Генератор На Диоде Ганна. Волноводная Конструкция Опции

[kadet.89]

Добрый день, я занимаюсь расчетом генератора на диоде Ганна
Параметры такие: диод 3А703; частоты 9,3...9,5 ГГц
Приблизительная схема

Для генератора использую волновод 23х5 или 23х10, пока не решил что лучше. Выход должен быть 23х10, но мне советуют брать 23х5 с переходником на 23х10.
Есть несколько вопросов, на которых нигде не смог найти ответы, буду благодарен за любую помощь:
1) Мне нужно определить растояние от задней стенки на которых будут располагаться диоды, как это можно сделать? Есть такая картинка
http://s019.radikal.ru/i640/1204/1f/d286c7843000.png но вроде это совсем не то, что должно быть.
2) Рабочий диапазон диода 3А703 8,24...12,42 ГГц , значит ли это то, что мне нет смысла использовать варактор и требуемой перестройки частоты я смогу добиться с помощью изменения болтом резонансного объема, т.е. вот таким решением?:

В таком случае есть ли формулы для расчета зависимости объема от частоты?
Есть формула для расчета резонансного значения длины волны генератора:

При этом длина резонатора получается 2,215 см для волны 3,2 см. Если я ставлю варактор на 1/4λ от задней стенки и диод Ганна на 1/2λ от варактора (следуя советам и инструкциям), получится 2,4, а это уже больше. Как я понимаю под словом "длина резонатора" подразумевается не длина волновода, ведь в последствии при подключении к генератору волновода - его длина (как и объем) как бы увеличивается за счет подключенного волновода. В таком случае что же такое длина резонатора и его объем?

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 7 2012, 13:00

[EVS]

Gunn oscillator design for the 10-GHz band
Gunn Diodes at 10000 MHz

[DEM_ALEX]

Полезные статьи. На русском языке можно посмотреть книги:
Давыдова, Данюшевский Диодные генераторы и усилители СВЧ
Каганов Полупроводниковые СВЧ передатчики
Полупроводниковые СВЧ приборы под. ред. Хауэса и Моргана

1. Какая мощность генератора требуется? 703 диод заведется и в канале 23х10.
2. Варактор не требуется для такой частотной перестройке. Можно перестроить как напряжением питания диода (электронный способ), так и изменением длинны резонатора (глубины погружения штыря) все в допустимом перепаде уровня мощности генератора.
3. Длинна резонатора - это расстояние от плоскости установки диода до короткозамыкающей пластины. Определяется реактивным сопротивлением диода.

[kadet.89]

EVS, спасибо, сейчас буду смотреть.

Мощность ~10 мВт.
Как можно рассчитать зависимость частоты от погружения штыря? Как я понимаю надо вычислить объем и по нему судить?

http://s019.radikal.ru/i644/1204/9d/9b011f71279b.gif
Зависимость частоты генерируемых колебаний от напряжения для диода 3А703
Как можно растолковать этот график? Почему 2 линии а не одна. Если имеется ввиду разброс, то почему он такой несимметричный и при 8,5 В равен 0?

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 7 2012, 15:34

[Самоделкин]

Лично у меня бы возникли вопросы уточнения .
1. Для каких целей нужен этот генератор ?
а) просто генерации 9,5гГц или потом это прийдется как то модулировать или перестаивать-подстраивать ?(вот тут возможно варактор был бы не лишним ) .
б)с какой стабильностью болжен работать генератор ?
2) Какой режим работы генератора - непрерывный или импульсный .
А так в остальном все правильно все верно !

[kadet.89]

Генератор должен генерировать непрерывный сигнал с перестройкой от 9,3 до 9,5 ГГц. Относительная нестабильность частоты ∆f/f0 ≤ ±10^-6. Модуляция не нужна.
Это мой дипломный проект, раньше ничем подобным не занимался и можно сказать делаю всё вслепую. Спасибо EVS, помог разобраться с мембраной, но остальные вопросы для меня по прежнему загадка. Есть пример расчета генератора для перестройки частоты варактором. Я возможно варактор не буду рассчитывать, но тогда нужно рассчитать перестройку штырем, пока к сожалению не нашел нужных формул.

[kadet.89]

Начал расчет схемы без варактора. Может кто может подсказать как рассчитать нужный размер штыря для изменения частоты в заданных пределах?
http://s019.radikal.ru/i609/1204/96/5f5bd8066dde.png
Если я использую мембрану 'в', то она должна быть расположена четко на расстоянии l? Просто мембрана 'а' должна быть дальше l, а 'б' ближе. И какие плюсы при использовании мембраны 'в' ?

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 7 2012, 17:25

[DEM_ALEX]

по перестройке частоты:
частота колебаний генератора определяется балансом фаз. В Вашем случае он имеет вид: Bд+Вр+Вш=0, где Вд - реактивная проводимость диода Ганна, Вр - проводимость резонатора, Вш - проводимость штыря. Проводимость диода можно взять в литературе (например в тойже книге Н.С. Давыдовой, которую указывал ранее). Резонатор предстовляет собой отрезок волновода, короткозамкнутого на конце. Отсюда, знаяя его волновое сопротивление можете посчитать его входное сопротивление (например мне нравится книга Мейнке, Гундлах Радиотехнический справочник т.1), там же можете посчитать сопротивление штыря, погруженного в резонатор.
Варактор не надо рассчитывать - его надо правильно применить. Объем резонатора непричем. Резонаторы разного объема могут обеспечить генерацию на одинаковых частотах.
Почитайте книгу и все проясниться.

[Самоделкин]

[quote name='kadet.89' date='Apr 7 2012, 19:22' post='1046605']
Генератор должен генерировать непрерывный сигнал с перестройкой от 9,3 до 9,5 ГГц. Относительная нестабильность частоты ∆f/f0 ≤ ±10^-6.
--------------------------
А вот с этим вопросом возможны проблеммы . На 10гГц уход частоты подобного генератора будет где то 350кГц на градус !!! И это очень в хорошем случае . Увы ганплексеры не отличаются стабильностью частоты .

[DEM_ALEX]

На 10гГц уход частоты подобного генератора будет где то 350кГц на градус !!! И это очень в хорошем случае . Увы ганплексеры не отличаются стабильностью частоты .

Ага. Генератор выходит в свой тепловой режим минут за 40.

Вот Вам методчка с рачетом простейшего генератора на диоде Ганна.

Прикрепленные файлы

 UML_1041.pdf ( 1.78 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 319

 

[kadet.89]

Спасибо за ссылки/советы на книги и методички. Я прочитал методичку и пролистал книгу Н.С. Давыдовой. В них я не нашел ни слова о том, что диод должен быть расположен на определенном расстоянии от задней стенки, отсюда я сделал вывод, что расстояния в пределах от 1/2λ до 1/4λ должны подойти. Диафрагму решил взять емкостную т.к. о плюсах и минусах нигде не написано, но в одном из примеров я видел емкостную. Кроме того я не стал заморачиваться и рассчитал схему с варакторной перестройкой частоты. Т. ч. индуктивная мембрана из-за использования 2-х диодов не подходит.
КПД вышел для частоты 9,5 ГГц 0,484, для частоты 9,3 ГГц 0,4695 это адекватный результат или должно быть значительно меньше? Получается если диод 3А703Б, то отдаваемая в нагрузку мощность будет 0,4695*20=9,39 мВт.

[vladim117]

kadet.89, у Вас должна получиться конструкция вроде этого промышленного образца генератора на 8-11 ГГц (диод 3А723А), перестройка винтом, подстройка варактором (3А610Б), 10-30 мВт. Если захотите "препарировать" образец и сравнить свои расчеты конструкции с элементами образца, пишите на xslefni гав gmail.com

Эскизы прикрепленных изображений

 

[DEM_ALEX]

Спасибо за ссылки/советы на книги и методички. Я прочитал методичку и пролистал книгу Н.С. Давыдовой. В них я не нашел ни слова о том, что диод должен быть расположен на определенном расстоянии от задней стенки, отсюда я сделал вывод, что расстояния в пределах от 1/2λ до 1/4λ должны подойти. Диафрагму решил взять емкостную т.к. о плюсах и минусах нигде не написано, но в одном из примеров я видел емкостную. Кроме того я не стал заморачиваться и рассчитал схему с варакторной перестройкой частоты. Т. ч. индуктивная мембрана из-за использования 2-х диодов не подходит.
КПД вышел для частоты 9,5 ГГц 0,484, для частоты 9,3 ГГц 0,4695 это адекватный результат или должно быть значительно меньше? Получается если диод 3А703Б, то отдаваемая в нагрузку мощность будет 0,4695*20=9,39 мВт.

1. Думаю, что диафрагма Вам не нужна.
2. Конструкция с варикапом много сложней (и при конструировании и при защите) чем простая камера с механической перестройкой.
3. Длина резонатора примерно четверть длины волны. Это связано с распределением поля в резонаторе. В месте включения диода эл. поле должно быть максимальным.
4. Мощность определяется не так, См. методичку.
5. КПД большой если это не в процентах.

А по какой специальности Вы пишете диплом?

[Самоделкин]

Диафрагму советую оставить . Все зависит от нагрузки на которую будет нагружен генератор.
Она уменьшит влияние нагрузки на уход генератора по частоте и обеспечит хорошую настроечную характеристику . Обычно ставят LC диафрагмы .

[kadet.89]

DEM_ALEX, специальность "средства связи с подвижными объектами". В универе сейчас полный бардак, точнее запущение и дали тему, какую смогли дать, выбирать не приходилось. Из близкого по теме был года 2 назад курс про волноводы. За это время уже всё позабылось т.ч. приходится вникать в неизвестную тему. На кафедре к сожалению нету компетентных по данной теме специалистов и никто помочь там не может. Может оно и к лучшему, на защите хоть поменьше придирок будет.
Сейчас начал с 0 по методичке делать, посмотрю что будет получаться.
Если я винт, который для изменения частоты, ввинчу полностью, частота уменьшиться должна или увеличиться?

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 8 2012, 13:57

[kadet.89]

При введении емкостного штыря (до величины b/2) он вносит свою емкость Cш, аналогичную той, что вносит варактор. Я полистал литературу, которая у меня есть, но не нашел вычисление емкости которую штырь вносит. Известны все размеры штыря и его материал, т.е. мне надо вычислить Сш, при штыре введенном в волновод на 0,5. Может кому приходилось делать такие расчеты или кто знает где можно про это почитать?

Следуя совету DEM_ALEX, расчитываю проводимости штыря
http://s018.radikal.ru/i506/1204/70/cbf34e3b618f.png
Здесь мне надо λ и λв брать те, что при требуемых частотах (9,3 и 9,5) или надо брать 2,53 (при частоте 11,87 ГГц) которая получается при расчете генератора без всяких штырей и варакторов?
После того, как я найду Bд, Вр и Вш, как мне частоту узнать?

[kovigor]

Вот Вам методчка с рачетом простейшего генератора на диоде Ганна.

Хорошая методичка, спасибо. С удовольствием бы ознакомился еще с методичками этого ВУЗа по обычной полупроводниковой схемочехнике. Не поможете ?

[vladim117]

DEM_ALEX,
Если я винт, который для изменения частоты, ввинчу полностью, частота уменьшиться должна или увеличиться?

При ввинчивании настроечного диэлектрического штыря (вращение по часовой стрелке), частота генерации уменьшается и наоборот-при вывинчивании (вращение против часовой стрелки), частота -увеличивается.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[kadet.89]

vladim117, спасибо за картинки. Диоды, как я вижу, находятся на одной дистанции от задней стенки?
А вообще откуда такой девайс, продается где или снят с другого оборудования?, схемы или названия к нему не прилагалось в комплекте?
И самый главный вопрос - болтом какой перестройки частоты удается добиться? если там 2-3 ГГц, то может мне и нет смысла рассчитывать.

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 8 2012, 20:04

[DEM_ALEX]

Можно перестраивать при помощи диэлектрического штыря или металлического. Про диэлектрический уже написали. Про металлический: при погружении штыря в волновод через лямда/4 он меняет характер проводимости (можно сказать знак), то есть частота может как увеличиваться, так и уменьшаться при вкручивании.
Может Вам пойти по самому простому пути: для перестройки применить короткозымыкающий поршень. Рассчитать длину резонатора при частоте 9,3 ГГц и при 9,5 Ггц. И перестраивать при резонатор между ними.

to vladim117 интересная конструкция. Для согласования диод вынесен из пучности поля. Только греется наверно все это сильно.

to kovigor Даже незнаю чем Вам помочь. Я обычной полупроводниковой схемотехникой не занимаюсь, и поэтому не вкурсе чего у них там есть из метод. материалов. Когда сам учился весь курс мусолили усилительный каскад с ОЭ. Но это уже давно было мож что изменилось. Если Вас что-то конкретное интересует - спрашивайте мож найду.

[kovigor]

to kovigor Даже незнаю чем Вам помочь. Я обычной полупроводниковой схемотехникой не занимаюсь, и поэтому не вкурсе чего у них там есть из метод. материалов. Когда сам учился весь курс мусолили усилительный каскад с ОЭ. Но это уже давно было мож что изменилось. Если Вас что-то конкретное интересует - спрашивайте мож найду.

Интересует особенно расчет генераторов - RC, LC. Очень хотелось бы найти толковые мотод. указания ...

[DEM_ALEX]

Очень хотелось бы найти толковые мотод. указания ...

Не такого точно нет. У вех все в голове. Я давно уже собирась сделать методичку по курсовому проектированию, в которой был бы раздел по проектированию НЧ генераторов. Но времени все нет. Придится много ерунды делать в институте и работать вне института.

[vladim117]

vladim117, спасибо за картинки. Диоды, как я вижу, находятся на одной дистанции от задней стенки?
А вообще откуда такой девайс, продается где или снят с другого оборудования?, схемы или названия к нему не прилагалось в комплекте?
И самый главный вопрос - болтом какой перестройки частоты удается добиться? если там 2-3 ГГц, то может мне и нет смысла рассчитывать.

Да, диоды находятся на одной дистанции от задней стенки. Девайс до сих пор используется в устройствах радиолокации и, скорее всего, до сих пор производится. По вопросу продаж пишите в личку или по почте (адрес сообщал). Есть паспорт и схема, называется "Прибор". Выпускается настроенным на частоту 10 ГГц (30 мВт), винтом перестраивается в диапазоне частот от 8,7(20 мВт) до 11,1 ГГц (5 мВт). Это экспериментальные данные, технических условий на прибор у меня нет.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[kadet.89]

vladim117, спасибо, но думаю мне этот девайс будет не по карману.
DEM_ALEX, скажите пожалуйста, где в методичке учитывается режим работы диода. Я знаю что используется ОНОЗ, но как это учтено?

[vladim117]

vladim117, спасибо, но думаю мне этот девайс будет не по карману.

kadet.89, мне кажется, что для дипломного проекта этот прибор Вам и не нужен. Если только снять размеры и сделать демонстрационные эскизы. О цене и доставке не могу в этой теме писать, "личка" у Вас не включена, e-mail не знаю.

[DEM_ALEX]

vladim117, а есть ли такой в канале 7,2х3,4 или 5,2х2,6 ?

[Самоделкин]

При таких параматрах волновода диапазон будет совсем другой .
В НИИ ПП в томске есть подобное (это их хлеб) .

[vladim117]

vladim117, а есть ли такой в канале 7,2х3,4 или 5,2х2,6 ?

Генераторы на эти диапазоны нужно искать в НПП "Салют" (Н. Новгород), "Исток" (Фрязино) и, как верно сообщил Самоделкин,
в НИИПП (Томск). У меня с таким сечением волновода (7,2х3,4) имеется управляемый аттенюатор 31,0...37,5 ГГц, 1...20 дБ,
КСВ 1,5, Рвх.свч 2 вт. Есть также несколько упр. аттенюаторов с сечением волновода 2,4х1,2. Если интересно, пишите ЛС.

[noise1]

[quote name='vladim117' date='Apr 10 2012, 23:22' post='1047728']
Генераторы на эти диапазоны нужно искать в НПП "Салют" (Н. Новгород), "Исток" (Фрязино)

ЖИГ генераторы Краснодар. Диапазон от 1 до 37 ГГц. " Салют " и " Исток" -узкополосные.

[Dr.Drew]

ЖИГ генераторы Краснодар. Диапазон от 1 до 37 ГГц. " Салют " и " Исток" -узкополосные.

А реально, до скольки там автогенератор работает? Не поверю, что до 37 ГГц. Наверное до 10 ГГц, максимум, с последующим умножением.

[Самоделкин]

Однако диапазон 1-37 гГц !!!
Это очень и очень !!! ДГ с такой пересторойкой мне неизвестны . Похоже правда- умножение частоты . А какой у них конструктив ?
Как нагрузку подключать?

[Прим_Юрий]

А реально, до скольки там автогенератор работает? Не поверю, что до 37 ГГц. Наверное до 10 ГГц, максимум, с последующим умножением.

Приветствую уважаемых участников форума!
В параметрических усилителях в качестве генераторов накачки используются автогенераторы на диодах Ганна на частоты 36 - 39 ГГц (те, что проходили у меня ремонт). Как правило, используются вместе с аттенюаторами, в качестве развязки между генератором и нагрузкой устанавливаются вентили. В зависимости от рабочего диапазона параметрического усилителя, генераторы накачки могут иметь ступень умножения (например, 72 ГГц). Мне встречались такие генераторы только волноводной конструкции с элементами механической подстройки.
Интересно, измерял кто либо уровень фазовых шумов таких генераторов, стабилизированных кольцом ФАПЧ? Что при этом получалось?

[noise1]

Разве я сказал, что один генератор перекрывает этот диапазон? Написано ГЕНЕРАТОРЫ перекрывают диапазон.Генераторы Я2Р- ХХ.
Спектральная плотность АМ шумов, например у Я2Р-72 -гарантируется -165 дБ/Гц при отстройке 20 МГц. До 18 ГГЦ с коаксиальным выходом, выше- волновод.

Сообщение отредактировал noise1 - Apr 11 2012, 12:08

[DEM_ALEX]

Мне встречались такие генераторы только волноводной конструкции с элементами механической подстройки.

Тоже только с волноводными конструкциями работал. Но в книге видел и и микрополосковые с переходом на волновод.

[Dr.Drew]

Разве я сказал, что один генератор перекрывает этот диапазон? Написано ГЕНЕРАТОРЫ перекрывают диапазон.Генераторы Я2Р- ХХ.
Спектральная плотность АМ шумов, например у Я2Р-72 -гарантируется -165 дБ/Гц при отстройке 20 МГц. До 18 ГГЦ с коаксиальным выходом, выше- волновод.

А я и не спрашивал про это. Вопрос был к реальной максимальной частоте генерации. Пусть он имеет хоть какую полосу перестройки. 37 ГГц всяко умножением частоты получаются, ну хотя бы 18,5 ГГц на два, которые и генерятся собственно автогенератором. Но и цифра 18,5 меня смущает. Вот и справшиваю, где граница работы автогенераторной части.

[noise1]

37,50 ГГц. М31154-2. До 18 сам разбирал и настраивал, без умножения. Выше не разбирал, но разработчики говорили, что на прямую.

[Dr.Drew]

Интересно, на каких транзисторах они до таких частот дотягиваются? Похоже, на полевых - с ними можно. Что-то я сразу их исключил, вот и сомнения возникли.

[noise1]

Диоды Ганна.

[ledum]

Диоды Ганна.

Вы меня что-то совсем запутали. М41154 бш2.210.266ТУ, тема "Очерет-3" вроде были транзисторными до 18ГГц.
Добавлено. А-а-а, понял не М41154, а М31154.
У нас в Киеве на Орионе серийно делали ГЛПД на 120ГГц - у меня однокурсник на них собирал на им. Мануильского медицинские приборы.

Сообщение отредактировал ledum - Apr 13 2012, 06:31

[kadet.89]

Спасибо всем за "тематические" дискуссии. Я вижу вы все компетентные люди, помогите пожалуйста найти ответ на 2 оставшихся вопроса.
1)Я помещаю емкостной штырь (латунь, диаметр 5) На глубину 5, как вычислить его емкость?
Я нашел формулу для вычисления эквивалентной проводимости, но к сожалению мне это ничего не дает, т.к. для вычисления частоты генератора нужна емкость в пикофарада которую вносит этот штырь в схему.

Я посчитал емкость штыря допустив что это уединенный проводник.

Вышло 250 * (10^(-9)) * (0,0005 / ((18 ln(0,001 / 0,0005)) - 1)) = 1,089Ч10^-11 = 10,89 пФ, εг взял 250, т.к. точно не знаю какое оно должно быть, но при увеличении результат возрастает, а он и так уже в 10 раз больше ожидаемого. Скажите пожалуйста, это корректный рассчет?
vladim117, на скрине не очень понятно что это за диэлектрик, мне тут подсказали что это рубин... мжно это уточнить?
Я почтитал емкость для рубинового "проводника", получается 10 * (10^(-9)) * (0,0005 / ((18 ln(0,001 / 0,0005)) - 1)) = 4,35667231 Ч 10-13 = 0,435 пФ что вроде адекватно и обеспечивает нужную перестройку частоты.

2) Мне нужно рассчитать генератор для режима ОНОЗ, в предоставленных методичках и книгах нет ни слова о том как учитывать режим работы диоды и напряжение питания, подскажите, как это можно учесть если известна модель диода (3А703Б), его рабочее напряжение, емкость корпуса и индуктивность.
Это эквивалентная схема диода Ганна, по ней я рассчитал частоту (без учета всех остальных влияющих параметров), вышло 11,8 ГГц, но здесь нет зависимости от напряжения и от режима работы => расчеты неверны!?
Огромное спасибо всем, кто сможет помочь.

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 13 2012, 19:14

[vladim117]

vladim117, на скрине не очень понятно что это за диэлектрик, мне тут подсказали что это рубин... мжно это уточнить?

Штырь с виду - розовая СВЧ керамика, диаметр 4,7 мм, видимая длина 12 мм, вклеен в перестроечный винт. Из такой же керамики выполнена вставка волноводного окна.

[DEM_ALEX]

1. Если рассчитали проводимость штыря, то зная ее характер сожно посчитать величину емкости. Проводимость емкости равна омега*С. Отсюда емкость и получите.
2. Почти все диоды Ганна, которые выпускаются у нас в стране (про другие не знаю) работают в гибридном режиме. Если не ошибаюсь, то режим ОНОЗ наблюдал при малом напряжении питания (или то доменный был). Буду на работе посмотрю свои записи. Теоретически для расчета генератора Вам не важно в каком режиме будет работать диод. (только кроме пролетного - т.к. в этом случае частота колебаний определяется пролентой частотой и не зависит от параметров внешней цепи).
А с чем связано такое требование (режим ОНОЗ)?

[kadet.89]

Гибридный тоже подойдет, просто ОНОЗ выбран т.к. при нем высокий КПД получается.

[kadet.89]

DEM_ALEX, скажите пожалуйста, при расчете емкости омега - это мне надо брать частоту сигнала на которую рассчитываю генератор, или частоту которая в генераторе или что-то другое?
Если я использую волновод 23х5 то какая из схем более корректная (опуская ошибки):

Анод диода находится в углублении винта 14. Диод физически полностью не влезает и надо утопить либо анод, либо катод, но не знаю при какой конфигурации будет работать, а при какой - нет.

Я посчитал емкостную проводимость -8 401,0826
и по ней емкость (ω = 10*10^9), штырь погружен в волновод на 1/2b. Получилось -8,4010826 * 10^-7 Ф (-840108,26 пФ), почему значение выходит отрицательное, очень большое и вообще этот результат далек от адекватного?

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 16 2012, 12:20

[merkader]

Если я использую волновод 23х5 то какая из схем более корректная (опуская ошибки):
Диод физически полностью не влезает и надо утопить либо анод, либо катод, но не знаю при какой конфигурации будет работать, а при какой - нет.

Керамическая часть диода примерно 5 мм. т.е в промышленый волновод влезет, надо только заменить нижнее крепление диода на цангу, а емкость сделать коаксиальной L/2, тогда нижняя часть опустится. Опускание можно продолжить и получится класический КВП + коаксиальный генератор. У Давыдовой Н.С. такие конструкции представлены. Впрочем в Варианте 1, тоже можно обнизить конденсатор целиком (рассверлив и припаяв снизу пластину ), и вывести верний контакт диода на уровень волновода.


Как то так. Но без резонаторов Вы стабильности 10-6 не получите однозначно. Поэтому вместо закоротки следует подключить объемный резонатор (термостабильный), а частоту менять уже им, а не штырем в волноводе.

[kadet.89]

merkader, я во всём этом не разбираюсь, мне и с штырем сложно сделать "Поэтому вместо закоротки следует подключить объемный резонатор (термостабильный), а частоту менять уже им" это что?.
Спасибо за рисунок, уже свой начертил http://s019.radikal.ru/i600/1204/91/300ecf9a0a78.jpg, но ваш мне больше нравится, только при таком решении переходник на волновод 23х10 делать отдельно? или можно не делать?
Вы можете что-нибудь сказать насчет моих расчетов штыря? Я вроде всё проверил и значения подставлены верно, но похоже что результат далек от истины.

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 16 2012, 15:40

[DEM_ALEX]

1. В волноводе 23х10 диод выдаст требуемую мощность.
2. Если надо все-таки 23х5, то примерно как на рисунке. Эскиз не в масштабе, но общий смысл такой: середину диода надо разместить примерно по середине волноводе. та часть, которая на рисунке сверху должно зажиматься в цанге (через нее осуществляется теплоотвод). Ко второму контакту диодный держатель прижимается гайкой. Обязательно надо сделать опорный конденсатор. Переход с 23х5 на 32х10 так делаеть нельзя. Нужно рассчитать ступенчатый или экспоненциальный переход. (Фельдштейн, Явич, Смирнов Справочник по элементам волноводной техники)
В принципе если диод будет погружен так, как Вы нарисовали тоже будет работать, но с расчетами будет сильно разниться.
3. Можно взять диод в другом корпусе.

Уже нарисовали.

Добавлю вот что: Не мучайтесь. Если этот генератор не основная часть диплома, что возьмите в канале 23х10.
Частоту колебаний можно определить из баланса фаз: (Bд+Вр+Вшт=0) все компоненты частотно зависимые и равенство выполнится но одной частоте, которая и будет частотой генерации.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[kadet.89]

DEM_ALEX, спосибо за рисунок, но боюсь для меня такой вариант не подойдет. Мне надо в дипломе отчитаться за каждый мм. Я мог бы и на глаз начертить, но боюсь без расчетов у меня такое не примут. Думаю для меня самый простой вариант взять 23х10 и останется только штырь рассчитать.

Посмотрите пожалуйста, значения правильно ли подобраны:
λ (длина волны)= 0,03
f (частота) = 10*10^9
λв (длина волны в волноводе) = 0,0522
a (стенка а) = 0,023
b (стенка б)= 0,005
r (радиус штыря) = 0,005
l (длина штыря) = 0,0025
k = 2π/λ= 209,43951
d (смещение штыря от узкой стенки волновода)= 0,0115
Когда подставляю в формулу, выходит ерунда: -8401,0826
https://www.google.ru/search?complete/searc...uGYKXgwedj5HkCQ
bc = ωC
C = bc/ω = -8,4010826 Ч 10^-7 Ф
https://www.google.ru/search?ie=UTF-8&h...024&bih=616

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 16 2012, 16:47

[DEM_ALEX]

Надо сначала рассчитать колебательную систему без штыря. Это будет минимальная рабочая частота Вашего генераатора. При вкручивании штыря частота должна увеличиваться, поэтому берете максимальную частоту и на ней по известным проводимости диода, длинне резонатора определяете сначала проводимость штыря, а затем по ней его глубину погружения в резонатор. Проводимость емкости отрицательна, т.е. Вc = -ωC.
Вот Вам для примера два рисунка из статьи. Штырь вкручивался в узкую стенку резонатора. h - глубина погружения штыря.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[kadet.89]

А разве с увеличением емкости частота не должна уменьшаться? Ведь чем глубже я погружаю штырь, тем больше емкость.
Я емкость штыря(погруженного на 0,5b) складываю параллельно с емкостью Cг, и общая емкость увеличивается, что приводит к снижению частоты:

Если я не прав, то по какой тогда логике штырь работает?

берете максимальную частоту и на ней по известным проводимости диода, длине резонатора определяете сначала проводимость штыря

Видимо я совсем не понимаю как всё это должно работать. Получается проводимость штыря прямо зависит от внешних факторов, но не от него самого?
Сопротивление диода 3...20 Ом, отсюда я нахожу проводимость, как обратную величину
Длина резонатора l=19мм
Я следовал совету из книги Уткин Г.М. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ
Там советуется брать длину резонатора чуть больше чем надо для получения сигнала большей частоты, а потом уже уменьшать его штырем, т.е. штырь уменьшает частоту.

Штырь вкручивался в узкую стенку резонатора

, а почему в узкую?, везде ведь советуются вкручивать в широкую.

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 17 2012, 15:31

[DEM_ALEX]

Получается проводимость штыря прямо зависит от внешних факторов, но не от него самого?

Проводимость штыря зависил от его диаметра, глубины погружения, места расположения и от частоты.

Там советуется брать длину резонатора чуть больше чем надо для получения сигнала большей частоты, а потом уже уменьшать его штырем, т.е. штырь уменьшает частоту.
, а почему в узкую?, везде ведь советуются вкручивать в широкую.

Уточните в книге. При уменьшении длины резонатора происходит увеличение частоты колебаний генератора. Это следует вот из чего: расстояние от диода до короткозамкнутой стенки примерно лямда/4, т.к. в месте включения диода должен быть максимум электрического поля. При укорочении резонатора его электрическая длинна уменьшается, т.е. частота увеличивается.

А все равно куда вкручивать. Просто они по разному будут регулировать частоту. Штырь в волноводе - это реактивность, участвующая в балансе фаз.

А почему бы Вам не рассчитать длину резонатора при максимальной частоте и минимальной, которые Вам заданы. А замем сделать КЗ поршень вместо штыря, раз он не поддается. На димлом не очень хорошо выносить что плохо понимается. Поршень достаточно часто применяется.

[kadet.89]

На диплом не очень хорошо выносить что плохо понимается.

В таком случае у меня диплом будет вообще пустой.
У меня тут везде сплошные непонимания, за 15 дней надо всё доделать. Я тут по книге Уткин Г.М. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ. 1979 веду расчеты.
"Для ДГ характерно приблизительно линейное убывание Gг с ростом амплитуды колебаний при больших U. Поэтому в условиях большого разброса параметров при расчетах разумно использовать простую аппроксимацию
Генераторные свойства диода учтены на этой схеме отрицательной проводимостью GГ.
G_г (U)=S_0 (1-U/U_гр ) (3)
Где S0 – эквивалентная крутизна на малом сигнале, равная (1…2) G_Гм; Uгр≈0,7U – амплитуда колебаний, при которой Gг проходит через нуль."

Самое странное, что в обоих примерах расчета напряжения питания не учитывается и существование Gг при расчетах просто опущено. Почему так?
"Квазикоаксиальный резонанс" что это такое?

Да, пожалуй вы правы насчет поршня, это для меня будет оптимальное решение т.к. у меня для него расчеты сделаны, т.ч. остается только вопрос про напряжение и "Квазикоаксиальный резонанс"

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 17 2012, 18:10

[DEM_ALEX]

Про напряжение питания:

От него (выбора рабочей точки) зависит малосигнальная проводимость диода. Про эти вещи хорошо написано в книге Андреева В.С. Теория нелинейных электрических цепей.
Оснь кважаю книгу Уткина, но на СВЧ предпочитаю Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые передатчики и всем студентам советую.
"Квазикоаксиальный резонанс" не встречал ничего не могу сказать

[merkader]

"Поэтому вместо закоротки следует подключить объемный резонатор (термостабильный), а частоту менять уже им" это что?.

Пример со стр. 125 Давыдова Н.С., Данюшевский Ю.З.=Диодные генераторы и усилители СВЧ.=(М. Радио и связь, 1986). Для высокой стабильности резонатор следует возбуждать на типе Н01, для фильтрации типов применить поглотитель СВЧ на тыльной стороне поршня изменяюшего частоту, по примеру устройства волномеров. Так же рекомендую Царапкин Д.П. =Стабилизация частоты возбудителей радиопередатчиков СВЧ.= (М. МЭИ, 1985)

ваш мне больше нравится, только при таком решении переходник на волновод 23х10 делать отдельно? или можно не делать?

Вообще лучще при конструировании предпочтительно все элементы изготавливать по отдельности, в данном случае трансформатор сечений, пока он для вас не станет типовым отработаным элементом. Но можно и обойтись только диафрагмой связи в месте перехода.

Вы можете что-нибудь сказать насчет моих расчетов штыря? Я вроде всё проверил и значения подставлены верно, но похоже что результат далек от истины.

Увы, никогда не считал.
Вот еще конструкция стр. 112

[EVS]

Поршень достаточно часто применяется.

Поршнем навеяло ... Мой первый волноводный генератор на Ганне. Из "тумбочки", лет тридцать. Правда, на 2см. Все расчеты - полволны до поршня =2см/2=1см. Чтобы генератор на Ганне не заработал, надо очень постараться.

Думаю, для диплома, а не для проходного курсовика, стоило бы рассчитать нечто более серьезное. Что-то типа вот такого расчета объемного резонатора на предмет максимизации добротности для нужной моды в HFSS. Тут можно и диафрагмы и штыри и переходы крутить/вертеть/оптимизировать, короче - солидный труд . Нынче это модно, хотя и достаточно сомнительно с точки зрения практической пользы.

[kadet.89]

EVS, согласен что диплом должно быть круче, но для меня, человека очень далекого от этой тематики, нужно сделать хоть как то. Еслиб я для себя делал, то не заморачивался бы всеми этими расчетами, но в дипломе всё нужно чётко обосновывать. Бюрократия тормозит мир.
Кстати насчёт обоснования, нужно написать о плюсах регулировки кз поршнем вместо штыря. При поршне кпд будет больше? Я смотрю при штыре выходная мощность проседает в 2-3 раза.

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 18 2012, 13:20

[kadet.89]

Зависимость собственных частот прямоугольного резонатора 23x10 мм от длины резонатора.
Я взял кз поршень меняющий длину 16-30мм. Мне это должно дать перестройку (судя по графику) 8,27…12,36ГГц. Но я знаю что резонанс должен повторяться через каждые λ/2 т.е. график некорректен!?.
По графику все резонансы повторяются для второго обертона (H102) через 2l относительно первого (H101).
Подскажите правильно ли в таком случае ставить кз поршень на l=16-30мм, или это работать не будет?
И при l = 30 у меня получится будет 2 волны генерироваться с разными частотами? H101=8,27 и H102=11,9 ? и мне понадобится фильтр?

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 25 2012, 19:05

[DEM_ALEX]

Вы путаете типы резонаторов.
На рисунке приведены графики для прямоугольного резонатора (т.е. участок прямоугольного волновода закороченный с двух сторон. укладывается одна полуволна). В Вашем случае резонатор - это участок прямоугольного волновода замкнутый с одной стороны. Длина такого резонатора примерно равно лямда/4. укладывается 1/2 полуволны.
Расстояние од диода до КЗ поршня может дыть и 16 и 30 мм.
Две частоты генерироваться не будут (если простой волновод).
Волновод закороченный с одной стороны будет иметь реактивное входное сопротивление, которое будет повторяться через каждые половолны. Сумма этого сопротивления с реактивным сопротивлением диода будет определять частоту генерации (баланс фаз).

[kadet.89]

DEM_ALEX посчитал и результаты совпали с графиком:

Считал точно как написано в методичке (стр.48) которую вы дали в 10-ом сообщении этой темы. Эти результаты можно использовать для проектирования поршня?

Сообщение отредактировал kadet.89 - Apr 25 2012, 19:06

[DEM_ALEX]

Да можно. похоже на правду.

[kadet.89]

DEM_ALEX, извиняюсь за беспокойство в очередной раз
Мне всё таки пришлось рассчитать стабилизирующий резонатор. Использовал вашу методичку (стр 33).
При расчетах очень смущают моменты:
Для перестройки резонатора с 9 до 11 ГГц его длина должна меняться с 9,99 мм до 10,4 мм т.е. изменения фактически не осуществить подвижным поршнем и если такое сильное влияние, то разве он может быть стабильным? при нагреве резонатор ведь увеличивается.
Далее я рассчитал диаметр резонатора 4,58 см, это выходит плоская шайба, и не похожа на ту цилиндрическую форму что на изображении.
Ну и последнее что смущает - для волновода 23х10 окно связи должно быть диаметром 18,98 в задней стенке генераторного резонатора. Этот момент больше всего напрягает из-за его физической неосуществимости.
Все эти формулы очень простые и ошибок никаких нет, но результаты...
По видимому эта глава взята из книги Царапкин Д.П. Генераторы СВЧ на диоах Ганна., но ее я достать не смог.
Хотел бы узнать ваше мнение об адекватности результатов.

Сообщение отредактировал kadet.89 - May 7 2012, 15:56

[DEM_ALEX]

Это что-то не так.

Но что Вы сделали правильно, это то, что начали все проверять на соответствие физическому смыслу и приобретенному опыту.
Из своего опыта могу сказать вот что: перестройку частоты внешним стабилизирующим резонатором можно осуществлять очень небольшую. В диапазоне 3 см. она составляет десятки мегагерц (40-100 МГц в зависимости от различных факторов). Вам нужна и высокая стабильность и перестройка частоты? Можно глянуть на Ваше ТЗ?
Посмотрю на работе литературу. Если будет время отсканирую главу из Царапкина.

[kadet.89]

Тз
Частота f0 ≅ 10 ГГц с возможностью подстройки (тут надо учесть все факторы влияющие на частоту)
Мощность непрерывного сигнала Рсвч ≤ 10 мВт
Регулировка уровня сигнала ∆Np =-30дБ (уже выполнено).
Относительная нестабильность чатсоты ≤10^-6
Выход сигнала волноводный с развязкой A≥25дБ (выполнено).
Источник питания ...этот пункт тоже выполнен.
Т.е. по сути осталось только рассчитать стабильный генератор с гарантированной частотой 10 ГГц.

Поскольку я не могу предсказать какая всё-таки в результате будет частота у генератора и как будет точно влиять на него температура, время то и пытаюсь взять приближенное значение подстройки.
Может такой стабильности можно добиться и без доп. резонатора? Время поджимает и похоже что из-за отсутствия инфы придется от него отказаться.
Сегодня всё по методичке перепроверил и похоже что в методичке действительно ошибки, причем в нескольких формулах подряд.

Информацию про цилиндрические объемные резонаторы нашел только в одной книге
Х. Мейнке Радиотехнический справочник:
http://s017.radikal.ru/i408/1205/d1/7b14ed8c6a5a.gif
В случае если у меня генератор на 10ГГц, то мне и надо под нее делать резонатор? в смысле она и есть "резонансная частота" ? Т.е. я могу расчитать оптимальные размеры D и h по формулам 8.32-8.33. Но тогда появляются другие вопросы. Если связь резонаторов через мембрану с круглым отверстием, то надо его подбирать + на частоту влияют размеры самого резонатора генератора. Выходит слишком много факторов.

Может мне стоит взять генератор с длиной резонатора на λ/2, подключить к нему объемный резонатор и тоже рассчитать его размеры по той формуле под резонансную частоту λ ?. В таком случае генератор (по моему пониманию) будет генерировать λ. Затем добавить поршень меняющий высоту цилиндрического резонатора на +/-1см. Только останется неизвестным точная величина перестройки... и будет ли она достаточной.

Еще есть вариант, сделать генератор без стабилизирующего резонатора. Для регулировки частоты поставить поршень. А стабилизирующий резонатор вынести в отдельный блок:

Подобная конструкция будет работать?
http://s019.radikal.ru/i635/1205/64/6760097c0e39.gif
Вот тут подобное соединение предложено, но только не через узкую, а через широкую стенку волновода. Для меня этот вариант был бы наилучшим, но не знаю будет ли стабилизация

Сообщение отредактировал kadet.89 - May 9 2012, 01:19

[ledum]

Тз
Частота f0 ≅ 10 ГГц с возможностью подстройки (тут надо учесть все факторы влияющие на частоту)
Мощность непрерывного сигнала Рсвч ≤ 10 мВт
Регулировка уровня сигнала ∆Np =-30дБ (уже выполнено).
Относительная нестабильность чатсоты ≤10^-6
Выход сигнала волноводный с развязкой A≥25дБ (выполнено).

температурный диапазон?
Мы серийно выпускали (несколько тысяч на пару-тройку существенно разных частот) ГДГ на ДР с перестройкой чуть больше ухода от внешних воздействующих факторов. Чтобы получить нестабильность 1Е-3 (а не минус 6) на развязке стояли два вентиля, все равно, если пальцами пошевелить возле открытого конца волновода, частота менялась на полмегагерца. При этом за 1мс нестабильность должна была быть не более 1Е-11. Диапазон температур минус 60-+85 С Резонатор по температурному уходу был комплементарно-сопряженным температурному уходу ДГ. 1ррм - только зафапированый. Плюс приколы с минусом температуры (ниде минус 40 некоторые генераторы начинали шуметь) - для нормальной генерации иногда применяли термокомпенсированное питание - в стабилизаторе стоял терморезистор для повышения питания на 10-15% на минусе относительно оптимального в НУ и на плюсе.

Сообщение отредактировал ledum - May 9 2012, 09:58

[kadet.89]

ledum, Условия эксплуатации - отапливаемое помещение. Т.е. 20-25С. думаю это и требованием назвать нельзя.
Про охлаждение ничего не сказано, но рассеиваемая мощность должна быть 3-4Вт (поскольку питание 9в на 0,4А, а кпд ~ 0%, то можно сказать что вся мощность уходит в нагрев), т.е. я просто медный брусок сверху прикреплю и этого должно хватить.
Да мне собственно и не надо подобных усложнений, через 6 дней надо уже предоставить готовый вариант, а я за несколько месяцев так и не смог с этим разобраться.
ledum, быть может вы можете мне помочь? Я постом ранее привел схему, будет ли она работать? и если да, то правильно ли я понял как рассчитывать размеры резонатора?

Появилась еще одна идея - поставить резонатор на проход, т.е. генератор подключается к боковой стенке стабилизирующего резонатора, а из противоположной стороны стабилизирующего резонатора выходит волновод к нагрузке, как вот тут: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/comm...0px-Ondamtr.JPG Тоже упростило бы мне работу, но не знаю на сколько этот вариант рабочий. Мне надо достигнуть стабильности на одной частоте 10 ГГц, остальные частоты не так важны. Т.е. я поршнем подгоняю генератор на 10 ГГц, и стабилизирующий резонатор должен обеспечить максимальную стабилизацию.

Такая конструкция предложена в Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые передатчики. 1981, стр. 221, но ничего конкретного по расчетам там нет.

Сообщение отредактировал kadet.89 - May 9 2012, 18:14

[DEM_ALEX]

ТЗ не очент корректное.
О какой какой относительной нестабильности идет речь? О кратковременной или долговременной? Если кратковременная, то ничего не надо мудрить. Хорошо обработанный резонатор (с высоким классом обработки поверхности) обеспечит Вам относительную нестабильность 10е-6. Попробуйте посчитать собственную и нагруженную добротности резонатора, и через них оценить относительную нестабильность частоты если это надо привести в ПЗ. Для диплома должно хватить. У Вас же диплом не по проектированию ГДГ.
Во всех конструкциях, которые я видел стабилизирующий резонатор стоял со стороны резонатора, а не в выходной линии. Со стороны нагрузки можно стабилизировать генератор отраженным сигналом с нужной фазой. Таким способом Бычков (надеюсь память мне не изменила) впервые синхронизировал магнетрон.
Надо трясти руководителя. Он за Вас отвечает.
А в каком ВУЗе Вы учитесь? У нас есть такая специальность, тоже периодическим с такой же ситуацией сталкиваюсь.

To ledum
а диэлектрические резонаторы долго "живут" при таких высоких рабочих температурах? Вроде они не очень их переносят.

[kadet.89]

DEM_ALEX, у меня диплом именно по проектированию ГДГ. Учусь в СПБГУАП, руководитель ничем помочь не может, да и поздно уже, 14-ого числа мне надо всё ему принести в готовом виде для оттачивания гостов, ошибок и недочетов.
Насчет т.з., оно действительно не очень корректное, но уже поздно это уточнять. Впрочем тут я могу это в свою пользу использовать если до 14 не удастся разобраться.
Я тут прикинул, генератор будет подключен к системе контроля малых перемещений. Т.е. от генератора сигнал по тракту идет в антенну, излучается, отражается от объекта. Затем идет в тракт где сравнивается с тем же сигналом с генератора. Т.е. мне нужно точно определить разность фаз. Получается частота должна быть стабильна только на промежутке времени за который сигнал полностью проходит через систему, а это очень малый промежуток времени. Т.е. время за которое волна проходит ~15м. Это выходит 5,0*10^-8 с.
А какая приблизительно за 1 секунду будет нестабильность частоты для прогретого генератора без особых обработок внутренней поверхности?

Сообщение отредактировал kadet.89 - May 9 2012, 19:04

[DEM_ALEX]

Интересный ВУЗ. Думал в столицах нет такого бардака как в регионах.

"без особых обработок внутренней поверхности" не знаю. Все генераторы полируются внутри резонатора.
То есть речь идет о кратковременной нестабильности. Эта величина для генератора на ДГ удовлетворяе Вашему ТЗ. 10е-6.
Вот книга нашлась по ДР. мож пригодится.

Прикрепленные файлы

 ____________________________________________________________________.rar ( 3.03 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 43

 

[kadet.89]

DEM_ALEX, спасибо за книгу, обязательно завтра посмотрю.
Печально конечно, но мне кажется что кафедра доживает свои дни. Осталось 2 толковых преподавателя пенсионного возраста. Один из них мой руководитель. Оборудование на кафедре всё старое. Видел даже в лабораторных установках "экспонаты" 1960 года.. впрочем это не только на этой кафедре. Такое происходит почти на всех связанных с электротехникой кафедрах.

[ledum]

To ledum
а диэлектрические резонаторы долго "живут" при таких высоких рабочих температурах? Вроде они не очень их переносят.

Ну гарантийный срок был 11.5 лет. При этом у генераторов было 2 термоэлектропрогона, как минимум, по 168 часов +85. На периодике - надежность. Тоже держали. Никаких проблем вроде. Резонаторы именно для этого генератора пекли фрязинцы из 2БТ-9 http://www.istokmw.ru/en/node/182 . Конструкция - микрополосковая, поэтому ТС мало чем могу быть полезен. Генераторы ФАПировались за умноженный на 2 транзисторный генератор на 2Т647А-2, у которого резонатор был из ЦТО в специальной камере. Результирующий уход был 10 -50 ррм на минус 60 - +85. У самого изделия тоже было несколько термоэлектропрогонов.

[merkader]

Эта конструкция описана в статье Е.П.Строганова, Д.П.Царапкин. =Генератор комбинационных частот на диодах Ганна= стр 79-84. сборник =Полупроводниковая электроника в технике связи= Вып. 25. (М. Радио и связь, 1985) Николаевский И.Ф. (ред.) Сборники есть на полках у Вадима Ершова.
Описан генератор 2 см диапазона с электронной перестройкой частоты в диапазоне 400 МГц. Стабилизирующий резонатор настроен на комбинационную частоту. Характерная особенность волновод очень малой высоты.

[kadet.89]

merkader, как я и хотел сделать, весьма простое и удобное с точки зрения простоты расчетов решение. Как выяснилось, мне нужна нестабильность частоты 10^-6 за малую долю секунды (7*10^-8 c) т.ч. стабилизатор применять нет необходимости. Однако пожалуй приведу его для справки, а то весь диплом - труба с диодом внутри уж не знаю как такое защищать, ну что дали, то дали, буду выкручиваться.

[kadet.89]

Диплом почти готов, осталось доделать чертежи. Сегодня принес руководителю наброски и он поднял вопрос.
Генератор у меня без мембраны и чертеж я делал исходя из:

Длинна резонатора - это расстояние от плоскости установки диода до короткозамыкающей пластины.

Руководитель считает что для работы генератора должен быть сформирован объемный резонатор длина которого - расстояние от короткозамыкающей пластины до мембраны. Пока еще есть время для корректировки чертежа и хотелось бы узнать где же истина, будет ли генератор без мембраны работать и выдавать нужную частоту. Руководитель сказал что возможно вынесет этот вопрос на защиту, а ответить ему мне пока нечем т.к. во всех книгах не уточняются эти моменты и прав он или я пока не понятно.
Вот мой текущий чертеж:


Сообщение отредактировал kadet.89 - Jun 14 2012, 16:31

[DEM_ALEX]

Или Вы с руководителем разговариваете на разных языках, либо он "вапче не компертентен". длина резонатора указана правильно на чертеже. Мембрана - это средство регулировки связи с нагрузкой (кстани не очень хорошее) Лучше для этих целей использовать винты. Пусть выносит на защиту вопрос.
Ответить надо так: Резонатор образован короткозамкнутым отрезком прямоугольного волновода. В плоскости короткого замыкания интенсивность электрического поля минимальна (в идеале =0) на расстоянии примерно лямда/4 (это и есть длина резонатора) находится пучность электрического поля, куда и помещен диод. За диодом (со стороны нагрузки) уже режим бегущих волн (чего в резонаторе быть не может).

Руководитель был бы прав если бы выход генератора закоротили (то есть получили прямоугольный резонатор - отрезок волновода закороченный с обоих сторон). Только выводить энергию пришлось бы через ответствия связи.

Литература: Давыдова Н.С. Данюшевский Диодные генераторы и усилители СВЧ

[kadet.89]

DEM_ALEX, спасибо за предоставленную информацию. Хорошо что ничего не нужно переделывать. А согласующее устройство с 3-мя штырями я отдельным блоком спроектировал.

[DEM_ALEX]

как правило согласующее устройство (эти штыри для регулировки связи с нагрузкой)коструктивно объеденены с генератором, а первым элементом который подлючается к генератору является вентиль.

[merkader]

Так же подтверждаю, что конструкция на чертеже будет генерировать и без диафрагмы. Я как-то делал 5 штук подобных генераторов - работающих на прямой волновод. Но эта конструкция делалась для сортировки диодов по выходной мощности. Плунжер делал бесконтактный круглый коаксиальный 2-х секционный, как на рис 3.19. "Харвей Техника СВЧ т.1" Длинноват, но зато при измерениях не влияет контакт. Но у такой открытой конструкции низкая добротность из за сильной связи с волноводом и частота генерации постоянно плывет. Диафрагма (винт) или другой элемент связи уменьшает шунтирующее влияние внешней нагрузки.
Влияние внешней нагрузки на пареметры генератора весьма значительно и применение циркулятора является обязательным, иногда ставят даже два подряд, тк развязка и в 40 дБ бывает не достаточна.

[kadet.89]

После похода к рецензенту появился еще один вопрос.
Я сделал перестройку генератора поршнем +/- 1 ГГц (9-11 ГГц).
Соответственно мне теперь надо это обосновать или переделать (благо это займет пару минут)
В общем нужно чтобы генератор обеспечивал 10 ГГц на протяжении 2-х лет эксплуатации при температурах окружающей среды от 20С до 28С. ТКЧ генератора скорее всего (-0,8...-1,8)*10^-14. В девятом сообщении этой темы было сказано:

На 10гГц уход частоты подобного генератора будет где то 350кГц на градус !!! И это очень в хорошем случае

Т.е. мне надо учесть температурный режим, особенности попавшегося диода, старение устройства и все возможные факторы которые будут влиять на частоту. В итоге сделать обоснованный вывод о выбранном диапазоне перестройки, на у дальше, если понадобится, быстро пересчитать длину резонатора для получившихся частот.
Есть еще вариант сделать максимальную перестройку частоты которая может быть в этом волноводе, но тут тоже без обоснования не обойтись.... рецензент вынес вопрос на защиту.

Как я понял если в помещении температура меняется на 1 градус, то частота меняется на 350кГц, в таком случае мои расчёты длины резонатора не имеют смысла т.к. они не учитывают температуру.

Сообщение отредактировал kadet.89 - Jun 22 2012, 20:56

[DEM_ALEX]

В голову приходит вот какое обоснование: ВСЕ производимые диоды имеют разброс параметров. То есть если
вы настроили свой генератор на 10 ГГц и по какой-либо причине диод вышел из строя, то заменив диод Вы с пероятностью 99 % не получите требуемые 10 ГГц, уже не говоря о мощности. С целью настройки генератора при смене какого-либо элемента и вводится механическая регулировка частоты (в Вашем случае поршнем). Т.е. заменили диод и поршнем настроили требуемую частоту. (Кроме поршня может придется изменить напряжение питания, связь с нагрузкой так как мощность тоже надо будет настраивать).
Про температугную нестабильность частоты. Ваши два вопроса - механическая перестройка частоты и температурная нестабильность не связаны между собой. На генератор действуют различные дестабилизирующие факторы, изменяющие его параметры. Температура - один из них. Для компенсации температурного ухода частоты есть специальные меры.
Из опыиа: примерно в течении 30-50 минут генератор на ДГ входит в свой тепловой режим и частота изменяется медленнее.
И вот еще над чем задумайтесь: ширина спектральной линии генератора порядка мегегерца, а уход частоты сотни килогерц.

[kadet.89]

Т.е. правильно я понимаю что мне не обосновать такой диапазон регулировки частоты? Получается мне надо сделать его меньше, только вот на сколько меньше. Если получается что 100 мегагерц хватит для подстройки, то поршень будет перемещаться на +/- 0,35 мм. Думаю для меня переделывать поршень под такие размеры не вариант.

[DEM_ALEX]

у меня было что и 500 МГц частота убегала при смене диода. Так что +/- 1 ГГц это на разброс параметров диодов + небольшой запас, которы всегда полезно иметь.

[kadet.89]

На ВАХ Диода Ганна имеется участок на котором с ростом напряжения ток уменьшается. Это явление, как я понимаю, заменяет цепь обратной связи. Но я не могу понять физической связи межу этим явлением и зарождением доменов на неоднородностях кристалла. Принцип работы диода я понимаю, но мне на защите необходимо будет пояснить его с использованием ВАХ диода.
Пока я могу это сформулировать так: Поскольку однородное распределение электрического поля при отрицательном дифференциальном сопротивлении неустойчиво, происходит возникновение домена.

Сообщение отредактировал kadet.89 - Jun 24 2012, 11:24

[DEM_ALEX]

У Вас паразительная (или поразительная, что тоже правильно) способность связывать вещи, не связанные между собой. Как мягкое и теплое. Цепи обратной связи в диодных генераторах НЕТ в принципе. Диод - это двух полюсник, то есть где у него вход, там же и выход, таким образом сам диод себе и обеспечивает 100% обратную связь.
Поэтому и не понятно.
Например сам Ганн обнаружил эфект Ганна экспериментально при измерении ВАХ полупроводниковых образцов. То есть у него загенерировало даже без резонатора, и тем более без обратной связи. Так он обнаружил один из режимов работы диода Ганна.
Ваша формулировка тоже непонятно что. Если я правильно понял Ваш вопрос, то вот на него ответ: на падающем участке ВАХ дифференциальное сопротивление отрицательно, что при условии самовозбуждения (модуль Rд больше Rн) возникнут колебания. (при Rд меньше Rн, но на падающем участке, будет усиление).
Если Вас интересует почему появляется падающий участот с точки зрения электроники, то это и есть сам принцип работы диода Ганна.

[ledum]

ТО kadet.89 В первую очередь надо уяснить перед ответом, что диод Ганна называется диодом только потому, что у него два вывода. На самом деле это резистор. Он отлично работает в генераторе и при инверсном питании. Чем вызван плюс и минус - на маркировке - для более устойчивого режима начала образования домена в геометрическом смысле, не важно в каком режиме - гибридном, ОНОЗ, пролетном - специально создается в кристалле неоднородность - чаще всего более сильнолегированная n+ (на втором выводе она тоже есть, но чуть менее легированая - они нужны для улучшения создания омических контактовс металлическими выводами), возле одного из выводов, и это место просто обзывается катодом (или анодом - не помню уже - смайлик). Интересно, а Вашем ВУЗе давали зонную структуру и объясняли наличие энергетически выгодной для горячих, но с пониженной подвижностью электронов, долины? Т.е. при достижении определенной энергии электронами, они могут при рассеивании попадать в соседний энергетический минимум, тормозясь, при этом более лёгкие электроны улетают к аноду, создается зона с уменьшенным количеством носителей, напряженность в ней растет, все больше электронов получают энергию, достаточную для междолинного переноса, и замедляются, получается лавина этого процесса, ток падает при увеличении напряжения - отрицательное сопротивление.

Сообщение отредактировал ledum - Jun 24 2012, 17:17

[kadet.89]

ledum, у меня специальность не по этой тематике, т.ч. нам такого не давали... просто, как я раньше писал, тем для диплома не было и дали что могли дать.

Всем спасибо. Защитил диплом на отлично.

Сообщение отредактировал kadet.89 - Jun 25 2012, 19:49

[Прим_Юрий]

Если получается что 100 мегагерц хватит для подстройки, то поршень будет перемещаться на +/- 0,35 мм. Думаю для меня переделывать поршень под такие размеры не вариант.

Уважаемый kadet.89!
Возможно, для Вас, расстояние +/- 0,35 мм и не вариант, и как его отмерить несовсем понятно, и не всегда нужно!
Реализовать такой ход поршня невсегда нужно: достаточно в самой стенке поршня разместить подстроечный винт, диаметр которого не многим меньше узкой стенки волновода самого поршня. Сам винт должен иметь элементы фиксации, чтобы исключить самопроизвольное смещение. Располагают его, как правило, по середине поршня.
В моей ремонтной практике были такие генераторы с описанными элементами подстройки.