Твердотільний генератор КХЧ діапазону з підвищеною долготривалою стабільністю частоти

Анотація

Наведено спосіб довготривалої стабілізації частоти твердотільного генератора КХЧ діапазону шляхом підтримки постійної температури резонансної системи. В якості такої системи використовується відкритий резонатор, резонансна частота якого в основному визначається його довжиною. Температура резонатора контролювалася напівпровідниковим датчиком, а стабілізація температури здійснювалася за допомогою елементів Пельтьє, підключених між тепловиділяючим елементом (діодом Ганна) і радіатором. Для узгодження високодобротного відкритого резонатора з нізькоімпедансним джерелом електричних коливань застосовано багатоланкове узгодження активного елементу і відкритого резонатора, яке розріджує спектр вихідного сигналу як по поперечних, так і по повздовжних типах коливань. Частота генерації з діодом Ганна склала 36 ГГц, модуляційна характеристика генератора S = Δf_г/ΔU_Д = 6 МГц/В, вихідна потужність не менше 50 мВт, точність контролю температури t = ± 1⁰C в інтервалі зміни зовнішньої температури -20 - + 30⁰С, робоча температура 35⁰С. В результаті генератор з відкритим резонатором мав дрейф частоти менше 0,5 МГц протягом 7 годин. Для порівняння дрейф частоти аналогічного генератора з хвилевидним резонатором за той же час склало близько 20 МГц. До того ж генератор з відкритим резонатором і термостабілізацією швидше виходив на режим стабілізації частоти. Стабільність частоти, яка оцінюється по мітках аналізатора спектру, не гірше ніж 1∙10^-7 хв^-1. Довготривала температурна стабільність (Δf/f)/Т = ± 1∙10^-6/⁰C. Слід зазначити, що резонатор збуджується на квазіосновному типі коливань, що дозволяє здійснити додаткову зміну частоти за рахунок зміни довжини L резонатора ~ 0,25 ГГц при зниженні потужності генерації на 3 дБ. Подібним методом можна також створити твердотільні джерела з довготривалою стабільністю в області частот 150-300 ГГц.