Формирование и измерение терагерцовых сигналов

• Автор: Кольцов, Юрий Васильевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 429 с. : ил.

Раздел 1 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ФОРМИРОВАНИЯ II

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕРАГЕРЦОВЫХ СИГНАЛОВ

Глава 1.1 Методы формирования и измерение терагерцовых

сигналов

1.1.1 Задачи формирования и измерения ТГС

1.1.2 Термины и определения

1.1.3 Особенности формирования и измерения

терагерцовых сигналов

1.1.4 Методы и средства формирования терагерцовых сигналов

1.1.5 Методы и средства измерения терагерцовых сигналов

1.1.6 Показатели эффективности измерительной системы

1.1.7 Состояние проблемы формирования и измерения ТГС
1.1.8 Масштабно-временное преобразование
терагерцовых сигналов
1.1.9 Основы преобразования временного масштаба терагерцовых сигналов
1.1.10 Развитие широкополосных систем МВП
1.1.11 Области применения систем МВП
1.1.12 Тенденции развития систем МВП
Выводы
Глава 1.2 Средства формирования и анализа терагерцовых
сигналов
1.2.1 Классификация систем МВП
1.2.2 Функциональная схема системы МВП
1.2.3 СВЧ устройства системы МВП
1.2.3.1 Методы построения СВЧ смесителей
1.2.3.2 Методы построения СВЧ смесителей-формирователей
1.2.3.3 Активные элементы формирования
терагерцовых сигналов
Выводы
Раздел 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ
ТЕРАГЕРЦОВЫХ СИГНАЛОВ
Глава 2.1 Формирование терагерцовых сигналов
и импульсов выборки
2.1.1 Анализ процесса формирования терагерцовых
импульсов выборки
2.1.2 Особенности формирования импульсов выборки в ФК

2.1.3 Объемная модель процесса формирования
импульсов выборки
2.1.4 Оптимизация входного сигнала формирователя терагерцовых импульсов выборки
2.1.5 Формирование импульсов выборки на
дискретных элементах
2.1.6 Метод формирования терагерцовых импульсов выборки
Выводы
Глава 2.2 Формирование импульсов выборки с большой
активной амплитудой
2.2.1 Особенности процесса формирования импульсов
выборки широкополосной системы
2.2.2 Активная амплитуда импульсов выборки
2.2.3 Преобразование сигналов, амплитуды которых
соизмеримы с амплитудой импульсов выборки
2.2.4 Методы формирования импульсов выборки для
расширения динамического диапазона системы
2.2.4.1 Метод согласования
2.2.4.2 Метод подавления
2.2.4.3 Метод компенсации
2.2.4.4 Метод отключения
Выводы
Глава 2.3 Формирование терагерцовых сигналов
линиями ударной волны
2.3.1 Применение линий ударной волны в системах МВП
2.3.2 Классификация линий ударной волны
2.3.3 Характеристики линий ударной волны
2.3.4 Формирование ударной волны в нелинейной линии
2.3.5 Развязывающие свойства линий ударной волны
2.3.6 Режимы работы линия ударной волны
2.3.7 Конструкция и технология ЛУВ
Выводы
Глава 2.4 Синхронное формирование импульсов выборки
2.4.1 Синхронное формирование импульсов выборки в
системах МВП
2.4.2 Исследование однократных сигналов с использованием
синхронных импульсов выборки
Выводы
Раздел 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗМЕРЕНИЯ
ТЕРАГЕРЦОВЫХ СИГНАЛОВ
Глава 3.1 Общие свойства процесса измерения
терагерцовых сигналов

3.1.1 Погрешность преобразования терагерцовых сигналов
3.1.2 Анализ динамики процесса преобразования
системы МВП
3.1.3 Анализ переходной характеристики канала
преобразования системы МВП
3.1.4 Исследование динамики системы с учетом базовых
функций, определяющих процесс преобразования
3.1.5 Анализ высокочувствительного канала
преобразования системы МВП
3.1.6 Метод построения канала преобразования системы
3.1.7 Исследование цифрового канала преобразования
сигналов системы МВП
3.1.8 Анализ устойчивости системы МВП
Выводы
Глава 3.2 Высокочастотный эффект в системах МВП
3.2.1 Высокочастотный эффект широкополосных систем
3.2.2 Анализ значения выброса переходной
характеристики системы
3.2.3 Реакция системы на тестовые сигналы
3.2.4 Исследование высокочастотного эффекта
3.2.5 Пути решения проблемы выброса ПХ
3.2.6 Различные аспекты высокочастотного эффекта
Выводы
Глава 3.3 Шумы процесса измерения терагерцовых сигналов
3.3.1 Источники шумов системы МВП
3.3.2 Оценка уровня шумов канала преобразования
3.3.3 Оценка уровня шумов формирователя импульсов выборки
3.3.4 Оценка уровня шумов канала синхронизации, устройств
, автоматического сдвига и развертки системы МВП
3.3.5 Оценка уровня шумов дифференциального усилителя
канала преобразования сигналов
3.3.6 Метод построения канала преобразования для снижения
шумов системы
Выводы
Раздел 4 ПРИМЕНЕНИЕ И СЕРИЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИСТЕМ МВП
Глава 4.1 Синхронизация сигналов в системах МВП
4.1.1 Автоматическая синхронизации в системах МВП
4.1.2 Метод автоматической высокочастотной синхронизации сигналов
4.1.3 Метод автоматической СВЧ синхронизации сигналов
Выводы

в оптике, необходимы широкополосные системы с полосой пропускания до нескольких десятков и сотен гигагерц и плоть до единиц терагерц, с динамическим диапазоном 5-7 В, с чувствительностью порядка десятков микровольт, с погрешностью не более десятых долей процента, с числом каналов от 10 и выше [9,16].
Решение указанных проблем требует комплексных исследований процессов формирования и измерения ТГС, а также анализа и обобщения известных методов формирования ТГС на базе быстродействующих структур, разработки новых принципов построения систем МВП, обеспечивающих существенное улучшение их технических характеристик.
В данной работе дано развитие известных процессов формирования и измерения терагерцовых сигналов, позволяющее обеспечить следующее.
1 Учтено влияние динамических связей, проявляющееся во взаимосвязи процессов, протекающих в различных частях системы во время ее работы, а также учтены паразитные динамические связи, вызванные нежелательными явлениями. При этом улучшение одного параметра системы не может происходить за счет ухудшения другого.
2 При формировании ТГС происходит уменьшение длительности импульсов выборки и увеличение их активной амплитуды за счет:
- перехода от традиционного перепада напряжения в качестве исходного сигнала при формировании импульсов выборки к сигналу типа моноимпульс;
- разработки методов снижения действия возникающих паразитных колебаний.
3 Анализ терагерцовых сигналов (преобразование и измерение параметров ТГС) осуществляется:
- с минимальной погрешностью за счет точной фиксации амплитуды импульса (расширенного импульса) несущего информацию об исследуемом сигнале;
- минимальными средствами за счет сокращения числа используемых устройств в тракте обработки сигнала;
- с изменением процесса обработки сигналов: сужение диапазона частот до ширины спектра расширенного импульса, исключение аттенюаторов из прямой цепи и цепи обратной связи, замыкание контура обратной связи внутри блока преобразователя;
- многоканальным измерителем за счет синхронного формирования импульсов выборки.
1.1.8 Масштабно-временное преобразование терагерцовых сигналов
Метод масштабно-временного преобразования терагерцовых сигналов реализуется путем дискретизации сигналов (периодических и однократных) импульсами выборки пико- (10~12 с) и фемтосекундной (10' с) длительности. При этом исследуемый сигнал заменяется набором своих дискретных значений, полученных в результате квантования во времени с помощью импульсов выборки