Малошумящие генераторы, управляемые по частоте напряжением, на коаксиальных керамических резонаторах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат технических наук Кувшинов, Вадим Владимирович

• Кувшинов, Вадим Владимирович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кувшинов, Вадим Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ГЕНЕРАТОРЫ, УПРАВЛЯЕМЫЕ ПО ЧАСТОТЕ НАПРЯЖЕНИЕМ, С КОАКСИАЛЬНЫМИ КЕРАМИЧЕСКИМИ РЕЗОНАТОРАМИ И МЕТОДЫ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 17 1Л История создания и разработок ГУН с ККР

1.2 История и эволюция схемотехнических решений ГУН с ККР

1.3 Развитие теории и методов проектирования ГУН с ККР

1.4 Некоторые характеристики современных ГУН с ККР и уточнение постановки задач диссертации

1.5 Основные результаты

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ГУН с ККР

2.1 Схема и модели ГУН с ККР и их использование в процессе проектирования

2.2 Анализ простейшей модели ККР с варикапом и построение одномодовой модели ГУН

2.3 Расчёт параметров модели ГУН с ККР и характеристик стационарного режима

2.4 Укороченные уравнения модели ГУН с ККР

2.5 Флуктуационные уравнения модели ГУН с ККР и спектральные характеристики флуктуаций фазы и амплитуды колебаний

2.6 Квазистационарный метод расчёта флуктуаций в ГУН с ККР и обобщённая формула Лисона

2.7 Количественные оценки флуктуаций в ГУН с ККР с использованием квазистационарного метода и обобщённой формулы Лисона

2.8 Основные результаты главы

3. МОДЕЛИ КОМПОНЕНТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ГУН С ККР 92 3 Л Уточнение моделей компонентов при проектировании ГУН с ККР

3.2 Модели пассивных линейных компонентов

3.2.1 Модели конденсаторов

3.2.2 Модели чип-индуктивностей

3.2.3 Модели резисторов

3.3 Модели и некоторые характеристики коаксиальных керамических резонаторов

3.4 Модели варикапов

3.5 Исследование влияния полосы перестройки по частоте на добротность рабочей моды колебательной системы, состоящей из ККР, варикапа и емкости связи

3.6 Экспериментальное исследование ККР с перестройкой по частоте

при помощи варикапа

3.7 Исследование влияния амплитуды колебаний на характеристики КС

3.8 Модели транзисторов

3.9 Основные результаты главы

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ ГУН С ККР

4.1 Цели и место моделирования ГУН с ККР в процессе проектирования

4.2 Моделирование характеристик кольца обратной связи ГУН с ККР и коррекция параметров его схемы

4.2.1 Коррекция параметров схемы, связанная с уточнением

модели внутреннего транзистора

4.2.2 Коррекция параметров схемы, связанная с уточнением модели колебательной системы

4.2.3 Анализ влияния параметров полной модели транзистора на рабочие характеристики ГУН

4.2.4 Завершающие этапы моделирования работы ГУН с ККР

4.3 Экспериментальное исследование разработанных ГУН с ККР

4.3.1 Исследование базового варианта ГУН с ККР

4.3.2 Малошумящий ГУН с ККР с полосой перестройки 0,2%

4.3.3 Малошумящий ГУН с ККР с полосой перестройки 1, 3%

4.4. Сравнение спроектированных ГУН с ККР с известными аналогами

4.5. Основные результаты главы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 179 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Приближённый расчёт режима и параметров схемы

маломощного ГУН с ККР

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Расчёт вольт-фарадных характеристик варикапа при

большом гармоническом напряжении на нём

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Измерение характеристик ККР. Определение

параметров эквивалентной схемы ККР

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Малошумящие генераторы, управляемые по частоте напряжением, на коаксиальных керамических резонаторах»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Проблема разработки источников колебаний СВЧ диапазона с высокой долговременной стабильностью частоты и низким уровнем фазовых шумов возникла более 50 лет назад и остаётся актуальной до настоящего времени. Основными видами радиотехнических систем, для функционирования которых требовались такие источники, были и остаются радиолокационные системы [1-3] и различные виды систем связи и передачи информации [4-10]. Из публикаций [1-Ю], охватывающих более чем 40-летний отрезок времени, видно, что с появлением новых видов сигналов и способов их формирования и обработки т требования к стабильности частоты основных источников колебаний и уровням их фазовых шумов становятся всё более жёсткими.

Одним из ключевых функциональных узлов, влияющих на уровни фазовых шумов таких источников колебаний СВЧ диапазона как синтезатор частот (СЧ) с системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), является генератор, управляемый по частоте напряжением (ГУН) [7-10].

При проектировании ГУН СВЧ основными показателями качества являются полоса электрической перестройки и уровень фазовых шумов в этой полосе. При этом задаются требования к выходной мощности и степени её непостоянства в пределах полосы перестройки, к чувствительности частоты автоколебаний к изменениям питающего напряжения, изменениям температуры и других параметров окружающей среды, а также к вариациям комплексного сопротивления нагрузки. В ряде случаев дополнительно задаются требования к линейности перестроечной (модуляционной) характеристики ГУН. Существуют практические задачи, при решении которых накладываются ограничения на массогабаритные характеристики ГУН СВЧ, а также на потребляемые ими мощности.

В целом, ключевой проблемой разработок малошумящих ГУН является построение схем, в которых одновременно достигаются максимальные

значения эквивалентной добротности рабочей моды колебательной системы и полосы электрической перестройки частоты.

Изобретение [11-14], освоение производства [15-17] и исследование характеристик [18] малогабаритных коаксиальных керамических резонаторов (ККР) открыло новые возможности построения колебательных систем малошумящих ГУН, частоты колебаний в которых, в основном, определяются свойствами ККР с высокими значениями их собственных добротностей.

Начиная с 2000-го года, было оформлено значительное число патентов на схемы ГУН с ККР [19-24]. Рядом зарубежных компаний было освоено производство ГУН с ККР [25-28]. Появились публикации, в которых излагались описания некоторых схем, разные варианты подходов к проектированию таких ГУН и оценки достижимых показателей качества [29-32]. Примеры ГУН с ККР стали включать в монографии [33-36].

При разработках ГУН с ККР активно использовались средства автоматизации проектирования, такие как Advanced Design System (ADS) и Microwave Office (MWO) [29,33,36-38]. Это потребовало разработок достаточно точных моделей компонентов ГУН (активных и пассивных) и типовых фрагментов их топологий. Разработки моделей компонентов (в общем случае нелинейных и содержащих источники собственных шумов) опираются на результаты тщательно планируемых измерений, научно обоснованные структуры моделей и использование программных средств идентификации параметров этих моделей.

При высоких требованиях к точности этих моделей и применимости их для анализа систем в широкой полосе частот эти модели оказываются настолько сложными, что опираясь на них, трудно прогнозировать результаты изменений режимных и шумовых характеристик при изменении параметров схем ГУН. С другой стороны, для нахождения с помощью «точных» методов параметров и режимов, близких к оптимальным, необходимо уметь находить сочетания параметров, при использовании

которых в качестве нулевых приближений будет обеспечена сходимость

а/

итерационных процедур, заложенных в программных пакетах ADS и MWO.

В ряде работ [33,35,36] для поиска параметров схем и режимов с учётом требований к фазовым шумам ГУН используют сильно упрощенные модели самих ГУН в сочетании с моделью Д.Лисона [39], применимость которой для решения данной задачи вызывает ряд сомнений. Ведь при увеличении мощности колебаний в контурах ГУН с варикапами снижение уровня фазовых шумов ограничивается влиянием преобразования флуктуаций амплитуды во флуктуации частоты автоколебаний [40,41], которое в формуле Лисона не учитывается.

Кроме того, число резонансных частот и возможных мод колебаний в реальных моделях современных ГУН СВЧ-диапазона из-за сложности моделей транзисторов, резонаторов, варикапов с цепями управления и распределенными элементами топологии весьма велико. Изменение параметров большей части элементов этой колебательной системы невозможно. Поэтому возникают сложности с обеспечением самовозбуждения и устойчивости колебаний на заданной моде, а также близости этих колебаний к гармоническим, что предполагается во всех упрощенных моделях. Это значит, что в любой реальной схеме необходимо предотвратить возникновение паразитных колебаний и исключить прохождение по кольцу обратной связи высших гармоник импульсов тока управляемого генератора, входящего в состав модели транзистора.

Полуэмпирический анализ этих противоречий приведён в ряде публикаций, где затрагиваются вопросы проектирования ГУН с ККР [29,30, 33-36]. Однако, как правило, в этих работах даются общие рекомендации по выбору схем, приводятся примеры готовых схем, результаты их моделирования и результаты измерений основных характеристик описанных схем. Перенос полученных в них результатов на решение других задач этого класса весьма затруднителен.

Изложение систематического подхода к решению таких задач, основанного на использовании как современной теории автогенераторов, применяемой с учётом неполноты информации о моделях компонентов, так и результатов чётко планируемых экспериментов и моделирования, в опубликованных к настоящему времени работах отсутствует.

Однако, для повышения эффективности использования этих программных средств весьма актуальна разработка логически последовательной и опирающейся на теоретически обоснованные методы расчёта автогенераторов методики, используя которую можно выявлять и сознательно преодолевать все основные препятствия, возникающие на различных этапах проектирования современных ГУН СВЧ.

При этом очевидно, что известные методы расчёта в ряде случаев потребуют дополнительного обоснования и существенной модификации, которая должна быть выполнена в исследовательской части данной диссертации.

Цель диссертации

Цель диссертации - разработка систематического подхода к проектированию малошумящих ГУН СВЧ диапазона с коаксиальными керамическими резонаторами, основанного на сочетании применения и развития теории автогенераторов СВЧ с использованием планируемых экспериментов и современных методов математического моделирования.

Методы исследования

В работе используются методы теории электрических цепей с сосредоточенными и распределёнными параметрами, методы теории нелинейных колебаний, методы статистической радиофизики, методы математического моделирования процессов в нелинейных системах с сосредоточенными и распределёнными параметрами, методы

экспериментального исследования линейных и нелинейных цепей СВЧ, методы исследования энергетических, модуляционных и спектральных характеристик автоколебательных систем СВЧ диапазона.

Новые научные результаты, полученные в диссертации

1. Предложен и обоснован метод предварительного анализа условий самовозбуждения требуемых и не самовозбуждения паразитных колебаний в автогенераторах с многочастотным коаксиальным керамическим резонатором (ККР) в составе колебательной системы и с одним активным СВЧ прибором, модели которых содержат конечное число элементов, являющихся причиной возникновения паразитных обратных связей.

2. Для того же класса автогенераторов СВЧ сформулированы условия близости колебаний на рабочей моде к гармоническим и применимости квазилинейного метода и метода укороченных символических уравнений для приближённого расчёта стационарных колебаний в автогенераторе с ККР, анализа их устойчивости и оценочного расчёта спектральной плотности мощности фазовых шумов в таких автогенераторах.

3. Предложен квазистационарный метод расчёта флуктуаций фазы и амплитуды колебаний в автогенераторах, условия и область применимости которого определены с использованием метода укороченных символических уравнений.

4. Квазистационарным методом получена приближённая формула для расчёта фазовых шумов, которая представляет собой обобщение известной формулы Лисона [39] на генераторы, управляемые по частоте напряжением. Полученная формула отличается от формулы Лисона учётом влияния поправки на частоту автоколебаний на СПМ фазового шума и преобразования флуктуаций амплитуды автоколебаний во флуктуации мгновенной частоты, а следовательно, и во флуктуации фазы из-за нелинейности характеристик варикапов. Кроме того, в полученной формуле, в отличие от формулы Лисона [39], используются чётко определённые

10

коэффициенты фазового и амплитудного шумов, рассчитываемые для заданного активного прибора с учётом периодической нестационарности его шума в нелинейном режиме.

Практическая ценность результатов работы и её реализация

1. Разработан, формализован и проверен на практике систематический подход к поэтапному проектированию малошумящих ГУН СВЧ диапазона. Он основан на применении и развитии простых приближённых методов прикладной теории автогенераторов СВЧ, уточнении используемых моделей при помощи обработки данных планируемых промежуточных экспериментов и использовании современных средств математического моделирования нелинейных автоколебательных систем (пакеты ADS и MWO). Основанная на этом подходе методика проектирования позволит инженерам-разработчикам более эффективно использовать на этапе проектирования ГУН как доступные в настоящее время средства моделирования, так и измерительные средства.

2. Конкретные варианты малошумящих ГУН с ККР, примерами разработки и экспериментального исследования которых проиллюстрировано применение предложенного подхода, могут быть рекомендованы для использования в качестве прототипов ГУН для малошумящих синтезаторов частот соответствующего диапазона волн.

3. Разработанный подход, с одной стороны, в методическом плане полностью согласован с теоретическим материалом, излагаемым в учебных дисциплинах, посвященных изучению устройств генерирования колебаний и формирования сигналов. С другой стороны, в нём используются современные программные и измерительные средства. Поэтому его целесообразно использовать в учебном процессе при изучении соответствующих дисциплин и выполнении студентами радиотехнического направления подготовки выпускных работ и курсовых проектов.

Достоверность результатов обеспечивается использованием обоснованно выбранных методов теоретического анализа, выбором моделей, а также проверкой основных результатов компьютерным моделированием и экспериментами.

Положения выносимые на защиту

1. Метод предварительного анализа условий самовозбуждения требуемых и не самовозбуждения паразитных колебаний в ГУН с многочастотным коаксиальным керамическим резонатором (ККР) в колебательной системе и с одним активным СВЧ прибором, предложенный и обоснованный в работе, позволяет уже на начальном этапе проектирования ГУН с ККР получить вариант схемы, достаточно близкой к требуемой и являющейся удобным отправным пунктом для дальнейшего проектирования.

2. Сформулированные для этого класса автогенераторов СВЧ условия близости колебаний на рабочей моде к гармоническим позволяют применить квазилинейный метод и метод укороченных символических уравнений для приближённого расчёта стационарных колебаний в автогенераторе с ККР, анализа их устойчивости и оценочного расчёта спектральной плотности мощности фазовых шумов в таких автогенераторах.

3. Для приближённых расчётов спектральных плотностей мощности флуктуаций фазы и амплитуды колебаний в автогенераторах СВЧ на первом этапе проектирования предложен квазистационарный метод, условия и область применимости которого определены с использованием метода укороченных символических уравнений.

4. Для расчётов фазовых флуктуаций квазистационарным методом получена приближённая формула, которая представляет собой обобщение известной формулы Лисона [39] на генераторы, управляемые по частоте напряжением. Она отличается от формулы Лисона учётом влияния поправки на частоту автоколебаний на СПМ фазового шума и преобразования флуктуаций амплитуды автоколебаний во флуктуации

мгновенной частоты, а следовательно, и во флуктуации фазы из-за нелинейности характеристик варикапов.

5. Разработан, формализован и проверен на примерах проектирования и испытания трёх ГУН с ККР систематический подход к поэтапному проектированию малошумящих ГУН СВЧ диапазона. Он основан на применении и развитии простых приближённых методов прикладной теории автогенераторов и использовании современных средств математического моделирования нелинейных автоколебательных систем (пакеты ADS и MWO).

Апробация результатов работы и публикации

Изложенные в диссертации результаты отражены в 11 публикациях, в том числе: в 2 статьях в научно-техническом журнале «Электросвязь» [123,125], входящем в перечень ВАК, в 1 статье в рецензируемом научно-техническом журнале [124], в тезисах 4 международных конференций [115,116,119,121], в трудах 3 всероссийских научно-технических семинаров [118,120,122] и в трудах научной сессии НТОРЭС им. А.С.Попова [117].

Объем и структура работы

Перечисленные выше положения раскрываются в материалах диссертационной работы, изложенной на 208 страницах машинописного текста и иллюстрированной 115 рисунками и содержащей 10 таблиц. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 141 позицию и 3 приложений.

Содержание диссертации

Во введении раскрыта актуальность темы диссертации, определены цели исследования, сформулированы новые научные результаты, приведены положения, выносимые на защиту, и сведения об апробации работы и публикациях.

В первой главе представлен аналитический обзор публикаций по истории развития схем ламповых ГУН с коаксиальными резонаторами и транзисторных ГУН с микрополосковыми резонаторами, принципы построения и опыт разработки которых создали основу для развития схемотехники ГУН с ККР, а также обзор публикаций и патентов по ГУН с ККР. Выделены базовые однотранзисторные схемы, на основе которых построено подавляющее большинство более сложных схем. Представлен краткий анализ методов расчёта и исследования режимов автогенераторов без цепей управления частотой и ГУН, а также история развития методов расчёта флуктуационных характеристик автогенераторов. Приведены данные о достигнутых к настоящему времени сочетаниях характеристик ГУН с ККР, предназначенных для разных приложений. Уточнён перечень основных задач, решаемых в данной работе.

Во второй главе предложена и обоснована система приближённых методов расчёта стационарного режима, параметров схемы ГУН с ККР и её флуктуационных характеристик, рекомендуемых для использования на первом этапе проектирования таких ГУН и составляющих основу предлагаемой методики проектирования. Сформулированы и проиллюстрированы конкретным примером условия реализации ГУН с ККР, колебания в которых близки к гармоническим и поведение которых описывается одномодовой моделью с источниками собственных шумов активного прибора и колебательной системы. Для расчёта режима стационарных автоколебаний и параметров схемы применён квазилинейный метод, при использовании которого разработчик легко контролирует физический смысл результатов, получаемых на каждом этапе. Методом С.И.Евтянова составлены укороченные дифференциальные уравнения, позволяющие исследовать устойчивость стационарного режима, найти поправку на частоту и получить флуктуационные уравнения и выражения для расчёта спектральных плотностей мощности (СПМ) флуктуаций фазы и амплитуды автоколебаний.

Из этих уравнений получены уравнения квазистационарного метода расчёта СПМ фазовых и амплитудных шумов в ГУН с ККР.

Квазистационарным методом получена формула для расчёта фазовых шумов, которая представляет собой обобщение известной формулы Лисона [39] на генераторы, управляемые по частоте напряжением. Показано, что эта формула позволяет получать количественные оценки уровня фазовых шумов уже на первом этапе проектирования ГУН.

В третьей главе с учётом условий реализации ГУН с использованием технологий поверхностного монтажа, обоснован выбор моделей пассивных и активных компонентов, которые целесообразно применять на этапе моделирования как работы основных узлов выбранной схемы ГУН, так и работы ГУН в целом. Для модели колебательной системы, состоящей из ККР, варикапа и ёмкости связи исследована связь полосы электрической перестройки по частоте с добротностью рабочей моды колебательной системы и уточнены результаты аналогичного исследования, выполненного в для простейшей модели этой колебательной системы. Исследовано влияние амплитуды колебаний на варикапе на резонансную частоту колебательной системы. Проведено экспериментальное исследование частотных характеристик колебательной системы, состоящей из ККР варикапа и ёмкости связи, как в окрестности полосы перестройки частоты, так и в широкой полосе частот. Определено положение частот паразитных резонансов, влияние которых следует учитывать при проектировании автогенератора. Выбрана и описана полная модель биполярного транзистора, рекомендуемая для описания его работы на сверхвысоких частотах.

В четвертой главе на примере проектирования малошумящего экономичного ГУН с ККР с полосой перестройки порядка 1,5%, показано, как применяется разработанная методика, начиная с первого этапа и завершая этапом полного моделирования в среде М\¥0 и расчёта требуемых характеристик полигармоническим методом. Результаты проектирования и

моделирования проверены экспериментально на макете, разработанном по итогам проектирования. Кроме основного генератора, были спроектированы и реализованы ещё два генератора, результаты испытаний которых также приведены в этой главе. Полученные характеристики ГУН с ККР сопоставлены с характеристиками ГУН с ККР зарубежных производителей, приведёнными в первой главе.

В заключении сформулированы основные итоги и результаты работы.

1. ГЕНЕРАТОРЫ, УПРАВЛЯЕМЫЕ ПО ЧАСТОТЕ НАПРЯЖЕНИЕМ, С КОАКСИАЛЬНЫМИ КЕРАМИЧЕСКИМИ РЕЗОНАТОРАМИ И МЕТОДЫ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1. История создания и разработок ГУН с ККР

Как было отмечено во введении, генераторы, управляемые по частоте напряжением (ГУН), с коаксиальными керамическими резонаторами (ККР) были разработаны как один из возможных вариантов решения проблемы построения ГУН СВЧ, удовлетворяющих комплексу системных требований [1-10], и в первую очередь требованиям к уровням фазовых шумов и массогабаритным характеристикам.

Первое из этих требований заставляло искать варианты построения колебательных систем ГУН СВЧ с достаточно высокой собственной добротностью, которая могла быть достигнута в системах с распределёнными параметрами. Второе - требовало искать конструкции таких систем с минимальными габаритами.

В 70-х годах прошлого столетия появились первые сообщения о успешном создании термостабильных керамик с весьма малыми потерями и диэлектрической проницаемостью, которая могла варьироваться в широких пределах [18]. В 1983 году в Японии был создан и запатентован разработчиками первый ККР с однородным керамическим заполнением, а уже в 1985 году появился патент на ККР с неоднородным керамическим заполнением [11], т.е. с меняющимся вдоль оси ККР волновым сопротивлением. В 1992 и 1994 годах появились патенты [12-14], ориентированные на использование ККР в генераторах, в том числе патент [12] на ККР, резонансная частота которого перестраивается варикапом.

Ряд зарубежных и отечественных компаний (например, [15-17]) освоило производство и серийный выпуск широкой номенклатуры ККР. По справочным данным каждого из выпускаемых ККР [15] может быть построена простейшая эквивалентная схема для основной ТЕМ-моды и

17

основной резонансной частоты, представляющая собой параллельный колебательный контур, и найти его резонансную частоту, добротность, эквивалентную индуктивность, эквивалентную ёмкость и резонансное сопротивление.

г

Рис. 1.1. Пример конструкции (а) и простейшая эквивалентная схема ККР. размер поперечного сечения резонатора, с!- диаметр металлизированной внутренней полости, 1- длина металлизированной части резонатора, г- радиус закругления продольных граней резонатора).

Хотя для реальных расчётов, которые можно было бы положить в основу методик проектирования, она совершенно недостаточна, её удобно использовать для выбора возможных вариантов построения схем автогенераторов (АГ) на ККР и сравнения их с АГ, в которых используются другие типы колебательных систем.

1.2. История и эволюция схемотехнических решений ГУН с ККР

При описании схемотехнических решений ГУН с ККР, используемых в настоящее время, отметим, что рассматриваемый класс АГ является подклассом генераторов, в состав колебательных систем которых входит высокодобротный резонатор, обеспечивающий повышение стабильности частоты собственных колебаний и добротности рабочей моды колебательной системы, а также снижение уровней фазовых шумов в выходных колебаниях ГУН.

Ламповые АГ этого класса начали использовать в 30-х годах прошлого века для генерирования колебаний метрового и дециметрового диапазонов

18

волн. В этих АГ использовались резонаторы на отрезках двухпроводных и коаксиальных линий. Первая отечественная работа по теории и расчёту таких АГ была опубликована А.М.Кугушевым в 1934 году. Дальнейшие уточнения и обобщения были сделаны в работах Г.А.Зейтлёнка (1938 г.), С.А.Дробова (1947 г.), Е.П.Корчагиной (1947 г.). Подробное изложение теории и методов расчёта этих АГ содержится в учебнике С.И.Евтянова [42] (1950 г.). В этом учебнике описан и вариант АГ с одним резонатором на отрезке линии передачи. Упрощенная схема такого АГ показана на рис. 1.2,а. Если при описании работы АГ в эквивалентной схеме учитывать только одну (рабочую) моду и заменить отрезок линии параллельным контуром, то получится схема с контуром между сеткой и анодом, показанная на рис. 1.2,6. На частоте собственных колебаний полной колебательной системы, лежащей ниже частоты параллельного резонанса контура, включённого между сеткой и анодом, реактивная составляющая сопротивления этого контура имеет индуктивный характер, и такой автогенератор представляет собой частный случай схемы емкостной трёхточки [42].

1-Р

Кр

Ср

а)

сз

С1

С2

б)

Рис.1.2. Схема лампового автогенератора СВЧ с резонатором на короткозамкнутом отрезке линии передачи (а) и простейшая эквивалентная схема такого АГ (б).

Для перестраиваемых ламповых АГ с высокодобротными контурами Г.Т.Шитиковым [43] было предложено две модификации схемы рис. 1.2,б. Они показаны на рис. 1.3.

а)

б)

Рис. 1.3. Две модификации ламповой схемы емкостной трёхточки, предложенные для реализации диапазонных автогенераторов Г.Т.Шитиковым.

При использовании высокодобротных резонаторов с сосредоточенными параметрами в таких схемах имелась возможность обеспечить оптимальную связь лампы с колебательной системой при перестройке генератора в достаточно широком диапазоне частот.

С переходом от ламповых схем к транзисторным у схемы с контуром между коллектором и базой (рис. 1.4,а) при работе на высоких для биполярного транзистора частотах было выявлено важное достоинство [44]. При правильном выборе параметров такой схемы фаза коэффициента обратной связи [42] на частоте автоколебаний была положительной. Это позволяло скомпенсировать (полностью или частично) запаздывание фазы первой гармоники тока коллектора относительно фазы управляющего напряжения, вызванное инерционностью транзистора, и улучшить основные характеристики АГ.

В книге О.А.Челнокова [44] были исследованы свойства этой схемы и разработан подход к расчёту таких автогенераторов. На рис. 1.4,6 показан пример такой схемы на отрезке линии передачи, взятый из работы [44].

Сбл

к

/

С1

/

V

■е-

1бл Спр

Рэ

)(-К

-г- ГЛ^

б)

Епит

1_бл Спр

-а

Выход

на нагрузку

Н2

а)

Рис. 1.4. Эквивалентная схема автогенератора на биполярном транзисторе с контуром между коллектором и базой (а), и пример реальной схемы АГ такого типа (б).

Для использования высокодобротных контуров (резонаторов), позволяющих обеспечить высокую стабильность частоты и возможность перестройки генератора в определённом диапазоне с помощью конденсаторов переменной ёмкости, Г.Т.Шитиковым [46] были предложены два варианта схем на биполярных транзисторах. По принципам построения они аналогичны ламповым схемам, показанным на рис. 1.3, но имеют несколько более сложные цепи перестройки и связи резонатора с промежутком коллектор-база биполярного транзистора. Эти схемы показаны на рис. 1.5.

Сравнивая их со схемами, показанными на рис. 1.3, видим, что при С33—> оо и сохранении только одной перестраиваемой ёмкости (С31 в схеме рис. 1.5,а и Су в схеме рис. 1.5,б) колебательные системы схем рис. 1.5,а,б совпадают с соответствующими колебательными системами схем рис. 1.3,а,б. Такие упрощенные схемы используются в АГ с относительно небольшими полосами перестройки [46].

/

сзз

сзз

а) б)

Рис. 1.5. Эквивалентные схемы диапазонных транзисторных автогенераторов, предложенные Г.Т.Шитиковым [46].

Отметим, что в реальных схемах транзисторных автогенераторов, сводящихся к эквивалентной схеме рис. 1.4,а внешняя ёмкость С2 может отсутствовать. Вместо неё может использоваться собственная ёмкость транзистора база-эмиттер. В такой предпосылке транзисторный генератор с контуром между коллектором и базой исследовался в работе Томаса [47] (1956 г.).

Переход от схем АГ без перестройки или с механической перестройкой к схемам ГУН потребовал введения в колебательные системы емкостей или индуктивностей, величины которых могут изменяться под действием управляющего частотой напряжения. Наиболее широкое применение в транзисторных ГУН получили колебательные системы с варикапами, поэтому именно они будут рассматриваться в данной работе.

На рис. 1.6 показан пример построения ГУН на биполярном транзисторе с варикапами, описанного в книге [45]. Он перестраивался варикапами на ±10% в окрестности частоты 2,4 ГГц. На рис. 1.6,а показана базовая эквивалентная схема, на которой перестраиваемые элементы не показаны (реально изменяются элементы Ь, С3 и Ы3). На рис. 1.6,6 показана более детальная, но всё же упрощенная схема, на которой показана более детально эквивалентная схема двухполюсника, включённого между коллектором и базой. На рис. 1.6,в модель ГУН представлена как параллельное соединение активного нелинейного двухполюсника,

22

заменяющего транзистор с емкостями , С2 и индуктивностью ввода эмиттера Ьэ, и пассивного двухполюсника, замещающего отрезок микрополосковой линии с варикапом. На рис. 1.6,г показана более детальная электрическая схема ГУН. Из неё видно, как включены в линию реальные варикапы, как устроены цепи питания, автосмещения и управления частотой.

а)

б)

к

2 16 Св

В)

Евн О

о ^

0

о.

03

1

ы

Г)

Рис. 1.6. Эквивалентные схемы ГУН дециметрового диапазона волн по схеме «с контуром между коллектором и базой» (а,б,в) и электрическая схема этого ГУН, реализованная на микрополосковых линиях (г).

Отметим, что в этой схеме по высокой частоте «заземлён» коллектор, а по постоянному напряжению заземлена база.

Другой вариант транзисторного ГУН диапазона ДМВ, имеющий более сложную микрополосковую колебательную систему с тремя варикапами, кратко описан в книге [46].

Одна из первых схем ГУН с ККР рис. 1.7, одномодовая эквивалентная схема которая сводится к схеме с частичным включением контура между коллектором и базой, подобной схеме рис. 1.5,6, была заявлена в патенте [48] (1987 г.). (В Японии эта заявка была оформлена в 1983 г.) В этой схеме по высокой частоте через разделительную ёмкость С4 заземлена база, между базой и эмиттером включена ёмкость СЗ, а в качестве ёмкости коллектор-эмиттер используются сумма выходной и монтажной емкостей транзистора. В оригинале патента диод УТ>1 работает в ключевом режиме, подключая и отключая параллельно входу ККР ёмкость С1.

Рис.1.7. Схема ГУН с ККР, заявленная в патенте [48].

Усовершенствованный вариант схемы ГУН с ККР использован в качестве базового в патентах [20-22]. Он показан на рис. 1.8. В этой схеме по высокой частоте практически заземлён коллектор. Параллельно входу ККР через ёмкость С2 подключён варикап УБ1. Сопротивление Я4 при

24

правильном выборе обеспечивает стабилизацию характеристик и ослабление шумов транзистора. По принципу работы эта схема также может рассматриваться как частный случай схем рис. 1.3 и рис. 1.5.

нагрузке С5 Л2 Рн=50 Ом

Рис. 1.8. Базовая схема ГУН с ККР, заявленная как базовая в патентах [20-22].

Из схем ГУН с ККР, являющихся аналогами АГ с контуром между коллектором и базой, рассмотрим ещё схему, приведённую в книге [33]. Она показана на рис. 1.9 и имеет несколько отличий от схемы рис. 1.8.

К нагрузке Рн=50 Ом

Рис. 1.9. Схема ГУН с ККР, описанная в книге [33].

В ней применена иная схема включения шумоподавляющего сопротивления в цепи эмиттера и иная схема связи этого ГУН с нагрузкой. Приведённая на рис. 1.9 конфигурация эмиттерной цепи защищена патентом. Для перестройки по частоте применена схема из двух пар встречно-последовательно соединённых варикапов, подключённых через ёмкость параллельно входу ККР. Использована оригинальная схема автосмещения, обеспечивающая стабилизацию постоянной составляющей тока коллектора.

В этой схеме на центральной частоте 1000 МГц при очень малой полосе электрической перестройки (по косвенным оценкам менее 0,1%) достигнут очень низкий уровень фазовых шумов (-124 дБн/Гц при отстройке от центральной частоты на 10 кГц) [33].

Примеры проектирования однотранзисторных ГУН с ККР рассмотренного выше типа приведены также в книгах Гонсалеса [35] и Рэа [36]. Но новых схемотехнических особенностей таких ГУН в этих книгах нет.

Прототипом другого важного класса ГУН с ККР диапазона СВЧ является ГУН с индуктивностью в цепи базы, схема которого описана в патенте Льюиса [49]. Эта схема показана на рис. 1.10.

Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Кувшинов, Вадим Владимирович

4.5. Основные результаты главы

1. Разработан и проиллюстрирован примером проектирования ГУН с ККР сантиметрового диапазона волн алгоритм перехода от простой модели ГУН, рассмотренной во второй главе, к максимально полной и точной модели, составленной из моделей компонентов, рассмотренных в третьей главе. При этом сохраняются следующие основные характеристики ГУН: средняя частота и полоса электрической перестройки, запас по самовозбуждению, выходная мощность, крутизна фазо-частотной характеристики на частотах автоколебаний, потребляемая мощность. Кроме того, контролируется выполнение условия отсутствия частот возможного самовозбуждения паразитных колебаний и условия малости коэффициента передачи по кольцу обратной связи на частотах высших гармоник основного колебания.

2. Показано, что разработанные алгоритм и методика проектирования, реализованные в среде MWO (или ADS), приводят к формированию схемы ГУН, которая подготовлена к моделированию автоколебательного режима с расчётом стационарных режимов и флуктуационных характеристик полигармоническим методом. При этом основные характеристики

174 получающейся нелинейной модели с удовлетворительной точностью совпадают с полученными на этапе подготовки схемы к нелинейному моделированию.

3. Проведено экспериментальное исследование трёх макетов малошумящих ГУН с ККР сантиметрового диапазона волн, разработанных и реализованных с использованием предложенной методики, основные результаты которого удовлетворительно согласуются с результатами оценочных расчётов и нелинейного моделирования.

Заключение.

Целью данной диссертации являлась разработка систематического подхода к проектированию малошумящих ГУН СВЧ диапазона с коаксиальными керамическими резонаторами, основанного на сочетании применения и развития теории автогенераторов СВЧ с использованием планируемых экспериментов и современных методов математического моделирования.

Для достижения этой цели в диссертации решены следующие основные задачи.

1. На основе аналитического обзора публикаций по истории развития схем ГУН СВЧ диапазона и в частности истории развития схемотехники ГУН с ККР выделены две базовые схемы принципы работы которых лежат в основе построения подавляющего большинства более сложных ГУН с ККР. Одна из них, в которой ККР подключён между коллектором и базой транзистора через ёмкости, выбрана в качестве базовой при проектировании конкретных ГУН с использованием разработанного подхода.

2. Предложена и обоснована система приближённых методов расчёта стационарного режима, параметров схемы ГУН с ККР и её флуктуационных характеристик, рекомендуемых для использования на первом этапе проектирования таких ГУН и составляющих основу предлагаемой методики проектирования. Сформулированы и проиллюстрированы конкретным примером условия реализации ГУН с ККР, колебания в которых близки к гармоническим и поведение которых описывается одномодовой моделью с источниками собственных шумов активного прибора и колебательной системы.

3. Для расчёта фазовых шумов на первом этапе получена новая формула, которая представляет собой обобщение известной и широко используемой в инженерной практике формулы Лисона [39] на генераторы, управляемые по частоте напряжением. Полученная формула отличается от формулы Лисона в нескольких отношениях. В ней учтено влияние поправки на частоту автоколебаний на СПМ фазового шума. Кроме того, учтено влияние преобразования флуктуаций амплитуды автоколебаний во флуктуации мгновенной частоты, а следовательно, и во флуктуации фазы из-за нелинейности характеристик варикапов. Важность учёта последнего фактора проиллюстрирована конкретным примером расчёта фазовых шумов в модели ГУН с ККР.

4. На основе анализа существующих моделей компонентов, применяемых при проектировании устройств СВЧ, реализуемых с использованием технологий поверхностного монтажа, обоснован выбор моделей пассивных и активных компонентов, которые целесообразно применять на этапе моделирования как работы основных узлов выбранной схемы ГУН с ККР, так и работы ГУН в целом.

5. Проведено экспериментальное исследование частотных характеристик колебательной системы, состоящей из ККР варикапа и ёмкости связи, как в окрестности полосы перестройки частоты, так и в широкой полосе частот. Определено положение частот паразитных резонансов, влияние которых следует учитывать при проектировании автогенератора.

6. Разработан и проиллюстрирован примером проектирования ГУН с ККР сантиметрового диапазона волн алгоритм перехода от простой модели ГУН, рассмотренной во второй главе, к максимально полной и точной модели с сохранением основных характеристик ГУН. и контролем выполнения условий отсутствия паразитных колебаний и условия малости коэффициента передачи по кольцу обратной связи на частотах высших гармоник основного колебания.

7. Показано, что разработанные алгоритм и методика проектирования, реализованные в среде MWO (или ADS), приводят к формированию схемы ГУН, которая подготовлена к моделированию автоколебательного режима с расчётом стационарных режимов и флуктуационных характеристик полигармоническим методом. При этом основные характеристики получающейся нелинейной модели с удовлетворительной точностью совпадают с полученными на этапе подготовки схемы к нелинейному моделированию.

8. Проведено экспериментальное исследование трёх макетов малошумящих ГУН с ККР сантиметрового диапазона волн, разработанных и реализованных с использованием предложенной методики, основные результаты которого удовлетворительно согласуются с результатами оценочных расчётов и нелинейного моделирования.

Предложенная методика может быть применена для проектирования ГУН с ККР, построенных на основе других базовых схем. На её основе могут быть выполнены исследования по сравнительному анализу различных вариантов реализации ГУН с заданными техническими требованиями, а также решена задача создания альбомов типовых проектов ГУН СВЧ, ориентированных на использование определённых технологий их реализации.

В основе разработанной методики лежат методы проектирования устройств формирования колебаний и сигналов, основные положения которых излагаются в дисциплинах, входящих в учебные планы подготовки бакалавров, магистров и инженеров направления «Радиотехника». Её освоение и использование в учебном процессе будет способствовать освоению студентами новых методов и средств проектирования радиотехнических устройств.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кувшинов, Вадим Владимирович, 2012 год

Список использованных источников

1. Лисон Д., Джонсон Г. Кратковременная стабильность частоты доплеровских радиолокационных станций: требования, измерения, методы // ТИИЭР. - 1966. - Т.54, № 2. - С.157-163.

2. Блинов И.Н., Демчук А.Д., Рыжков А.В. Кратковременная нестабильность частоты доплеровских радиолокационных станций: требования, измерения, методы // «Вопросы радиоэлектроники», серия «РИТ», - 1975 - № 1. - С.42-44.

3. Саундерс В. Радиолокационные системы с непрерывным излучением и с частотной модуляцией // В кн. Справочник по радиолокации. Под ред М.Сколника. Нью-Йорк,1970. Пер. с англ. (в четырёх томах) / Том 3. Радиолокационные устройства и системы / Под ред А.С.Виницкого. -М.: Сов. Радио, 1978. Гл.4. - С. 234-280.

4. Сиднор Р., Колдуэлл Дж., Роуз Б. Требования к стабильности частоты в космических системах связи и слежения // ТИИЭР. - 1966. - Т.54, № 2. -С. 143-149.

5. Супер Ю.М., Даниэлян С.А. Нормирование фазовых шумов в линиях передачи цифровой информации сигналами с фазовой манипуляцией // Техника средств связи. Сер. Техника радиосвязи. 1982. - Вып.1. -С.49-60.

6. Reinhardt V.S. The Calculation of Frequency Source Requirements for Digital Communication Systems // Proc. 2004 IEEE Freq. Contr. Symposium and Exposition, 2004. - p. 151-157.

7. Рыжков A.B., Попов B.H. Синтезаторы частот в технике связи,- М.: Радио и связь, 1991.- 264 с.

8. Тихомиров Н.М., Романов С.К., Ленынин А.В. Формирование ЧМ сигналов в синтезаторах с автоподстройкой. - М.: Радио и связь, 2004. -210 с.

9. Пестряков А.В., Иванкович М.В.Определение основных параметров широкополосного синтезатора частот с квазинепрерывной перестройкой частоты для комплекса мониторинга систем связи // В сб. докладов н-т семинара «Системы синхронизации формирования и обработки сигналов для связи и вещания», г.Одесса, 1-4 июня 2007. - М.: Инсвязьиздат, 2007. -С. 46-55.

10. Иванкович М.В. Определение требований к шумовым характеристикам синтезатора частот / Труды НИИР: сборник статей. - М.: НИИР, 2008. -№3. - С. 67-74.

11. Makimoto M., Aihara Y. (Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.). Coaxial Dielectric Resonator Having Different Impedance Portions and Method of Manufacturing the Same. - United States Patent No.: US 4,506,241. - Date of Patent: Mar. 19, 1985.

12. McJunkin B. L. (Hewlett-Packard Company). Varactor Tuned Coax Resonator. - United States Patent No.: US 5,130,673. - Date of Patent: Jul. 14, 1992.

13. Inoue A.. (Murata Manufacturing Co., Ltd., Japan). High Frequency Coaxial Resonator. - United States Patent No.: US 5,175,520. - Date of Patent: Dec. 29, 1992.

14. Block Ch. (Siemens Matsushita Сотр. GmbH & Co. KG, Munich, Fed. Rep. of Germany). Ceramic Coaxial Resonator. - United States Patent No.: US 5,327,110. - Date of Patent: Jul. 05, 1994.

15. Integrated Microwave Corp. Ceramic Resonators, www.imcsd.com .

16. Trans-Tech Inc. Introduction and applications for coaxial resonators and inductors (300 MHz - 6.0 GHz). October 2, 2007. www.trans-techinc.com

17. Каталог ООО «Керамика» http://ceramics.sp.ru/production/CR.pdf

18. Makimoto M., Yamashita S. Microwave Resonators and Filters for wireless communication.- Springer-Verlag: Berlin, Heidelberg, New York., 2001. -163 p.

19. Gris M., Tosini R., Vigano G., Villa A. (Alcatel). Low Phase-Noise Device Comprising a Microstrip-Mounting Coaxial Dielectric Resonator and Method of Reducing the Phase noise in Such a Device, in Particular in a Voltage Controlled Oscillator. - United States Patent No.: US 6,114,918. - Date of Patent: Sep. 5, 2000.

20. Nicholls C.T., Grundlingh J M. (Nortel Networks Corporation). Oscillator Circuits Featuring Coaxial Resonator. - United States Patent No.: US 6,297,704 Bl. - Date of Patent: Oct. 2, 2001.

21. Nicholls C.T., Grundlingh J M. (Nortel Networks Corporation). Coaxial Resonator and Oscillation Circuits Featuring Coaxial Resonator. - United States Patent No.: US 6,326,854 Bl. - Date of Patent: Dec. 4, 2001.

22. Nicholls C.T., Grundlingh J. M. (Nortel Networks Corporation). Oscillator Circuits Featuring Coaxial Resonators. - United States Patent No.: US 6,429,748 B2. - Date of Patent: Aug. 6, 2002.

23. Marquardt G. H. (Harris Corporation). System and Method for an Ultra Low Noise Microwave Coaxial Resonator Oscillator Using 5/8ths Wavelength Resonator. - United States Patent No.: US2004/0130402 Al. - Date of Patent: .Jul. 08, 2004.

24. Knecht T. A., Jacobson R. (CTS Corporation). Coaxial Resonator Based Voltage Controlled Oscillator/Phased Locked Loop Synthesizer Module. -United States Patent No.: US 7,541,883 B2. - Date of Patent: Jun. 2, 2009.

25. Product VCO // www.synergymwave.com / VCOs

26. Product VCO// www.zcomm.com / Voltage Controlled Oscillator (VCO) Modules

27. Product VCO // www.minicircuits.com / product/Oscillators

28. Product VCO // http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/1762 / MAX2620.pdf

29. Rohde U. L. Designing SAW Resonators and DRO Oscillators Using Nonlinear CAD Tools. Proc. 1995 IEEE Int. Freq. Contr. Symp., 31 May-2 June, pp. 379-396.

30. Pollidi D. I. Design Method for a Coaxial-Resonator Oscillator // RF Design. 1995, Oct. Vol. 18. No. 10, 1. Pp. 66-68.

31. Rohde U.L. Ceramic Resonator Oscillators Challenges SAW // Microwaves & RF. 2003, September. Pp. 100-105.

32. Rohde U.L., Poddar A.K. Novel Multi-Coupled Line Resonators Replace Traditional Ceramic Resonators in Oscillators/VCOs // IEEE, International Frequency Control Symposium, IFCS, June 5-7, 2006, Florida, USA. 450 p

33. Rohde U.L., Poddar A.K., Bock G. The Design of Modern Microwave Oscillators for Wireless Applications. - Hoboken, NJ. : John Wiley & Sons Inc., 2005. - 543 p.

34. Grebennikov A. RF and Microwave Transistor Oscillator Design. - West Sussex, England.: John Wiley & Sons Ltd, 2007. - 441 p.

35. Gonzalez G. Foundations of Oscillator Circuit Design.- Boston, London: Artech House, Inc.2007. - 422 p.

36. Rhea R.W. Discrete Oscillator Design.- Boston, London: Artech House,Inc. 2010.-450 p.

37. Вишняков С., Геворкян В., Казанцев Ю. Автоматизированное проектирование высокодобротной колебательной системы транзисторного генератора // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2004. №2. С. 52-56.

38. Grebennikov A.V. Microwave Transistor Oscillators: an Analytic Approach to Simplify Computer-Aided Design // Microwave Journal. 1999, May. - Pp. 294-299.

39. Leeson D. B. A Simple Model of Feedback Oscillator Noise Spectrum // Proc. IEEE, 1966, N.2. -Pp. 329-330.

40. Савченко М.П., Кулешов B.H. Экспериментальное исследование флуктуаций в транзисторном автогенераторе с варикапами // Электросзязь.-1984.-№2.-С.55-58.

41. Кулешов В.Н., Болдырева Т.И., Перфильев А.А. Расчёт флуктуации амплитуды и фазы в автогенераторах, управляемых напряжением // Электросвязь. -2005. -№6. -С. 27-29.

42. Евтянов С.И. Радиопередающие устройства. - М.: Связьиздат, 1950. -640 с.

43. Шитиков Г.Т. Стабильные диапазонные автогенераторы. - М.: Сов радио, 1965. - 612 с.

44. Челноков О.А. Транзисторные генераторы синусоидальных колебаний.-М.: Сов. радио, 1975.-272 с.

45. Радиопередающие устройства // Балакирев М.В., Вохмяков Ю.С., Журиков А.В. и др.; Под ред О.А.Челнокова. - М.: Радио и связь, 1982. -256 с.

46. Шитиков Г.Т. Стабильные автогенераторы метровых и дециметровых волн. - М.: Радио и связь, 1983. - 256 с.

47. Thomas D.E. Miniature FM Transistor Transmitter // Bell Laboratories Record, 1956, V.34, N2. - Pp. 89-102.

48. Inoue A., Kuroda Y., Tamura S. Oscillator with Resonator Having a Switched Capacitor for Frequency Changing. - United States Patent No.: US 4,694,262. - Date of Patent: Sep. 15,1987.

49. Lewis C. (Z-communications, Inc.) Low Phase Noise UHF and MicrowaOscillators. - United States Patent No.: US 5,748,051 A. - Date of Patent: May 5, 1998.

50. Understanding VCO Concepts // http://www.mini-circuits.com/applications/applications notes.html / AN-95-007. pdf

51. Basawapatna G.R., Stancliff R.B. A Unified Approach to the Design of Wideband Microwave Solid-state Oscillators // IEEE Trans, on Microwave Theory and Tech. -1979. V.27, N5. - Pp. 379-385.

52. Everard J. Low Phase Noise Ceramic Resonator Oscillators // Proc. European Frequency and Time Forum. - 2008 . Toulouse France. - Pp. 1-6.

53. Everard J. Theodoropoulos K. Ultra-low Phase Noise Ceramic Based Dielectric Resonator Oscillators // Proc. IEEE International Frequency Control Symposium. - 2006. Miami, USA. - Pp. 869-874.

54. Everard J. A Review of Low Noise Oscillator Theory and Design //IEEE International Frequency Control Symposium. - 1997. Orlando, USA. - Pp. 909-918.

55. Pao D., Sengupta L.C. Voltage Controlled Oscillator Including Tunable Dielectric Devices. - United State Patent No.: US 6,603,367 B2. - Date of Patent: August 5, 2003.

56. Гуткин JI.С. Проектирование радиосистем и радиоустройств. - М.: Радио и связь, 1986. - 286 с.

57. Гуткин Л.С. Оптимизация радиоустройств по совокупности показателей качества. - М.: Сов. радио, 1975. - 367 с.

58. Ван-дер-Поль Б. Нелинейная теория электрических колебаний. - М.: Связьтехиздат, 1935. - 92 с.

59. Крылов Н.М., Боголюбов Н.Н. Новые методы нелинейной механики в их применении к изучению работы электронных генераторов. - ОНТИ, ГТТИ, 1934.-243 с.

60. Кобзарев Ю.Б. О квазилинейном методе трактовки явлений в генераторе почти синусоидальных колебаний // ЖТФ. 1935. Т.5. С.219-249.

61. Теодорчик К.Ф. Диаграммы Найквиста для томсоновских автоколебательных систем с двумя степенями свободы // ДАН СССР. Т.49. №4. 1945. С.265-269.

62. Теодорчик К.Ф. Томсоновские автоколебательные системы с двумя степенями свободы // Радиотехника. 1946. Т.1. №3-4. С. 3-18.

63. Кобзарев Ю.Б. К теории лампового генератора с двумя степенями свободы//Радиотехника. 1950. Т.5. №2. С.41-60.

64. Евтянов С.И. О связи укороченных уравнений с символическими // Радиотехника. Т.1. №1. 1946. С.68-79.

65. Се Си. Общее характеристическое уравнение для исследования устойчивости стационарного режима автогенератора // Радиотехника и электроника, 1958. - Т. 3. - № 6. - С. 740-748.

66. Богачёв В.М., Смольский С.М. Общие укороченные и характеристические уравнения транзисторного автогенератора // Радиотехника. - 1973. - Т.28, № 3. - С.52-59.

67. Капранов М.В., Кулешов В.Н., Уткин Г.М. Теория колебаний в радиотехнике. - М.: Наука, 1984 - 320 с.

68. Рытов С.М. Флуктуации в автоколебательных системах томсоновского типа //ЖЭТФ. - 1955. - Т.29, вып.З. - С.304 - 325.

69. Рытов С.М. Введение в статистическую радиофизику: Учебник для вузов: В 2 ч. - 2-е изд., перераб. и дополн. -М.: Наука, 1976.-Ч.1. Случайные процессы. -496 с.

70. Малахов А.Н.Флуктуации амплитуды и частоты и естественная ширина спектральной линии колебания в автоколебательных системах с многими степенями свободы // Изв. вузов. Радиофизика. - 1958. - Т. 1, № 2. - С. 79-88.

71. Евтянов С.И., Кулешов В.Н. Флуктуации в одноконтурных автогенераторах // НДВШ. Радиотехника и электроника. - 1958. № 4. -С.93-102.

72. Edson W.A. Noise in Oscillators // Proc. IRE. - 1960. - V.48, N 8. - P. 14541466.

73. Mullen J.A. Background Noise in Nonlinear Oscillators // Proc. IRE. - 1960. -V.48, N 8. -P.1467-1473.

74. Esposito R., Mullen J.A. Noise in Oscillators with General Tank Circuits // IRE International Conv. Rec., Pt.4 - 1961. - March. - P.202-208.

75. Евтянов С.И., Кулешов В.Н. Флуктуации в автогенераторах // Радиотехника и электроника. - 1961. Т. 6, № 4. - С.496-506.

76. Бруевич А.Н. Флуктуации в автогенераторах при периодически нестационарном дробовом шуме//Радиотехника. Т.23. №5. 1968. С.35-42.

77. Малахов А.Н. Флуктуации в автоколебательных системах.-М.: Наука, 1968.-660 с.

78. Кулешов В.Н., Лешуков Б.Е. Флуктуации в транзисторных усилителях большого гармонического сигнала и автогенераторах // Изв. вузов. Радиофизика. - 1974. - Т. 17, № 6. - С.840-850.

79. Жалуд В., Кулешов В.Н. Шумы в полупроводниковых устройствах // Совместное советско-чешское издание. М.: Сов. Радио, 1977, - 416 с.

80. Лешуков Б.Е. Флуктуации в автогенераторах, усилителях и умножителях частоты. Дисс.. .канд. техн. наук 05.12.01. Москва, 1985.

81. Кулешов В.Н., Савченко М.П. Неизохронность автогенератора с встречно-последовательно включёнными варикапами // Радиотехника. -1986.-Т. 41, №9.-С. 38-40.

82. Савченко М.П. Флуктуации в перестраиваемых варикапами высокочастотных транзисторных автогенераторах. Дисс...канд. техн. наук 05.12.01. Москва, 1987.

83. Савченко М.П. Стационарный режим и флуктуации в автогенераторе на транзисторно-ёмкостном двухполюснике с отрицательным сопротивлением // Известия вузов России. Радиотехника. -2009. Вып. 4. -С. 21-30.

84. Филимонов А.Р. Об одном эффективном способе увеличения отношения сигнал/шум автогенератора с электронной перестройкой // Материалы научно-технической конференции ЛЭИС: Сборник. - Вып.2. - 1969. Изд. ЛЭИС. -С. 201-205.

85. Ханджян A.B. Методы и устройства линеаризации модуляционных характеристик малошумящих перестраиваемых варикапами автогенераторов ДМВ. Дисс...канд. техн. наук 05.12.01. Москва, 1993.

86. Penfield P., Jr. Circuit Theory of Periodically Driven Nonlinear Systems // Proc. IEEE, 1966, N.2. -Pp. 266-279.

87. Хотунцев Ю.Л. Флуктуации в полупроволниковых передающих СВЧ устройствах //Изв. Вузов. Радиоэлектроника - 1975 - Т. 25, № 7 - С. 3-14.

88. Хотунцев Ю.Л., Могилевская Л.Я., Гринберг Г.С., Леонов В.Г. Анализ на ЭВМ флуктуационных характеристик усилителей мощности и автогенераторов на биполярных транзисторах // Радиотехника и электроника. - 1994. - Т.38, №2, №3.

89. Кулешов В.Н. Полигармонический анализ флуктуаций в автогенераторах // Радиотехника. - 1989. - Т.44, №12. - С. 17-23.

90. Кулешов В.Н. Разработка и применение системы методов анализа флуктуации в источниках колебаний. Дис. ... докт. техн. наук 05.12.01. М., 1988.

91. Перфильев А.А. Полигармонический анализ флуктуации в автогенераторах на биполярных транзисторах. Дис. ... канд. техн. наук 05.12.01. М., 2001.

92. Kuleshov V.N., Perfiliev А.А. РМ and AM Noise Analysis in Microwave BJT Oscillator Based on Polyharmonic Approach // Proc. 16 th EFTF. - 2002. -St. Petersburg, Russia. - Pp. D-128 - D-131.

93. Разевиг В.Д., Потапов Ю.В., Курушин А.А. Проектирование СВЧ -устройств с помощью Microwave Office. - М.: СОЛОН-Пресс, 2003. -490 с.

94. Swanson D., Hoefer W. Microwave Circuit Modeling using Electromagnetic Field Simulation - Artech House Boston - London 2003. - 488 p.

95. Microwave Office / Overview// http://web.awrcorp.com/content/Downloads/MWO-Brochure.pdf

96. W2300EP Harmonic Balance Element/Oscilator Design Guide // http://www.home.agilent.com/agilent/product.ispx?cc=RU&lc=rus&ckev=138 5392&nid=-34333.804586.00&id=1385392

97. Oscillator Types // http://edocs.soco.agilent.com/displav/genesvs2009/

98. RF/RF-Transistors // http://www.infineon.com/cms/en/product/

99. Relationships of VCO Performance Parameters // http://www.mini-circuits.com/applications/applications_notes.html / AN95-005.pdf

100. ATF-38143 in a Surface Mount Plastic Package SOT-343 //

http://www.avagotech.com/docs/AV02-1443EN/ AV02-1443EN.pdf

101. ANSYS DesignerSI Product Suites // http://www.ansvs.com/Products/Simulation+Technology/Electromagnetics/Hi gh=

Performance+Electronic+Design/ANSYS+DesignerRF/Features/ANSYS+Des ignerSI+Product+Suites

102.Kurokawa K. Some Basic Gharacteristiks of Broadband Negative Resistance. Oscillator Circuits // The Bell System Technical Journal. - 1969. - V.48, N6. - Pp.1937-1957.

103.Strid G, "S-parameters Simplify Accurate VCO Design," Microwaves, vol. 14, no. 5, p. 34, May, 1975.

104. Wagner W. "Oscillator Design by Device-Line Measurements," Microwave J., vol. 22, no. 2, p. 43, Feb., 1979.

105.Rausher C. Carlin H.J. Generalized Technique for Designing Broadband Varactor-Tuned Negative Resistance Oscillators // Circuit Theory and Applications. - 1979. -V. 7. - Pp. 313-320.

Юб.Торопов Е.Б. Расчет транзисторного СВЧ-автогенератора с применением параметров рассеяния // Полупроводниковая электроника в технике связи: Сб.статей / Под ред.И.Ф. Николаевского. - 1982. - Вып.22. -С.125-135.

Ю7.Царапкин Д.П. Методы генерирования колебаний с минимальным уровнем фазовых шумов. Дис. ... докт. техн. наук 05.12.01. М., 2004.

108.Chenakin A. Phase Noise Reduction in Microwave Oscillators // Microwave Journal. - V. 53, N. 10. - 2009. - Pp. 124-136.

109.Sauvage G. Phase Noise in Oscillators. Mathematical Analysis of Leeson's Model // IEEE Trans, on Instr. and Measurements. - 1977. - V. IM-27., N 4. -Pp. 408-410.

llO.Nallatamby J-C., Prigent M., Camaide M., Obregon J.J. Phase Noise in Oscillators. - Leeson Formula Revisited // IEEE Trans, on MTT. - 2003. -V.51, N 3. - Pp. 690-696.

111. Nallatamby J-C., Prigent M., Camaide M., Obregon J.J. Extention of the Leeson Formula to Phase Noise Calculation in Transistor Oscillators with Complex Tanks //IEEE Trans, on MTT. - 2003. - V.51, N 4. - Pp 1386-1393.

112. Xiahne Huang, Feng Tan, Wei Wei., Wei Fu. A Revisit to Phase Noise Model of Leeson // Proc. IEEE International FCS Jointly with the 21 st EFTF. - Geneva, Switzerland, 2007. - Pp. 238-241.

113.Hongyu Yu, Chuang-yuan Lee, Wei Pang, Hao Zhang, Brannon A., Kitching J., Eun Sok Kim. HBAR-based 3.6 GHz Oscillator with Low Power Consumption and Low Phase Noise // IEEE Trans, on UFFC. - 2009. - V. 56, N. 2.-Pp. 400-403.

114.Brannon A., Jancovic M., Brietbarth J., Popovic Z., Gerginov V., Shah V., Knappe S., Hollberg L., KitchingJ. A Local Oscillator for Chip-Scale Atomic Clocks at NIST // Proc. IEEE International Frequency Control Symposium. -2006. Miami, USA. - Pp. 443-447.

115.Кувшинов В.В. Сравнительный анализ автогенераторов с электронной перестройкой частоты на коаксиальных керамических резонаторах: Сборник тезисов докладов четырнадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов // Москва 2008г.-Москва: Издательский дом МЭИ, 2008.- С. 26.

116.Кувшинов В.В., Перфильев А.А. Исследование влияния электрической перестройки по частоте на характеристики автогенератора с коаксиальным керамическим резонатором: Сборник тезисов докладов пятнадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов // Москва 2009г.- Москва: Издательский дом МЭИ, 2009.- С. 40.

117. Кувшинов В.В., Кулешов В.Н. О характеристиках коаксиальных керамических резонаторов, перестраиваемых варикапами // Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С.Попова. Научная сессия, посвященная дню радио. Выпуск LXV. Москва, 2010,- С. 105-107.

118.Кулешов В.Н., Кувшинов В.В., Перфильев A.A. Исследование малошумящих ГУН на керамическом коаксиальном резонаторе. Сборник докладов НТС «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания». Воронеж, 2009.- С. 69-71.

119. Кувшинов В.В. Методы повышения стабильности частоты генератора на коаксиальных керамических резонаторах, управляемого по частоте напряжением // Сборник тезисов докладов шестнадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. Москва 2010г.- Москва: Издательский дом МЭИ, 2010.- С. 34.

120.Болдырева Т.И., Кувшинов В.В., Грязнова А.П., Кулешов В.Н. Расширение полосы перестройки ГУН на коаксиальных керамических резонаторах // Сборник докладов НТС «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания». Нижний Новгород, 2010,- С. 56-59.

121.Кувшинов В.В. Исследование влияния величины КПД генератора на коаксиальных керамических резонаторах, управляемого по частоте напряжением, на уровень его фазовых шумов // Сборник тезисов докладов семнадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. Москва 2011г.- Москва: Издательский дом МЭИ, 2011.- С. 56.

122.Кувшинов В.В., Кулешов В.Н., Болдырева Т.И., О проектировании малошумящих ГУН СВЧ на коаксиальных керамических резонаторах // Сборник докладов НТС «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания». Одесса 2011.- С. 58-61.

123.Кувшинов В.В., Кулешов В.Н., Болдырева Т.И., Методика проектирования ГУН СВЧ на коаксиальных керамических резонаторах // Электросвязь, 2011, №5. С. 44-48

124. Кулешов В.Н., Кувшинов В.В., Болдырева Т.И. Об использовании квазилинейного метода при проектировании малошумящих ГУН СВЧ на

коаксиальных керамических резонаторах // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. - 2011. - № 3. С. 13-19.

125.Кувшинов В.В., Кулешов В.Н. О путях снижения фазовых шумов ГУН СВЧ на коаксиальных керамических резонаторах // Электросвязь, 2012, №5. С. 25-28.

126. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов / Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина. - М.: Радио и связь, 1982. - 408 с.

127.Генерирование колебаний и формирование радиосигналов: Учебное пособие / Под ред В.Н.Кулешова и Н.Н.Удалова. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008.-416 с.

128.Андронов A.A., Понтрягин JI.C. Грубые системы // Доклады АН СССР. -1937.-Т. 14, №7.-С. 247-251.

129.Gummel Н.К., Poon Н.С. An Integral Charge-Control Model of Bipolar Transistors // Bell Syst. Techn. J. - 1970. - V.49, May, June. - P. 827-852.

1 ЗО.Чахмахсазян E.A., Мозговой Г.П., Силин В. Д. Математическое моделирование и макромоделирование биполярных элементов электронных схем. - М.: Радио и связь, 1985. - 144 с.

131.Евтянов С.И. Ламповые генераторы. - М.: Связь, 1967. - 384 с.

132.Passive Plus S-Parameter files // http://www.passiveplus.eom/s parameters/

133.Design Support // http://www.atceramics.com/design-support.aspx#s-parameter-2

134.Murata Components Library for AWR Microwave Office // http://www.murata.com/products/design_support/awr/index.html

135.RF/Microwave S-Parameters and Models //

http ://www. avx. com/Spi Apps/default. asp#rfmicro wave

136.S-parameters and SPICE models // http://www.coilcraft.com/models.cfm

137.Chip Inductors// http://www.panasonic.com/industrial/electronic-components/inductive-products/index.aspx

138. Microwave Laminates Comparison Chart // http://www.standardpc.com/pdf/microwave-laminates-composition-chart.pdf

139. Surface Mount Resistors // http://www.panasonic.com/industrial/electronic-components/resistive-products/surface-mount-resistors.aspx

140. Variable Capacitance Diodes //

http ://www. semicon.toshiba. co.jp/eng/product/rf/ index, html

141. RF/RF-Varactors // http://www.infineon.com/cms/en/product/