一半为四分之一波长卷入式同轴扼流活塞，余下一半与活塞外套[36]，[46]组成四分之一波长同轴短路线，所说的变频腔分别为八分之一波导波长的本振输入段(或略小于八分之一波导波长)和八分之一波导波长的信号输出段组成。
2.根据权利要求1所述的一种非对称结构正交场功率上变频器，其特征在于所说的可调谐管帽装置由管帽固定机构、调谐机构和活塞锁紧机构组成。
3.根据权利要求1或2所述的一种非对称结构正交场功率上变频器，其特征在于所说的扰动杆在中心管座上端部分较粗，下端部分较细。
4.根据权利要求1或2所述的一种非对称结构正交场功率上变频器，其特征在于所说变频腔的本振输入段的端口和信号输出段的端口分别端接一只三螺匹配器，或只在信号输出段的端口端接一只三螺匹配器。
专利摘要本实用新型公开了一种非对称结构正交场功率上变频器，它包括正方形金属波导变频腔，腔中央设有互相垂直的扰动杆和中心管座，中心管座左右连接有二变容二极管，并与可调谐管帽装置连接。中心管座为较长较粗的金属棒，其左侧延长一段较细且很短的补偿金属段，可调谐管帽装置中的可调谐活塞的调谐中心为非对称结构。本实用新型，调谐平坦，效率高，工作稳定。
文档编号H01P5/00GK2094804SQ91216120
公开日1992年1月29日 申请日期1991年6月10日 优先权日1991年6月10日
发明者刘兴华 申请人:浙江大学