Анализ и разработка широкодиапазонного СВЧ генератора на основе автодинной генераторно-преобразовательной системы

• Автор: Ежов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.04, 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 144 с. : ил

1. АНАЛИЗ ИМПЕДАНСНЫХ СВОЙСТВ ГАННОВСКОГО ДИОДА

1.1 Проводимость диода на основе электронной теории

ганновского элемента

1.2 Проводимость ганновского диода на основе его вольт-амперной характеристики (ВАХ)
1.3 Расчет проводимостей автодинной генераторнопреобразовательной системы по различным

частотным каналам

Выводы

2. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ АВТОДИННОЙ ГЕНЕРАТОРНОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

2.1 Составление уравнения на основе эквивалентной

схемы автодинной системы

2.2 Решение уравнения автодина относительно амплитуды

и фазы автодинных колебаний
2.3 Анализ результатов решения уравнения автодинной генераторно-преобразовательной системы
2.4 Потери преобразования
Выводы
3. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ КОЛЕБАНИЙ АВТОДИННОЙ ГЕНЕРАТОРНО-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
3.1 Некоторые общие теоретические положения

3.2 Расчет первой, второй ляпуновских величин
и а, Д - параметров системы
3.3 Анализ устойчивости автодинной системы
к изменению её параметров
Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ВОЗМОЖНОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ШИРОКОДИАПАЗОННОГО СВЧ ГЕНЕРАТОРА НА ОСНОВЕ АВТОДИННОЙ СИСТЕМЫ
4.1 Построение широкодиапазонного
вспомогательного генератора
4.2 Разработка автодинной системы в выбранном
частотном диапазоне
4.3 Экспериментальное исследование и сопоставление практических результатов с расчетными
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В настоящее время решение ряда научно-технических задач прикладной радиотехники в значительной мере зависит от создания широкодиапазонных (сверхширокодиапазонных) СВЧ генераторов, удовлетворяющих одновременно требованиям широкого диапазона перестройки (более октавы), высокой линейности модуляционной характеристики (не хуже 1%) и высокой скорости развёртывания частотной панорамы (единицы микросекунд). Отсутствие таких генераторов отрицательно сказывается на решении прежде всего специальных задач, среди которых следует отметить разработку панорамных радиоприёмных устройств анализа эфира, высокоскоростных активных частотно-определительных систем, частотных синтезаторов диапазонов сверхвысоких и крайне высоких частот и других. Кроме того, генераторы СВЧ с высокоскоростной электронной перестройкой необходимы для работы в составе фазированных антенных решеток с частотным сканированием, поскольку диапазон частотной перестройки современных генераторов, составляющий 10-20%, не позволяет повысить важнейший параметр-углочастотную чувствительность, что заставляет разработчиков идти на значительное усложнение конструкции решеток [68]. Наконец, решение задач контроля работоспособности широкополосной приёмо-передающей радиоаппаратуры требует также наличия широкодиапазонных СВЧ генераторов. Необходимо упомянуть и о большом количестве прикладных радиотехнических задач конверсионного характера, решение которых напрямую зависит от наличия широкодиапазонных СВЧ генераторов; например, твердотельные генераторы е варакторной перестройкой частоты с конца 80х годов применяются в связной космической и телевизионной аппаратуре коммерческого применения «Орфей», «Октант», «Гвоздика», «Орион» и др.[65]. Таким образом, в настоящее время направление перестраиваемых широкодиапазонных генераторов СВЧ колебаний остаётся весьма актуальным.

Система (2.6) не позволяет дать аналогичное выражение, определяющее фазу (р. Для её нахождения сначала требуется определить амплитуду вынужденных автодинных колебаний К по выражению (2.7), а далее воспользоваться любым из уравнений системы (2.7).
2.3 Анализ результатов решения уравнения автодинной генераторно-преобразовательной системы
Уравнение анализируемой системы относится к уравнениям вынужденных колебаний с нелинейной силой трения (с нелинейным сопротивлением) [3]. На рис. 2.2 - рис. 2.6 показаны результаты решения уравнения (2.7) в виде амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) для случая «мягкой» амплитудной зависимости реактивной составляющей проводимости ганновско-го элемента, характер которых сильно зависит от питающего диод напряжения и величины амплитуды внешнего воздействия на автодин. Следует сразу отметить общее свойство полученных характеристик, состоящее в том, что они представляют нелинейную колебательную систему неизохронного типа, поскольку они асимметричны относительно резонансной частоты “холодной” колебательной системы. Эта асимметрия имеет место при всех питающих диод напряжениях (на падающем участке ВАХ диода), то есть анализируемая система принципиально нелинейная. Это положение совпадает с выводами ряда теоретических работ [1,3,4,7-9], авторы которых относят колебательные системы с ганновскими диодами к неизохронным системам с нелинейной ёмкостью (асимметрия вправо) [4,8,9]. Если проводить оценку результатов относительно частоты автодинных колебаний, то следует сказать, что АЧХ претерпевают асимметрию в сторону “нижней” настройки автодина (на представленных рисунках по оси ординат отложено отношение частоты