Детектирование СВЧ амплитудно-модулированных оптических сигналов синхронизированным генератором на лавинно-пролетном диоде тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат технических наук Демьяненко, Александр Викторович

• Демьяненко, Александр Викторович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Демьяненко, Александр Викторович

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИМПЕДАНСНЫЕ СВОЙСТВА ЛПД ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА НА ЛПД ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НЕГО ОПТИЧЕСКОГО КОЛЕБАНИЯ.

2.1 Составление уравнения генератора при оптическом воздействии на р-п -переход ЛПД

2.2 Составление укороченных уравнений

2.3 Аппроксимация выражений для расчета импеданса диода

2.4 Определение параметров генератора без оптического воздействия.

2.5 Определение параметров генератора при воздействии на него немодулированного оптического сигнала.

2.6 Анализ генератора при воздействии на него АМ оптического колебания.

3. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ РЕЖИМА РАБОТЫ ГЛПД ПРИ ДЕТЕКТИРОВАНИИ СВЧ АМ ОПТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАКЕТА ДЕТЕКТОРА

СВЧ АМ ОПТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ.

4.1 Разработка макета генератора - демодулятора.

4.2 Экспериментальное исследование генератора на ЛПД.

4.3 Экспериментальное исследование генератора на ЛПД в режиме детектирования СВЧ АМ оптических колебаний.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Детектирование СВЧ амплитудно-модулированных оптических сигналов синхронизированным генератором на лавинно-пролетном диоде»

Общая характеристика работы

В настоящей диссертационной работе предложен альтернативный способ детектирования СВЧ амплитудно-модулированных (АМ) оптических колебаний. Решены основные научно-технические вопросы, открывающие возможность проведения полного цикла разработки детектора СВЧ АМ оптического сигнала на основе генератора на лавинно-пролетном диоде (ЛПД), введенного в режим синхронизации демодулируемым сигналом.

Актуальность работы

В последнее время интенсивно развивается такое направление электроники, как оптическое управление полупроводниковыми устройствами СВЧ [1-5]. Использование оптически управляемых активных полупроводниковых СВЧ-элементов позволило реализовать устройства с расширенными функциональными возможностями: оптические переключатели, фазовращатели, смесители, ограничители мощности, СВЧ-усилители с регулируемым коэффициентом усиления, генераторы с оптической подстройкой частоты, фазы и мощности выходного сигнала. В качестве активных элементов оптически управляемых полупроводниковых устройств СВЧ используются: диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды (ЛПД), полевые с барьером Шоттки и биполярные транзисторы.

К достоинствам такого способа управления параметрами СВЧ устройств можно отнести широкую полосу рабочих частот, высокие быстродействие, точность временной задержки СВЧ сигналов и модуляционные характеристики, связанные с очень малым временем фотоотклика; высокую степень развязки СВЧ тракта и управляющего сигнала; устойчивость к воздействию внешних электромагнитных колебаний. Кроме того, системы оптического управления СВЧ устройствами совместимы с волоконно-оптической и интегрально - оптической технологиями [6], что позволяет повысить технические характеристики и снизить себестоимость такой системы.

В связи с этим исследования режимов работы СВЧ устройств, находящихся под действием оптического излучения, приобретают особую актуальность.

Не менее актуальным является и обратное действие - влияние СВЧ колебаний на оптическое излучение. Освоение оптического диапазона в интересах систем радиосвязи требует интенсивного развития элементной базы радиопередающих устройств в этом диапазоне, и в первую очередь - разработки оптических СВЧ - модуляторов и демодуляторов. Использование традиционного способа получения СВЧ амплитудно-модулированных оптических колебаний и их детектирования затруднено в связи с необходимостью разработки сверхбыстродействующих фотодиодов и модуляторов, что вызывает определенные технологические трудности. В этой связи разработчики элементной базы радиопередающих устройств оптического диапазона вынуждены искать альтернативные способы модуляции и демодуляции СВЧ АМ оптических сигналов.

Известно [7], что ЛПД достаточно эффективно взаимодействует с оптическим лучом, и позволяет, таким образом, осуществлять модуляцию оптических колебаний за счет изменения ширины запорного слоя отрицательно смещенного р-п-перехода под действием СВЧ-сигнала, а также демодуляцию амплитудно-модулированного светового луча путем синхронного возбуждения СВЧ-генерации ЛПД на частотах сигналов, модулирующих оптические колебания (так называемая оптическая синхронизация). Энергетической основой такого процесса синхронизации СВЧ - колебаний ЛПД как раз и служит энергия несущего (светового) колебания.

В настоящее время в периодической печати, в том числе и зарубежной, опубликовано достаточно много работ, посвященных оптическому управлению СВЧ устройствами, что, несомненно, свидетельствует о большом интересе ученых к этой интенсивно развивающейся области науки. Несмотря на такой интерес к оптическому способу управления СВЧ устройствами, большинство опубликованных статей к настоящему времени посвящены управлению СВЧ устройствами постоянным оптическим воздействием. Большинство опубликованных работ носят экспериментальный характер, так, например, в [1,4,5,8-12] приводятся результаты исследования управления оптическим сигналом постоянной интенсивности СВЧ генераторами на ЛПД, а в [13,14] рассмотрена оптическая синхронизация генератора на ЛПД СВЧ АМ оптическим сигналом.

В работах [15,16] дается краткое теоретическое описание процессов, происходящих в запорном слое ЛПД при воздействии на него оптического сигнала постоянной интенсивности. Эти работы имеют большую практическую ценность -в них приводятся результаты исследования основных процессов, происходящих в запорном слое ЛПД, находящемся под воздействием оптического сигнала постоянной интенсивности. Кроме того, в [15,16] отражены закономерности изменения основных характеристик генератора на ЛПД при облучении его светом постоянной интенсивности. В [15-17] приведены результаты расчета импеданса ЛПД при различных значениях мощности оптического воздействия. Несмотря на большое значение результатов работ [15-17], их практическое применение весьма ограничено. Это связано с тем, что все результаты, представленные в работах [15

17], получены путем численного моделирования. Для инженерных расчетов необходимы аналитические выражения, позволяющие рассчитать зависимость импеданса диода от того или иного параметра. В кратком сообщении [18] авторы привели приближенные выражения для определения полосы синхронизации, которые, хотя и позволяют достаточно просто и точно оценить полосу синхронизации, однако не дают ответ на вопрос: как изменяется мощность колебаний генератора в полосе синхронизации. Достаточно полная модель ЛПД, находящегося под оптическим воздействием, разработана в [19].

Из рассмотренной литературы можно заключить, что большинство публикаций посвящено исследованию влияния постоянного оптического воздействия на процессы, происходящие в запорном слое ЛПД, и режимы работы генераторов на ЛПД. Исследованию процесса оптической синхронизации посвящено всего несколько публикаций, большинство из которых носит чисто экспериментальный характер; почти все публикации, посвященные оптической синхронизации Г ЛПД, опубликованы за рубежом.

Кроме того, следует отметить, что в периодической печати не встречаются работы, посвященные исследованию влияния оптического колебания на режим работы усилителя на ЛПД и оптического автодина, которые также могут быть использованы в качестве детектора СВЧ АМ оптических колебаний.

СВЧ устройства, предназначенные для демодуляции СВЧ АМ оптических сигналов на основе ЛПД, условно можно разделить на три типа, отличающиеся по способу получения демодулированного сигнала и режиму работы активного элемента. К первому типу относится генератор на ЛПД, находящийся под воздействием оптического колебания, модулированного по амплитуде с частотой, близкой к частоте собственных колебаний ГЛПД. Ко второму типу относится усилитель на ЛПД, находящийся под воздействием оптического колебания модулированного по амплитуде с частотой, находящейся в рабочей полосе частот усилителя. Как известно [20-23], ЛПД обладает отрицательным сопротивлением в достаточно широкой полосе частот, что позволяет разработать на его основе широкополосный усилитель, который может быть использован в качестве демодулятора СВЧ АМ оптических сигналов. К третьему типу относится случай, когда малый СВЧ АМ оптический сигнал действует на ГЛПД, находящийся в режиме стационарных колебаний, причем частота модуляции и мощность оптического сигнала таковы, что не может произойти захватывание колебаний ГЛПД воздействующим оптическим сигналом, то есть ГЛПД выступает в качестве оптического автодина. Результатом взаимодействия СВЧ АМ оптического сигнала и колебаний ГЛПД будет искомое (детектируемое) колебание.

Рассмотрим физические основы возможности детектирования оптических СВЧ АМ колебаний лавинно-пролетными диодами. В режиме стационарных колебаний динамические процессы, происходящие в запорном слое ЛПД, можно проиллюстрировать рис. В.1. [22, 24]

Рис.В.1

В моменты времени, когда напряженность электрического поля приближается к своему максимальному значению (рис. В. 1а), в эквивалентном слое умножения становится возможным лавинное умножение числа электронно-дырочных пар, то есть начинается генерация носителей заряда. Через четверть периода после того, как СВЧ-напряжение достигает максимального значения (рис. В. 16), формируется сгусток электронов, который движется в дрейфовую область, после чего электрическое поле в зоне лавинного пробоя заметно уменьшается. Остальную часть периода (рис.В.1 в, г) сгусток электронов движется через пролетную область и исчезает в п+ - области, а дырки - в р+ области, при этом напряженность электрического поля начинает снова увеличиваться и приближаться к своему максимальному значению.

Таким образом, в начале каждого цикла лавинного умножения носители заряда в слое умножения образуются лавинным размножением из малого начального уровня, обусловленного тепловой генерацией электронно-дырочных пар, и прежде чем начнется следующий цикл, большая часть носителей заряда покидает слой умножения. Следовательно, присутствие дополнительных носителей заряда в слое умножения в моменты времени, соответствующие началу лавинной ионизации, будет оказывать сильное влияние на начальный процесс лавинного образования носителей. Если в слое умножения дополнительные носители заряда появятся перед началом лавинного цикла, когда напряженность электрического поля приближается к величине, при которой возможно лавинное размножение носителей заряда, то они ускорят начало образования лавины. Далее, если дополнительные носители заряда буду появляться в слое умножения с некоторой частотой со, то образование импульсов лавинного тока будет происходить с этой же частотой, и если появление дополнительных носителей заряда будет совмещено с началом лавинного цикла, то частота генерации может быть изменена.

Таким образом, генерация дополнительных носителей заряда в слое умножения может быть легко осуществлена при помощи оптического воздействия на активную область ЛПД, если энергия фотонов достаточна для ионизации. Кроме энергии фотонов имеет значение интенсивность света. Если она очень мала, то преобладает тепловая генерация носителей заряда, т.е. вклад оптических носителей в процесс образования лавины будет незначительным, что приведет к потере оптической составляющей генерации носителей заряда.

Из вышесказанного можно заключить, что если оптическое колебание с амплитудной модуляцией частотой со, близкой к частоте автоколебаний генератора на ЛПД, воздействует на активную область ЛПД, то генератор может быть синхронизирован этим колебанием, то есть можно осуществить детектирование оптического АМ-колебания.

Использование механизма работы ЛПД при оптическом СВЧ-детектировании открывает широкие возможности при разработках оптических детекторов, поскольку снимает ограничение на частотный диапазон, свойственное обычному фотодетектору. С учетом вышесказанного становится очевидным, что оптическое СВЧ детектирование на основе синхронизированного ЛПД-генератора возможно в рабочих диапазонах ЛПД, которые, как известно [23-25], продвинулись до длин волн короче 1 миллиметра. Кроме того, такой способ детектирования имеет большое преимущество - дает выигрыш в мощности демодулированного СВЧ - сигнала, поскольку при использовании фотодиода продетектированный СВЧ - сигнал имеет весьма небольшую мощность, в связи с чем для дальнейшей обработки его необходимо усиливать.

Область применения разрабатываемого СВЧ АМ оптического детектора -активные фазированные антенные решетки (АФАР), системы связи, построение высокостабильных оптоэлекгронных генераторов и волоконно-оптических линий задержки.

Цель работы и задачи исследований

Цель диссертационной работы - предложить практические пути реализации альтернативного способа детектирования СВЧ АМ оптических колебаний в одном из участков СВЧ - диапазона и определить аналитические выражения, пригодные для инженерных расчётов основных технических параметров предложенного устройства.

Для достижения указанной цели необходимо рассмотреть теоретические вопросы, возникающие при анализе ЛПД-генератора, находящегося под воздействием СВЧ АМ оптического колебания, и решить следующие задачи:

- определить импедансные свойства ЛПД, находящегося под воздействием СВЧ АМ оптического колебания;

- на основании эквивалентной схемы ЛПД-генератора составить и решить дифференциальное уравнение генератора-демодулятора;

- получить выражения для расчета АЧХ и ФЧХ синхронизированного ЛПД-генератора; исследовать устойчивость генератора-демодулятора в режиме детектирования.

Исследования базируются на представлении анализируемой системы в соответствии с принципом пространственно-временной аналогии, а также на радиотехнических методах анализа нелинейных цепей и методах теории колебаний.

Предмет исследований

В диссертационной работе проводится теоретический анализ генератора на ЛПД, находящегося под воздействием СВЧ АМ оптического колебания; определяются импедансные свойства ЛПД; исследуются режимы работы и анализируется устойчивость генератора-демодулятора в режиме детектирования СВЧ АМ оптических колебаний, а также исследуются технические пути практической реализации детектора СВЧ АМ оптических колебаний.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- обобщена известная модель ЛПД на случай присутствия на р-п -переходе СВЧ АМ оптического сигнала. На основании предложенной модели получены аналитические выражения для определения импеданса ЛПД, находящегося под воздействием СВЧ АМ оптического колебания;

- на основании эквивалентной схемы генератора-демодулятора составлено и решено уравнение рассматриваемого устройства, с учетом того, что система находится под внешним воздействием СВЧ АМ оптического сигнала. Решением такого уравнения является частотная зависимость амплитуды и фазы вынужденного колебания генератора в полосе синхронизации; исследована устойчивость колебаний ЛПД-генератора синхронизированного демодулируемым сигналом. Получены выражения для границ области устойчивости, позволяющие определить полосу синхронизации ЛПД-генератора с учетом нелинейной амплитудной зависимости реактивной составляющей импеданса ЛПД, что не всегда представляется возможным классическими методами.

Обоснованность и достоверность результатов

Подтверждается проведенным экспериментом и корректным использованием методов анализа. Полученные в настоящей работе результаты расчетов хорошо согласуются с результатами численного моделирования, опубликованными в литературе. Кроме того, сравнение полученных результатов с частными случаями (без оптического воздействия и немодулированное оптическое воздействие), опубликованными в литературе, также показало хорошее совпадение.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

- получены аналитические выражения для импеданса ЛПД, находящегося под воздействием СВЧ АМ оптического колебания, и для расчета АЧХ и ФЧХ синхронизированного ЛПД-генератора, пригодные для инженерных расчётов при проведении разработки СВЧ АМ оптических детекторов;

- предложена конструкция СВЧ АМ оптического демодулятора, на основе ЛПД-генератора;

- на основе проведенного в диссертационной работе анализа полученных результатов выработаны рекомендации по практической разработке детекторов рассматриваемого типа.

Внедрение результатов работы

Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе на кафедре АиРПУ ТТИ ЮФУ при постановке лабораторных работ и в учебных пособиях по курсам «Физические основы электроники», «Электронные твердотельные приборы и микроэлектроника», «Методы и устройства формирования сигналов», а также на предприятии ЗАО «Бета ИР» г. Таганрог в рамках выполнения ОКР по разработке диагностического оборудования для пилотажно-навигационных комплексов летательных аппаратов.

Содержание работы

Первый раздел настоящей работы посвящен исследованию импедансных свойств ЛПД, находящегося под воздействием оптического сигнала. Выбрана модель ЛПД, в которой учтено наличие оптического воздействия, и на ее основе выведены выражения для составляющих импеданса ЛПД. Проведены расчеты активной и реактивной составляющих импеданса ЛПД при изменении в широких пределах как электрофизических параметров, так и параметров оптического воздействия. Проведен анализ импедансных свойств для двух случаев оптического воздействия: оптический сигнал постоянной интенсивности и амплитудно-модулированный оптический сигнал.

Второй раздел настоящей работы посвящен исследованию режимов работы генератора на ЛПД, находящегося под воздействием оптического колебания. На основе эквивалентной схемы генератора на ЛПД составлено и решено уравнение генератора-демодулятора. Получены выражения для определения амплитуды и частоты колебаний генератора в свободном режиме и под воздействием немодулированного оптического колебания. Особое внимание уделено исследованию влияния СВЧ АМ оптического колебания на генератор на ЛПД. Получено выражение для расчета частотной зависимости амплитуды и фазы вынужденных колебаний генератора-демодулятора в полосе синхронизации. Определены условия устойчивости режима синхронизации при детектировании СВЧ АМ оптических колебаний.

Третий раздел настоящей работы посвящен подробному исследованию устойчивости генератора-демодулятора. Определены основные типы точек бифуркации. Установлен характер поведения исследуемой динамической системы вблизи границ, определяемых условиями Рауса-Гурвица при малых нарушениях этих условий. Проведен анализ границ области устойчивости, на основании которого определена «опасность» и «безопасность» этих границ. Анализ устойчивости проведен на основе классических приемов, развитых в теории колебаний.

Четвертый раздел работы содержит материалы экспериментального характера, имеющие своей целью подтверждение возможности создания детектора СВЧ АМ оптических колебаний. Упомянутое подтверждение представляется на двойной экспериментальной базе, состоящей как в импедансных изменениях ЛПД, находящегося под воздействием светового колебания, так и в непосредственном создании действующего макета синхронизированного ЛПД генератора, колебания которого захватываются СВЧ - сигналом, модулирующим оптический луч.

Положения выносимые на защиту:

- техническое решение по разработке демодулятора СВЧ АМ оптических сигналов, построенного на основе генератора на ЛПД, введенного в режим оптической синхронизации;

- результаты в виде аналитических выражений для активной и реактивной частей импеданса ЛПД, находящегося под действием оптического колебания, в том числе и СВЧ АМ, пригодные для применения в инженерных расчетах; результаты решения уравнения генератора на ЛПД, находящегося под воздействием СВЧ АМ оптического сигнала;

- результаты анализа устойчивости генератора на ЛПД в режиме демодуляции СВЧ АМ оптических колебаний;

- результаты разработки и экспериментальных исследований генератора -демодулятора, построенного на основе одного из серийных ЛПД трехсантиметрового диапазона длин волн.

Апробация диссертационной работы.

Материалы настоящей диссертации вошли в коллективную монографию «Радиоэлектронные системы локации и связи». Под ред. В.А. Обуховца. - М.: «Радиотехника», 2008. - 208 с.

По теме диссертационной работы опубликованы 17 статей в центральной периодической печати (две статьи в журнале «Известия ВУЗ. Электроника», одна -в журнале «Радиотехника», три - в журнале «Приборы и техника эксперимента», одна - в журнале «Известия ТТИ ЮФУ»; четыре - в журнале «Петербургский журнал электроники», шесть - в журнале «Известия ВУЗов России. Радиоэлектроника»), три из которых переведены на английский язык и опубликованы за рубежом.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 6 международных (международная НТК студентов и аспирантов, 2005, Москва; «Системный подход в науках о природе, человеке и технике», Таганрог, 2003; "Излучение и рассеяние ЭМВ ИРЭМВ-2005", Таганрог, 2005; «Статистические методы в естественных, гуманитарных и технических науках», Таганрог, 2005; "Излучение и рассеяние ЭМВ ИРЭМВ-2007", Таганрог, 2007; "Излучение и рассеяние ЭМВ ИРЭМВ-2009", Таганрог, 2009;) и 11 всероссийских конференциях, а также на конференциях профессорско-преподавательского состава кафедры Антенн и Радиопередающих устройств Технологического института Южного федерального университета 2003-2010 гг.

Объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов основного текста, заключения и одного приложения. Работа содержит 174 е., в том числе 143 с. основного текста, 136 рисунков, список литературы из 83 наименований на 7 с. и 24 с. приложения.

Заключение диссертации по теме «Антенны, СВЧ устройства и их технологии», Демьяненко, Александр Викторович

Результаты исследования режима работы ЛПД-генератора, находящегося под воздействием СВЧ АМ оптического колебания, представлены в виде семейства АЧХ генератора, захваченного модулирующим оптическое колебание сигналом подлежащим детектированию). Полученные АЧХ свидетельствуют о наличие нелинейного резонанса в системе. «Левый» наклон полученных АЧХ характерен для устройств на ЛПД. Для устранения неоднозначности определения амплитуды вынужденных колебаний генератора в режиме детектирования на АЧХ нанесены области устойчивости. В зависимости от тока питания /0 ЛПД, амплитуды колебаний невозмущенного генератора /1? постоянной составляющей фототока о и коэффициента модуляции М получена рабочая полоса детектора от 3 до 61,5 МГц.

С целью гарантированной реализации процесса детектирования осуществляемого активной колебательной системой проведен анализ устойчивости классическими методами теории колебаний при вариации основными параметрами сигнала, подлежащего детектированию (коэффициент модуляции М, постоянная составляющая фототока 15о и частота сигнала модуляции оптического колебания /). Анализ показал, что в системе следует ожидать два вида возможных бифуркаций: бифуркацию Андронова - Хопфа и бифуркацию «седло-узел». Из проведенного анализа получено, что границы области устойчивости безопасные, на основании чего можно утверждать, что выход из режима детектирования мягкий, то есть система ведет себя обратимо. Этот факт есть основной результат третьего раздела.

Основное значение экспериментальной части работы состоит в разработке и практическом осуществлении предложенного в диссертации детектирующего устройства, расчет элементов которого выполнен на основе материалов первого и второго разделов настоящей диссертационной работы. В разделе проведено прямое решение сформулированной в диссертации задачи, снимающее диапазонные ограничения, свойственные фотодиодам, поскольку ЛПД продвинулись до длин волн короче 1 миллиметра.

Общая оценка экспериментальной части диссертации может быть сформулирована следующим образом: разработан и экспериментально исследован детектор СВЧ АМ оптического сигнала показавший следующие основные характеристики:

1. Энергетический потенциал ~ 80 дБ (при максимальном токе питания);

2. Мощность продетектированного сигнала 1,1 мВт (при токе питания /0=35мА);

3. Рабочая полоса частот 1,7 МГц (для детектируемого в эксперименте сигнала);

Таким образом, на основании вышеизложенного можно утверждать, что все поставленные в настоящей работе задачи решены и цель диссертационной работы достигнута.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате работы получены аналитические выражения, позволяющие рассчитать импеданс ЛПД при условии воздействии на его р-п - переход оптического колебания. Установлено сильное влияние светового излучения на активную составляющую импеданса ЛПД. При воздействии немодулированным оптическим колебанием происходит уменьшение активной составляющей импеданса ЛПД, которое составило 10-20% при увеличении постоянной составляющей фототока от Ло=0 до 10 мА. В случае воздействия СВЧ АМ оптическим сигналом получено увеличение модуля активной составляющей импеданса диода, которое составило 38% при изменении коэффициента модуляции оптического колебания от М= 0 до 1. В обоих случаях расчет проведен для тока питания /о=80 мА в режиме малого сигнала. Реактивная составляющая импеданса диода меньше чувствительна к воздействующему световому излучению: при изменении постоянной составляющей фототока от /50=0 до 10 мА и коэффициента модуляции оптического колебания от М-0 до 1 получено уменьшение реактивной составляющей импеданса диода по абсолютной величине на 1,5-2% и 3-4 % соответственно. Кроме того, установлено, что при малой амплитуде СВЧ тока I] оптическое воздействие оказывает меньшее влияние на импедансные свойства.

Проведено теоретическое исследование режима работы генератора на ЛПД в трех направлениях: без оптического воздействия, под воздействием немодулированного оптического колебания и в случае воздействия на р-п -переход ЛПД СВЧ АМ оптическим сигналом. Установлено, что облучение кристалла ЛПД немодулированным колебанием приводит к уменьшению амплитуды колебаний исследуемого генератора, вплоть до срыва колебаний. В результате исследований получено, что при токе питания /о=60 мА, сопротивлении нагрузки Яя=5 Ом, частоте уИ0,5 ГГц и амплитуде 1\=0,2 А колебаний невозмущенного генератора срыв колебаний генератора происходит при постоянной составляющей фототока /,0=7,5 мА. Установлено также слабое влияние на частоту колебаний, которое может быть охарактеризовано крутизной перестройки частоты 6,5 МГц/мА при частоте колебаний невозмущенного генератора/=11,5 ГГц. Получено, что в зависимости от величины сопротивления нагрузки или связи с нагрузкой может происходить как уменьшение выходной мощности колебаний ЛПД-генератора, так и ее увеличение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Демьяненко, Александр Викторович, 2010 год

1. Alwyn J. Seeds, Alvaro Augusto A. de Salles. Optical Control of Microwawe Semiconductor Devises//1.EE transaction on MTT.-1990.-vol.38, №5. -P.577-585.

2. Андреев B.C., Макаров H.B. Оптическое управление полупроводниковыми приборами СВЧ // Радиоэлектроника. 1995. - №10. - С. 17-33.

3. Вендик И.Б., Геворкян С.Ш., Хижа Г.С. Оптически управляемые полупроводниковые СВЧ устройства // Зарубежная Радиоэлектроника. 1987. -№9. - С. 10-22.

4. Бахрах Л.Д, Блисковицкий А.А. Применение лазеров и волоконно-оптических систем для управления формированием СВЧ-сигналов и их распределения в антенных решетках // Квантовая электроника. 1988. - т. 15, №5. - С. 879-914.

5. Rainee Simons. Optical Control of Microwave Devices. London: Artech House, 1990.-236 p.

6. Хансперджер P. Интегральная оптика: теория и технология: Пер. с англ. -М.: Мир, 1985.-384 с.

7. Катыс Г.П., Кравцов Н.В., Чирков Л.Е., Коновалов С.М. Модуляция и отклонение оптического излучения. М.: Наука, 1967. - 176 с.

8. Овечкин С.М. Управление работой генераторов на лавинно-пролетных диодах с помощью света малой интенсивности // Электронная техника, сер. Электроника СВЧ. 1982. - Вып. 9(345). - С. 72-73.

9. Вайтекунас Ф.К., Вишняускас Ю.Б., Филатов М.Ю., и др. Исследование оптической модуляции генератора на лавинно-пролетном диоде //Электронная техника, сер. Электроника СВЧ. 1984. - Вып. 6(366). - С. 14-19.

10. Seeds A.J., Forrest J.R. Reduction of FM noise in IMP ATT oscillators by optical illumination // Electronics letters. 1981. - Vol. 17, № 23. - P. 865-866.

11. Kiehl R.A. Novel optical control techniques for solid-state radar transmitters //IEEE Eransactions on Microwave Theory and Techniques. 1980. - Vol. MTT-28, №4. -P. 409-413.

12. Kiehl R.A., Drury D.M. Performance of optically coupled microwave switching devices // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1981. - Vol. MTT-29, №10. - P. 1004-1010.

13. Seeds A.J., Forrest J.R. Initial observations of optical injection locking of an X-band IMPATT oscillator // Electronics letters. 1978. - Vol. 14, № 25. - P. 829-830.

14. Herczfeld P.R., Daryoush A.S., Rosen A., Sharma A.K., Contarino V.M. Indirect subharmonic optical injection locking of a millimeter-wave IMPATT oscillator // IEEE transactions on microwave theory and techniques. 1986. - Vol. MTT-34, №12. -P.1371-1376.

15. Kiehl R.A. Optically Induced AM and FM in IMPATT Diode Oscillators // IEEE Trans. On Electron Devices. 1980. - Vol. ED-27, №2. - P. 426-432.

16. Вайтекунас Ф.К., Вишняускас Ю.Б., Филатов М.Ю., Шименас Г.Э. Управление колебаниями генератора на ЛПД при помощи постоянного оптического излучения // Электронная техника, сер. Электроника СВЧ. 1986. -вып. 8(392).-С. 11-19.

17. Kiehl R.A. Optical control of IMPATT Oscillator dynamics // IEEE Int. Electron devices meeting. 1978, - P. 286-289.

18. Seeds A.J., Forrest J.R. Optical injection locking of IMPATT oscillators // Electronics letters. 1978. - Vol. 14, № 19. -P. 626-627.

19. Biswas B.N., Bhattacharya A.K., Mukhopadhyay, Chaudhury S. A new possibility of detecting lightwave signals through IMPATT oscillators // IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 1990. - Vol. 8, №7. - P. 1387-1396.

20. Тагер A.C., Вальд-Перлов B.M. Лавинно-пролетные диоды и их применение в технике СВЧ. -М.:Советское радио, 1968. 479 с.

21. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М.: Мир, 1984. - 455 с.

22. Кэррол Дж. СВЧ-генераторы на горячих электронах. М.: Мир, 1972. - 390 с.

23. Полупроводниковые приборы СВЧ . Под ред. Ф.Брэнда: Пер.с англ. М.: Мир, 1972. -148 с.

24. Полупроводниковые приборы в схемах СВЧ. Под редакцией М. Хауэса, Д. Моргана: Пер.с англ. М.: Мир, 1979. - 445 с.

25. Гуртов В.А. Твердотельная электроника: М.: Техносфера, 2005. - 408 с.

26. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 2003. -462 с.

27. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: М.: Сов. радио, 1977. -608 с.

28. Шалимова К.В. Физика полупроводников: М.: Энергия, 1971. - 416 с.

29. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B. Расчет импеданса лавинно-пролетного диода в малосигнальном режиме // Известия ВУЗов. Электроника. 2005. - №1. -С.25-28.

30. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B. Определение импеданса ЛПД миллиметрового диапазона // Труды международной научной конференции "Излучение и рассеяние ЭМВ ИРЭМВ-2005". Таганрог: ТРТУ, 2005. С.212-214.

31. Давыдова Н.С., Данюшевский Ю.В. Диодные генераторы и усилители СВЧ. -М.: Радио и связь, 1986. 184 с.

32. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B. Нелинейный адмиттанс ЛПД миллиметрового диапазона // Петербуржский журнал электроники. 2005. - №3 (44). -С.108-112.

33. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B., Малиёв И.В. Экспериментальное определение активного нелинейного СВЧ сопротивления серийного ЛПД // Приборы и техника эксперимента. 2004. - №4. - С. 64-66.

34. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B., Малиёв И.В. Экспериментальное определение реактивного нелинейного СВЧ-сопротивления серийного ЛПД // Приборы и техника эксперимента. 2005. - №6. - С. 37-40.

35. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B. Определение влияния оптического сигнала на импедансные свойства лавинно-пролетного диода // Известия ВУЗов. Электроника. 2008. - №3. - С. 58-62.

36. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B., Нащанский С.А., Малиёв И.В. Экспериментальное определение реактивного нелинейного СВЧ-сопротивления серийного ЛПД // Приборы и техника эксперимента. 2005. - №6 - С. 37-40.

37. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B. Генератор на лавинно-пролетном диоде миллиметрового диапазона // Приборы и техника эксперимента. 2009. - № 6. -С. 58-59.

38. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B., Малиёв И.В. Исследование усилительных свойств ЛПД миллиметрового диапазона // Петербургский журнал электроники. 2004. - №1(38). - С.41-43.

39. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B. Нелинейный адмиттанс ЛПД миллиметрового диапазона/ЛЧетербургский журнал электроники.-2005.-№3 (44).-С.108-112.

40. Демьяненко A.B. К вопросу о модуляции оптических колебаний на п-р -переходе генерирующего ЛПД // Петербургский журнал электроники. 2007. -№2. -С. 119-122.

41. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B. Расчет импеданса лавинно-пролетного диода в малосигнальном режиме // Материалы международной конференции «Системный подход в науках о природе, человеке и технике» часть 4.: -Таганрог: ТРТУ, 2003. - С. 4-9.

42. Демьяненко A.B. Влияние оптического излучения слабой интенсивности на импеданс лавинно-пролетного диода // Труды международной научной конференции «Излучение и рассеяние ЭМВ ИРЭМВ-2007». -Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2007.-С. 189-192.

43. Демьяненко A.B. Расчет импеданса лавинно-пролетного диода в малосигнальном режиме // Материалы 7-й всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления». -Таганрог: ТРТУ, 2004. С. 62.

44. Андреев B.C. Теория нелинейных электрических цепей-М.: С вязь, 1972.-327с.

45. Андронов A.A., Витг A.A., Хайкин С.Э. Теория колебаний. -М.: Физматгиз, 1959.-914 с.

46. Капранов М.В., Кулешов В.Н., Уткин Г.М. Теория колебаний в радиотехнике: Учебное пособие для вузов: -М.: Наука, 1984. 320 с.

47. Стокер Дж. Нелинейные колебания в механических и электрических системах. -М.: Изд-во иностр. лит., 1952. 264 с.

48. Блакьер О. Анализ нелинейных систем. -М.: Мир, 1969. 400 с.

49. Андреев B.C. К теории синхронизации автогенераторов на приборах с отрицательным сопротивлением // Радиотехника. 1975. - т.30, №2. - С.43-53.

50. Балыко А.К., Голант Е.И., Мелешкевич П.М. Теоретическое и экспериментальное исследование усилителя мощности на ЛПД // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1987. - Вып. 1(395). - С.28-30.

51. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981. 720 с.

52. Капчинский И.М. Методы теории колебаний в радиотехнике. -М.: Госэнергоиздат, 1954. 352 с.

53. Хотунцев Ю.Л., Тамарчак Д.Я. Синхронизированные генераторы и автодины на полупроводниковых приборах. -М.: Радио и связь, 1982. 240 с.

54. Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые передатчики. -М.: Радио и связь,' 1981. -400 с.

55. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B. Детектирование оптических амплитудно-модулированных колебаний лавинно-пролетными диодами // Радиотехника. -2008.-№11.-С. 80-82.

56. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B., Малиёв И.В. Генератор миллиметрового диапазона на ЛПД // Петербургский журнал электроники. 2005. - №1(42). -С. 105-109.

57. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B., Малиёв И.В. Генератор шума на ЛПД // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2007. - №3. -С. 71-74.

58. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B., Малиёв И.В. Некоторые особенности синхронизации ганновских автогенераторов двухсантиметрового диапазона // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2007. -№3. - С.74-77.

59. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B. Твердотельный многофункциональный оптоэлектронный модуль // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2008. - №4. - С. 70-74.

60. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B. Широкополосный генератор шума на лавинно-пролетном диоде миллиметрового диапазона // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2008. - №4. - С. 74-77.

61. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B., Стребляченко Т.В. Учет неизохронных свойств ганновского автогенератора при его синхронизации // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2008. - №4.-С.67-70.

62. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B. Влияние оптического воздействия на режим работы генератора на лавинно-пролетном диоде // Труды международной научной конференции «Излучение и рассеяние ЭМВ ИРЭМВ-2009». Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2009. С. 212-214.

63. БаутинН.Н. Поведение динамических систем вблизи границ области устойчивости. -М.: Наука, 1984. 176 с.

64. Баутин H.H., Леонтович Е.А. Методы и приемы качественного исследования динамических систем на плоскости. -М.: Наука, 1990. 486 с.

65. Фомин H.H. Синхронизация диодных генераторов СВЧ.-М.:Связь, 1974. -73 с.

66. Вамберский М.В., Казанцев В.И., Шелухин С.А. Передающие устройства СВЧ/ под редакцией М.В. Вамберского. М.: Высшая школа, 1984,-448 с.

67. X. Мейнке, Ф.В. Гундлах Радиотехнический справочник. -М.: Государственное энергетическое издательство, 1960.-417 с.

68. Н.А.Семенов. Техническая электродинамика. М.: Связь, 1973. - 480с.

69. Камоликова Е.В. и др. Мощные кремниевые Лавинно-пролетные диоды трехсантиметрового диапазона // Электронная техника. Сер.2. 1978. - вып.1. -С. 42-54.

70. Дульнев Г. Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. -М.: Высшая школа, 1984. 247 с.

71. Тишер Ф. Техника измерений на сверхвысоких частотах. -М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1992. 367 с.