Исследование и разработка интегральных СВЧ синтезаторов с низким уровнем фазовых шумов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Яр Зар Хтун

• Яр Зар Хтун
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Яр Зар Хтун

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОГЕНЕРАТОРОВ СВЧ, СОЧЕТАЮЩЕЙ АНАЛИТЕЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПРОГРЕММЕ MICROWAVE OFFICE

1.1. Фрагменты квазилинейной теории транзисторного автогенератора

1.2. Методика предварительного аналитического расчета схемы автогенератора

1.3 Методика моделирования схемы автогенератора в линейном режиме работы

1.4. Алгоритм проектирования схемы автогенератора в нелинейном режиме работы.

27

Выводы по главе

ГЛАВА 2. СНИЖЕНИЕ ШУМА АВТОГЕНЕРАТОРА ПУТЕМ ОПТИМАЛЬНОГО СОЧЕТАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНЗИСТОРА И РЕЗОНАТОРА

2.1. Применение метода годографов для анализа стационарного режима нешумящего автогенератора

2.2. Методика анализа стационарного режима работы шумящего автогенератора

2.3. Вывод выражения для флуктуации частоты колебаний в автогенераторе

2.4 Построение годографа проводимости негатрона с помощью программы Microwave Office

2.5. Построение годографа проводимости резонатора автогенератора

2.6. Определение стационарного режима колебаний автогенератора с использованием годографов проводимости негатрона и резонатора

2.7 Характеристики автогенератора, определенные в программе Microwave Office

2.8. Вывод соотношений, необходимых для оценки угла пересечения годографов проводимости резонатора и негатрона

2.9. Применение усложненного резонатора в автогенераторе с целью оптимизации угла пересечения годографов проводимости негатрона и резонатора

2.10. Алгоритм поиска оптимального резонатора

2

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СХЕМ ГЕНЕРАТОРОВ, УПРАВЛЯЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЕМ (ГУН), ДЛЯ

МАЛОШУМЯЩИХ СИНТЕЗАТОРОВ СВЧ

3.1 Методика моделирования базовой схемы автогенератора

3.2 Оценка влияния вариантов включения транзистора в схему автогенератора на уровень его фазового шума

3.3. Влияние схем смещения транзистора на уровень фазового шума автогенератора

3.4. Поиск оптимальной схемы смещения в автогенераторе с использованием высокочастотного полевого транзистора структуры HEMT

3.5 Сравнение результатов измерения фазовых шумов автогенераторов, выполненных на разных транзисторах

3.6 Варианты схем подключения варикапа к резонатору

3.7. Сравнение фазовых шумов ГУНов при различных способах подключения варикапа к резонатору

3.8. Основы создания схем малошумящих ГУНов СВЧ

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ УМЕНЬШЕНИЯ ФАЗОВОГО ШУМА

ИСТОЧНИКОВ СВЧ КОЛЕБАНИЙ ПУТЕМ СОВМЕСТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

АВТОГЕНЕРАТОРОВ И УМНОЖИТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ

4.1. Исследование зависимости величины фазового шума автогенератора от частоты генерации

4.2. Разработка методики проектирования умножителя частоты в программе Microwave Office с выходом в миллиметровый диапазон

4.3. Сравнение уровня фазового шума вариантов источников электромагнитных колебаний, состоящих из автогенератора на транзисторе модели TOM 1 и умножителя частоты

4.4. Сравнение величины фазового шума автогенераторов на транзисторах моделей ANGELOV 2 и YHLAND, работающих совместно с умножителями частоты

Выводы по главе

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ОПОРНЫХ АВТОГЕНЕРАТОРОВ, ИМЕЮЩИХ МИНИМАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ ФАЗОВОГО ШУМА И ВЫСОКУЮ ДОЛГОВРЕМЕННУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ ЧАСТОТЫ

5.1. Исследование влияния схем смещения на достижение оптимальных характеристик автогенератора

5.2 Сравнение рассматриваемых схем автогенераторов по величине крутизны зависимости генерируемой частоты от питающего напряжения

5.3 Оптимальная схема автогенератора и ее характеристики

5.4. Изучение способов ослабления влияния изменений нагрузки на частоту автоколебаний

5.4.1 Резистивный аттенюатор

5.4.2 Буферные каскады на транзисторах

5.4.3 Влияние различных вариантов буферных каскадов на фазовый шум опорного генератора

5.5. Опорный автогенератор с кварцевым резонатором

Выводы по главе

ГЛАВА 6. РАЗВИТИЕ КВАЗИЛИНЕЙНОЙ ТЕОРИИ АВТОГЕНЕРАТОРОВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ КВАРЦЕВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ, ОСНОВАННЫХ НА СХЕМЕ БАТЛЕРА

6.1. Требования к резонатору малошумящего и высокостабильного автогенератора

6.2. Развитие методики проектирования кварцевых автогенераторов, работающих на высоких механических гармониках кварцевого резонатора

6.3. Схема Батлера, спроектированная по развитой методике

6.4. Варианты схем Батлера

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка интегральных СВЧ синтезаторов с низким уровнем фазовых шумов»

ВВЕДЕНИЕ

Синтезаторы частот - обязательный элемент современных радиотехнических систем. В радиопередатчиках синтезатор частот задает несущую частоту электромагнитных колебаний, которая путем модуляции преобразуется в радиосигнал. В радиоприемниках синтезаторы частот служат в качестве гетеродинов для понижения частоты принимаемых радиосигналов. Тенденция развития радиосистем состоит в постоянном увеличении частоты несущих колебаний. Уже сейчас совершенствуются системы, работающие в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн.

В цифровых радиосистемах применяются различные виды частотной FSK (Frequency Shift Keying) и фазовой PSK (Phase Shift Keying) модуляции, при этом информация радиосигнала заключена в изменениях частоты или фазы несущих колебаний. При образовании радиосигнала и преобразования его частоты существенное значение имеют случайные изменения частоты или фазы колебаний, то есть фазовый шум источника колебаний. Для достоверного приема информации на приемном конце радиолинии уровень фазового шума несущих колебаний, создаваемых синтезатором частот, должен быть достаточно низким.

Синтезаторы СВЧ обычно выполняют на базе автогенераторов с фазовой автоматической подстройкой частоты (ФАПЧ) [1] - рис. В.1.

Рис.В.1.Структурная схема системы фазовой автоподстройки частоты

автогенераторов

Уровень фазового шума синтезатора частот, в значительной мере, определяется шумами автогенераторов, входящих в состав синтезатора - генератора, управляемого напряжением (ГУН), и опорного (как правило, кварцевого) генератора. При разработке новых, все более высокочастотных, синтезаторов важной задачей является создание принципов построения их схем, имеющих малый уровень фазовых шумов. В этой связи большое значение имеют современные программы автоматизированного проектирования СВЧ устройств, например, Microwave Office.

В связи с изложенным, работа по созданию методов построения электрических схем синтезаторов частот миллиметрового диапазона длин волн, имеющих малый уровень фазового шума и предназначенных для реализации в виде монолитных микроволновых интегральных схем (ММИС), является весьма актуальной.

Оценка уровня фазового шума автогенератора

Как известно, фазовый шум автогенератора приводит к появлению боковых шумовых полос в спектре мощности выходных колебаний [2] - рис.В.2.

Рис. В.2. Спектр мощности автогенератора с фазовыми шумами

Мгновенное напряжение на выходе автогенератора с фазовым шумом может быть записано в следующем виде

и = U cos(M0 t + Sp(t)) ~ U cos M0t — Sp(t) U sin M0t, (В. 1)

где Sty(t) - случайные изменения фазы колебаний (фазовый шум). Из (В.1) видно, что в спектре напряжения имеется составляющая на частоте генерации и боковые полосы, образованные перемножением спектра напряжения случайной функции на напряжение частоты ш0.

Уровень фазового шума автогенератора оценивают коэффициентом

S(F) = 10 Ig^fl, (В.2)

"г

где Рш (F) - мощность фазового шума в узкой полосе, отстоящей на частоту F от частоты генерации, Р г — мощность автогенератора. Мощность фазового шума можно представить в виде

Рш(Ю = sv(F)Af,

где Sy (F) - спектральная плотность мощности фазового шума при отстройке от частоты генерации на частоту фазовых флуктуаций F. Обычно полагают, что Af = 1 Гц , поэтому в формулу (В.2), вместо Pm(F) , подставляют SV(F), Вт/Гц.

Отсюда,

S(F ) = 10 Ig3-^, дБ/Гц (В.3)

"г

Физическую величину S(F) называют «нормированной спектральной плотностью мощности фазового шума автогенератора».

Обзор методов уменьшения фазового шума автогенератора

Нормированную спектральную плотность мощности фазового шума транзисторного автогенератора часто оценивают формулой Лисона [3]

1) (В.4)

где N - коэффициент шума транзистора; k - постоянная Больцмана; Т -

/

температура транзистора в Кельвинах, А /р =-2- - половина полосы пропускания

резонатора; - - резонансная частота; Q - добротность резонатора, Б - частота флуктуаций мгновенной фазы выходного напряжения автогенератора, Fф - граничная частота фликкер-шума транзистора, т.е. частота флуктуаций коллекторного тока, при которой спектральная плотность мощности фликкер-шума равна спектральной плотности мощности теплового шума. Спектральная плотность мощности низкочастотных флуктуаций фазы определяется фликкер-шумом транзистора, в то время как при высоких частотах флуктуаций определяющую роль играет тепловой шум, спектральная плотность мощности которого №Т.

Из анализа (В.4) следует, что для уменьшения спектральной плотности мощности фазового шума нужно:

• увеличивать добротность резонатора автогенератора,

• применять транзисторы с возможно меньшей величиной частоты Fф (для уменьшения уровня низкочастотного шума),

• применять транзисторы с возможно малым коэффициентом шума (для уменьшения уровня высокочастотных составляющих фазового шума) ,

• увеличивать мощность автогенератора (до тех пор, пока это увеличение не приводит к увеличению К).

Задаче уменьшения уровня фазового шума синтезаторов СВЧ посвящено обильное число публикаций. Описанные в литературе методы уменьшения фазового шума автогенераторов состоят в следующем.

• Применение резонаторов автогенераторов с возможно большей величиной собственной добротности [4] - [11]. С этой целью резонаторы выполняют в

10

виде полостей, сопрягаемых с микрополосковыми линиями [5]-[8], используют специальные материалы для изготовления резонаторов [9], [10].

• Для увеличения собственной добротности применение охлаждаемых резонаторов [12], [13].

• Построение цепей связи резонатора с окружающими элементами, увеличивающих внешнюю добротность резонатора [4].

• Усложнение схем фазовой автоматической подстройки частоты [14] -

[19].

• Применение новых типов малошумящих резонаторов [20].

Фазовые шумы ГУНов (по литературным источникам)

Использование перечисленных методов дало возможность создать ГУНы для синтезаторов СВЧ, фазовые шумы которых представлены в таблице В.1.

Таблица В.1. Фазовые шумы ГУНов

Частота Частота отстройки Ссы

генерации, ГГц F= 100 кГц F=1 МГц лка

1.2 -70 5

1.8 -111 6

2,14 -119,3 7

4 -153 8

4.34 -131 9

5 -132 10

в, 5-8 -107 -123,5 11

дБ/Гц 9,2 -104,5 12

10 -103,7 13

10,2 -119,3 14

10,8 -121 15

11.2 -105 16

11,8 -103 17

14 -101.27 18

21.54 -97.47 19

38 -80 20

45 -172 21

52.8 -98.9 22

54 -102 23

80.32 -83.24 24

Фазовые шумы высокочастотных опорных генераторов

Для синтезаторов СВЧ целесообразно применять опорные автогенераторы, работающие на частотах > 100 МГц. Уровень фазовых шумов опорных генераторов, описанных в литературе [22] -[43], представлен в таблице В.2.

Таблица В.2. Фазовые шумы дБ/Гц) опорных генераторов

Частота генерации, МГц Частота отстройки Ссылка

F=100 Гц F=1 кГц

100 -140 25

100 -140 -155 26

100 -94 -120 27

100 -144 28

103 -106 29

108 -130,5 30

115 -126 31

144 -155 32

156 -128 33

400 -85 34

Если частота флуктуаций фазового шума F попадает в полосу пропускания системы ФАПЧ, то нормированная спектральная плотность мощности фазового шума синтезатора частот равна

^синт ~ ^ГУН +20 18 N , дБ/Гц, (В.5)

где N = , (В.6)

Уоп

/ГУН — частота колебаний напряжения ГУНа, /оп - частота опорного генератора.

При больших отстройках от несущей ^ > сотен кГц) фазовый шум равен шуму ГУНа. При разработке синтезаторов все более высоких частот, например, миллиметрового диапазона длин волн, насущной задачей является учет основных принципов и способов создания электрических схем ГУНов и опорных генераторов, обладающих минимальным уровнем фазового шума. Кроме того, в соответствии с (В.5) и (В.6) важно увеличивать частоту опорного генератора.

Цель диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка принципов построения электрических схем ГУНов и опорных автогенераторов для синтезаторов частот миллиметрового диапазона длин волн с пониженным уровнем фазового шума. В работе поставлены следующие задачи:

- исследовать возможность уменьшения уровня фазового шума автогенератора путем оптимальноо сочетания характеристик негатрона и резонатора,

- оценить влияние на уровень фазового шума ГУНа особенностей построения цепи смещения транзистора, способов электрической перестройки частоты, вариантов связи варикапа с резонатором,

- исследовать применимость способа уменьшения фазового шума источника колебаний СВЧ, состоящего в понижении частоты автогенератора и ее последующего умножения,

- исследовать схемотехнические возможности уменьшения уровня фазового шума опорных генераторов синтезаторов СВЧ,

- разработать принципы проектирования высокочастотных опорных кварцевых автогенераторов, работающих на высоких механических гармониках кварцевого резонатора.

Содержание исследований соответствует областям, отмеченных в паспорте специальности 05.27.01 «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано-электроника, приборы на квантовых эффектах»:

• разработка и исследование схемотехнических и конструктивных основ создания и методов совершенствования изделий твердотельной радиоэлектроники,

• исследование и моделирование функциональных и эксплуатационных характеристик изделий.

Методы исследования.

Решение поставленных задач облегчается созданием и освоением систем автоматизированного проектирования СВЧ устройств. В настоящей диссертации результаты получены с помощью программы Microwave Office и использованием квазилинейной теории автогенераторов.

Научная новизна диссертации

В диссертации получены новые научные результаты:

• предложен способ уменьшения фазового шума автогенераторов СВЧ, состоящий в оптимальном согласовании характеристик транзистора и резонатора,

• сформулированы требования к особенностям построения электрических схем ГУНа, позволяющих получить минимальный уровень фазового шума синтезаторов,

• развита методика проектирования электрических схем опорных кварцевых автогенераторов повышенной частоты, что дает возможность уменьшения фазового шума синтезатора уменьшением отношения частот ГУНа и опорного автогенератора.

Научные положения, выносимые на защиту. На защиту диссертации выносятся следующие положения:

• способ уменьшения фазового шума автогенераторов, связанный с согласованием транзистора и резонатора,

• принципы построения электрических схем ГУНов с минимальным уровнем фазового шума,

• развитая квазилинейная теория и методика проектирования кварцевых опорных автогенераторов повышенной частоты,

• результаты исследования возможности уменьшения фазового шума источника электромагнитных колебаний путем совместного использования автогенератора и умножителя частоты.

Достоверность полученных результатов. Результаты диссертационной работы получены в значительтной мере путем моделирования электрических схем элементов синтезаторов СВЧ в хорошо зарекомендовавшей себя программе Microwave Office при использовании различных структур полевых транзисторов и их

компьютерных моделей TOM, ANGELOV, YHLAND. Сравнение результатов показало их идентичность.

Практическая и теоретическая ценность работы.

Предложенные способы уменьшения фазового шума и принципы построения электрических схем ГУНов и опорных автогенераторов дают возможность создания монолитных микроволновых интегральных схем малошумящих синтезаторов СВЧ миллиметрового диапазона длин волн для новейшей радиотехнической аппаратуры, позволяющие увеличить чувствительность приемников и снизить ошибки в получении информации. Развитая методика проектирования высокочастотных кварцевых автогенераторов, основанных на схеме Батлера, дополняет аналитическую теорию автогенераторов.

Реализация полученных результатов. Основные результаты работы использованы в учебном процессе на кафедре микроэлектронных радиотехнических устройств и систем МИЭТ в дисциплине «Приемопередающие устройства»:

• в лабораторных работах для магистрантов,

• в лекционном курсе.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 10 печатных работах, в том числе 5 в журнале, входящем в список, утвержденный ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка используемых литературных источников из 83 наименований. Общий объем диссертации 200 стр, включая 134 рисунков, 19 таблиц и приложений.

Во введении обоснована актуальность темы работы, представлены результаты обзора литературных источников по методам снижения фазового шума синтезаторов частот, изложена научная новизна и общие задачи диссертационной работы, а также, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведена методика проектирования схем основных элементов синтезаторов СВЧ - ГУНов и опорных автогенераторов СВЧ, сочетающая квазилинейный анализ и моделирование в системе Microwave office.

Во второй главе реализован метод уменьшения шума транзисторного автогенерат второйора СВЧ путем согласования характеристик транзистора и резонатора. Метод основан на представлении автогенератора в виде негатрона, являющимся источником колебаний, и резонатора, определяющего их частоту. Задача заключалась в том, найти способ оптимизации угла пересечения годографов проводимостей негатрона и резонатора. В результате разработаны требования к резонатору автогенератора, выполнение которых приводит к уменьшению шума автогенератора.

В третьей главе определены основные принципы построения электрических схем генераторов, управляемых напряжением (ГУН), для малошумящих синтезаторов СВЧ. Здесь рассмотрены подробности создания схем ГУНов, позволяющие уменьшить фазовый шум автогенераторов, такие, как цепи подведения напряжения смещения к транзистору, способы электрической перестройки частоты и варианты подключения варикапа к резонатору. В результате исследований сформулированы требования к построению малошумящего ГУНа и предложена оптимальная схема ГУНа СВЧ на полевом транзисторе структуры HEMT.

В четвертой главе проведена оценка возможности уменьшения фазового шума источника СВЧ колебаний, выполненного не в виде автогенератора требуемой частоты, а путем применения более низкочастотного автогенератора с последующимумножением частоты. Определены требования к параметрам низкочастотного автогенератора, позволяющие уменьшить уровень фазового шума источника колебаний при совместном использовании автогенератора и умножителя частоты.

В пятой главе предложены принципы создания электрических схем опорных автогенераторов для синтезаторов СВЧ, имеющих минимальный уровень фазового шума и высокую долговременную стабильность частоты. В результате исследований спектральной плотности мощности фазового шума, зависимости частоты генерации от питающего напряжения, изменения коэффициента отражения от нагрузки в различных вариантах схем предложены способы построения оптимальных схем автогенераторов на биполярных транзисторах. Значительное внимание уделено влиянию буферных каскадов на уровень фазового шума источника колебаний.

В шестой главе развита квазилинейная теория автогенераторов и разработана методика проектирования высокочастотных кварцевых генераторов, основанных на схеме Батлера, работающей на высоких механических гармониках кварцевого резонатора. Применение подобных автогенераторв в качестве опорных генераторов дает возможность снижения уровня фазового шума синтезаторов СВЧ за счет уменьшения отношения частоты ГУНа и опорного генератора. Задача построения кварцевого автогенератора по схеме Батлера при работе кварцевого резонатора на последовательном резонансе приводит к необходимости обеспечения режима работы транзистора, отличающегося особым механизмом ограничения амплитуды колебаний при их возбуждении. Предложена схема Батлера, разработанная по развитой теории, генерирующая частоты в сотни МГц.

В заключении представлены выводы по проделанной работе и основные полученные результаты.

ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

АВТОГЕНЕРАТОРОВ СВЧ, СОЧЕТАЮЩЕЙ АНАЛИТЕЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПРОГРЕММЕ MICROWAVE OFFICE.

Постановка задачи: требуется разработать методику проектирования электрической схемы автогенератора СВЧ, работающего на заданной частоте и имеющего минимальный уровень фазового шума [35].

Способ решения задачи: инженерная методика аналитического расчета, моделирование и оптимизация схем автогенераторов в программе Microwave Office.

Ожидаемые результаты работы: порядок проектирования схем автогенераторов СВЧ с помощью программы Microwave Office.

1.1. Фрагменты квазилинейной теории транзисторного автогенератора

Выбираем в качестве схемы автогенератора емкостную трехточку (схему Колпитца) на полевом транзисторе структур MESFET или HEMT с заземленном по переменному току стоком - рис. 1.1 [36].

Резонатор образован элементами L1,C1,C2, в его состав также входят неявные элементы транзистора: входная емкость Свх (емкость затвор-исток), включаемая параллельно емкости С1, и емкость затвор-сток, включаемая параллельно индуктивности L1. Емкость Сбл и индуктивность Ьбл - блокировочные, Ссв -емкость связи с нагрузкой, Eпит - напряжение питания; напряжение смещения на затворе образуется за счет протекания постоянного тока истока через сопротивление автосмещения Ясм.

Рис. 1.1. Электрическая схема автогенератора

ТЛ « " _

В квазилинейной теории используются следующие параметры автогенератора:

5\ - крутизна транзистора по первой гармонике генерируемых колебаний,

Кос - коэффициент обратной связи по напряжению,

2р - импеданс резонатора в точках включения истока и стока транзистора . Введенные параметры являются комплексными числами и определяются следующими формулами:

51= ¡а/и— (1.1)

Кос = и-/и (1.2)

"с-и

В формулах использованы комплексные амплитуды:

1с1 - первой гармоники тока стока, из-и - напряжения затвор-исток, ис-и -напряжения сток-исток. Напряжение из-и отсчитывается от затвора, а напряжение ис-и - от стока.

В стационарном режиме колебаний выполняется следующее условие

Б1косгр = - 1 (1.3)

Объединив (1.1) и (1.2), введем новый параметр - комплексную проводимость негатрона

^нег = 'с1/и , (1.4)

"с-и

где Кнег = Снег + }Внег. Негатрон - это элемент цепи, отдающий в нагрузку мощность электромагнитных колебаний

р —ПС ]]2 п

нег с-и нег

Поскольку мощность не потребляется, а отдается, должно выполняться условие Снег <0. В схеме автогенератора негатроном является транзистор.

Условие существования стационарного режима колебаний с учетом нового параметра запишем в виде

^р ^нег, (15)

где Кр = - комплексная проводимость резонатора, Кр = Ср+ }Вр.

Для существования стационарного режима в автогенераторе, кроме условия (1.5), должно быть выполнено еще два условия:

1) возбуждения колебаний

1, (1.6)

где 8 - крутизна переходной характеристики транзистора ¿с(из-и), Кос и 2р - модули соответствующих величин;

2) устойчивости стационарного режима

й€"ег/лис.ц< ^ "Хш > 0 (1-7 а)

или ^/¿и^ 0 ^ < 0 (1.7, б)

21

В автогенераторе транзистор играет роль активного элемента (негатрона) и нелинейного, ограничивающего амплитуду колебаний при их возбуждении и нарастании. Если ограничение амплитуды колебаний происходит за счет ограничения тока стока 1с, то для устойчивости стационарного режима должно быть выполнено условие (1.7, а) [37]. При ограничении амплитуды колебаний за счет ограничения напряжения из-и или ис-и требуется выполнение условия (1.7, б).

Для определенности методику проектирования рассмотрим на примере автогенератора частоты 18 ГГц. Параметры интегрального транзистора приведены в таблице 1. 1.

Таблица 1.1. Параметры транзистора

Параметр Обозначение Величина

Крутизна переходной характеристики Ъ 0,1 А/В

Напряжение отсечки и0тс - 1 В

Напряжение питания между стоком и истоком ^пит 3-4 В

Входная емкость (при из-и = — 0,6 В) г '-вх 0,2 пФ

Диапазон допустимых мгновенных напряжений между затвором и истоком (из-И)т1п — (из-И) тах -8-0,1 В

Максимально допустимое напряжение между стоком и истоком (Цс-и)тах 8 В

Максимально допустимый постоянный ток стока (1со0)тах 100 мА

Можно предложить следующий порядок проектирования:

1 \ и и

1) аналитический расчет начальной схемы автогенератора,

2) моделирование схемы автогенератора в линейном режиме работы программы,

3) коррекция схемы для получения возможности генерирования в районе заданной частоты,

4) моделирование схемы автогенератора в нелинейном режиме и ее оптимизация для получения заданной частоты колебаний и минимального фазового шума при выполнении ограничений на напряжения и ток транзистора,

5) коррекция схемы автогенератора для получения заданного диапазона электрической перестройки частоты,

6) расчет основных характеристик автогенератора.

1.2. Методика предварительного аналитического расчета схемы автогенератора

Индуктивность резонатора выбирается из соотношения «рЬ = 50-100

Ом, где Шр = 2я/р (емкостью затвор-сток пренебрегаем в силу ее малости).

1

Суммарную емкость резонатора найдем из соотношения С = —т- , в данной схеме она

образована последовательным включением емкостей С1 = С1 + Свх и емкости С2. Обычно обе емкости резонатора выбирают приблизительно равными, то есть С1 ~ С2 = 2С. Сопротивление автосмещения выбираем из соотношения Исм= —, где исм —

¡и0

начальное напряжение смещения, исм ~ 0,5 иотс, 1и0 - начальный постоянный ток истока транзистора (/и0 ~ 20 мА при исм = —0,5 В).

Возбуждение колебаний.

Колебания в автогенераторе возбуждаются, начинаясь с самых малых

амплитуд, когда еще не проявляется нелинейность транзистора. При этом

автогенератор отдает в нагрузку колебания мощностью Р- = 0,5 ^2Свых, где и -

амплитуда колебаний выходного напряжения, Свых - действительная часть выходной

проводимости автогенератора при малых амплитудах. Так как автогенератор является

источником мощности электромагнитных колебаний, то Свых < 0. Колебания

23

нарастают, если мощность колебаний, отдаваемая транзистором, превышает мощность, потребляемую нагрузкой, Рн = 0,5 и2Сн, где вн - проводимость нагрузки

автогенератора (Сн = 1/п , Ян = 50 Ом). Таким образом, условие нарастания

' пн

колебаний имеет вид

\0вых 1> Сн (1.8)

Теоретическое условие самовозбуждения

5К0сИр > 1 , (1.9)

где Ъ - крутизна переходной характеристики транзистора, зависящая от начального напряжения смещения исм, К0с=- коэффициент обратной связи по

напряжению, Яр - резонансное сопротивление колебательной системы в точках подключения стока и истока транзистора.

Если не учитывать потери энергии электромагнитных колебаний в автогенераторе, то резонансное сопротивление колебательной системы Яр определяется нагрузкой, пересчитанной через емкость С св. В соответствии с методикой проектирования простых узкополосных цепей [37]

Яр=Ян(1 + Q2), (1.10)

1

где

0 = 1/(ь>см (111)

- добротность цепочки СсвЯн.

Подставив (110) в (1.9), получим другую форму записи условия самовозбуждения колебаний

БКос (1+^2) > Сн. (1.12)

Сравнивая (112) с (1.8), заметим, что модуль действительной части выходной проводимости автогенератора определяется выражением

Свых = -^ос (1+С2) (1.13)

Начальную емкость связи С св можем выбрать достаточно большой с тем, чтобы сопротивление нагрузки оказалось приложенным непосредственно к стоку и истоку транзистора. В процессе оптимизации схемы может быть найденное оптимальное сопротивление Яр путем уменьшения емкости С св. Блокировочную индуктивность рассчитываем из соотношения » 50 Ом.

Рассчитанные элементы схемы автогенератора приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Начальные параметры схемы автогенератора.

нГн ¿бл, нГн Съ пФ С2, пФ с св, пФ Сбл, пФ Дсм, Ом

0,45 4 0,14 0,34 1 3 10

1.3 Методика моделирования схемы автогенератора в линейном режиме работы.

Для оценки возможности возбуждения колебаний нужно рассчитать зависимость Свых от частоты в линейном режиме работы программы Microwave Office [38]. Колебания могут возникнуть, если выполняются условия:

1 \ и и

1) действительная часть выходной проводимости автогенератора отрицательна, Свых < 0,

2) величина модуля должна быть достаточно большой в соответствии с выражениями (1.8) и (1.13).

Второе условие можно выполнить путем:

- увеличения крутизны S изменением сопротивления автосмещения,

- увеличением коэффициента обратной связи путем изменения соотношения емкостей Сг и С2,

- изменением емкости Ссв.

Для моделирования схемы автогенератора в программе Microwave Office его схема была усложнена: добавлены сопротивления потерь в индуктивной и емкостной ветвях резонатора, сопротивление потерь в источнике напряжения питания, измерительные амперметры и вольтметры - рис.1.2.

PORT P=1

Z=50 Ohm

Рис. 1.2. Схема автогенератора с измерительными приборами.

Моделирование схемы автогенератора в линейном режиме работы программы осуществляется с выполнением команд: в окне Measurement Type - Linear, Port Parameters; в окне Measurement - Y, в окошках Complex Modifier - Real. На рис. 1.3 показана зависимость от частоты действительной части Свых выходной проводимости

автогенератора. Как видим, Свых отрицательна на частотах от 11 до 25 ГГц. Именно в этом диапазоне следует ожидать возбуждения колебаний.

Свых, См

/, ГГц

Рис. 1. 3. Зависимость действительной части выходной проводимости автогенератора от частоты колебаний

1.4. Алгоритм проектирования схемы автогенератора в нелинейном режиме работы.

После определения диапазона частот, в котором действительная часть выходной проводимости автогенератора отрицательна, следует приступить к моделированию схемы автогенератора в нелинейном режиме работы. С этой целью в схему автогенератора следует включить зонд OSCAPROBE, используя команды Elements, MeasDevice, Probes. В схеме автогенератора, показанной на рис.1.1, зонд следует подключить к затвору транзистора. Зонд OSCAPROBE представляет собой генератор колебаний, частота и амплитуда которых может дискретно изменяться.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Яр Зар Хтун, 2016 год

ЛИТЕРАТУРА

1. А. С. Кузменков, А. Е. Поляков, Л. В. Стрыгин. Обзорный анализ современных архитектур синтезаторов частот с ФАПЧ. //Радиотехника и телекоммуникации. ТРУДЫ МФТИ. — 2013. — Том 5, № 3, с. 121 - 133.

2. G. Sauvage. Phase noise in oscillators: A mathematical analysis of leeson's model. // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, December 1977, pp. 408-410.

3. D.B.Leeson and G.F.Johnson.Short-term stability for a Doppler radar: requirements, measurements, and techniques.// PROCEEDINGS LETTERS, page 244.

4. Царапкин Д.П. Методы генерирования СВЧ колебаний с минимальным уровнем фазовых шумов. Диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук. Москва - 2004.

5. Joongyu G. Ryu , Deock Gil Oh , and Sung-Yong Hong . ETRI, Broadcasting and Telecommunications Convergence Research Laboratory. CONSIDERATION ON OFFSET LO CONTRIBUTION IN THE PHASE NOISE OF OFFSET PLL ARCHITECTURE.//MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS / Vol. 55, No. 11, November 2013.

6. Sheng-lyang Jang, Meng-Hsin Chen, Chia-wei Chang and Miin-Horng Juang.. A complementary cross-coupled voltage-controlled oscillator using differential active inductor. //MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS / Vol. 54, No. 9, September 2012.

7. Chengjie Su, ZongXi Tang, Biao Zhang and YunQiu Wu.A Low Phase Noise Oscillator Based on an Active Substrate Integrated Waveguide Resonator. //MICROWAVE JOURNAL. November 2014. С. 120-128.

8. ANDREW GOREVOY Micran, Tomsk, Russia. A low Noise Oscillator Based on a Conventional Dielectric Resonator .// Micrwave Journal, MAY 2013.

9. Yao-Chian Lin and Mei-Ling Yeh. A LOW-PHASE NOISE AND WIDE-TUNING RANGE CMOS VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR. //MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS / Vol. 54, No. 8, August 2012.

10. C.-H. Tseng Y.-W. Huang C.-L. Chang. Microwave low phase noise oscillators using T-shaped stepped-impedance-resonator filters. //IET Microw. Antennas Propag, 2012, Vol. 6, Iss. 12, pp. 1374-1380.

11. Juan M. Ávila-Ruiz, Laureano Moreno-Pozas, Elena Durán-Valdeiglesias, Alvaro Moscoso-Mártir, Iñigo Molina-Fernández, Jose de-Oliva-Rubio.Frequency locked loop architecture for phase noise reduction in wideband low-noise microwave oscillators. // IET Microw. Antennas Propag., 2013, Vol. 7, Iss. 11, pp. 869-875.

12. Ki-Cheol Yoon, Hyunwook Lee1 Dong-Ki Lee, Ki-Byoung Kim, and Jong-Chul Lee.A low phase noise oscillator using a new high-q resonator with l-near zero metamaterial. //MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS / Vol. 54, No. 7, July 2012.

13. Bhanu Shrestha, Ki-Cheol Yoon, and Jeong-Hun Lee.Low phase noise oscillator using a new planar hairpin resonator for X-band applications. //MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS / Vol. 55, No. 7, July 2013.

14. Jhin-Fang Huang, Chien-Ming Hsu1 and Kuo-Lung Chen . A low-chip area and low-phase noise hybrid phase-locked loop. //MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS / Vol. 54, No. 10, October 2012.

15. Chongmin Lee and Chulhun Seo. Double h-shaped metamaterial resonator for low phase noise voltage controlled oscillator. //MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS / Vol. 54, No. 4, April 2012.

16. John G. Hartnett, Nitin R. Nand,and Chuan Lu. Ultra-low-phase-noise cryocooled microwave dielectric-sapphire-resonator oscillators. // APPLIED PHYSICS LETTERS 100, 183501 (2012).

17. Szhau Lai, Mingquan Bao2, Dan Kuylenstierna, Herbert Zirath. "Integrated wideband and low phase-noise signal source using two voltage-controlled oscillators and a mixer". //IET Microw. Antennas Propag , 2013, Vol. 7, Iss. 2, pp. 123-130.

18. PING SU,SHIWEI ZHAO, ZoNGXi TANG. «Ku-Band Push-PushVCO Based on Substrate Integrated Waveguide Resonator» .//MICROWAVEJOUKNAL , MAY 2013.

19. Jhin-Fang Huang , Chien-Ming Hsu , Kuo-lung Chen , and Ron-Yi Liu. A 21.68 GHz low-power frequency synthesizer chip design with an injection-locked frequency

divider.//MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS / Vol. 55, No. 1, January 2013.

20. S.Laurent ,J.C.Nallatamby, M.Prigent, M.Riet, and V.nodjiadjim. Characterization and Modeling of DHBT in InP/GaAsSb Technology for the Design and Fabrication of a Ka Band MMIC Oscillator. //Hindawi Publishing Corporation , Active and Passive Electronic Components ,Volume 2012, Article ID 796973,15 pages ,doi:10.1155/2012/796973.

21. H.-K. Chiou and H.-T. Chou. A 4.6-mW 45-GHz COMPACT-SIZE DARLINGTON-PAIR LC-VCO IN 0.18-lm CMOS TECHNOLOGY.// MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS / Vol. 55, No. 3, March 2013.

22. Deepa George and Saurabh Sinha Department of Electrical, Electronic and Computer Engineering, University of Pretoria.PHASE NOISE ANALYSIS FOR A mm-WAVE VCO CONFIGURATION.//MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS / Vol. 55, No. 2, February 2013 DOI 10.1002/mop. D.

23. Dancila, X. Rottenberg, A. John,3 H. A. C. Tilmans,W. De Raedt, and I. Huynen. V-band low phase-noise oscillator based on a cavity resonator integrated in the silicon substrate of the mcm-d platform. //MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS / Vol. 54, No. 8, August 2012.

24. P.-Y.Ke ,F.H.Huang , and H.-C.Chiu . A 77 GHz CMOS requency triplers with subharmonic injection locking technology.//MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS / Vol. 55, No. 2, February 2013.

25. Ulrich L. Rohde, Ajay K. Poddar, Rucha Lakhe. Electromagnetic Interference and Start-up Dynamics in High Frequency Crystal Oscillator Circuits . //Microwave Review. July, 2010.

26. Z. Roubal and R. Kadlec. The Frequency Source for Precision Synchronous Triggering. //PIERS Proceedings, Suzhou, China, September 12-16, 2011.

27. Garry Thorp, RF engineer, Pascall Electronics Ltd. Application and measurement of ultra-low-noise oscillators.

28. ABRACON CORPORATION.Crystals Oscillators, Real-Time-Clocks, Filters ,Precision Timing, Magnetics , Engineered Solution.//www.abracon.com.

29. Hossein Miri Lavasani, Reza Abdolvand, and Farrokh Ayazi. A 500MHz Low Phase-Noise AlN-on-Silicon Reference Oscillator.//IEEE 2007 Custom Intergrated Circuits Conference (CICC).

30. Developing a 1296 MHz Beacon. By Kevin Murphy. ZL1UJG April 2009.

31. Ali Hajimiri, Sotirios Limotyrakis, and Thomas H. Lee,Member, IEEE. Jitter and Phase Noise in Ring Oscillators.//IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 34, NO. 6, JUNE 1999.

32. Dipl. Ing Tasic Sinisa-Tasa YU1LM/QRP.An universal HF / VHF Low Noise Crystal Oscillator with Switching 4 CrystalUnit Possibility - Make it Simple as Possible with Outstanding Performances.// VY 73/72 and GL in homebrew Tasa YU1LM/QRP tasa@imtel-mikrotalasi .co.yustasic @eunet.yu.

33. SILICON LABS. Si534X EXTERNAL REFERENCES; OPTIMIZING PERFORMANCE.//Silicon Laboratories Inc.

34. api technologies corp .Low Phase Noise Frequency Sources .//www.apitech.com.

35. U. Rohde and A. Poddar. Noise Minimization Techniques for RF and MW Signal Sources. - Microwave Journal, v. 50, № 9, September 2007, p. 136-162.

36. В.А. Романюк. Основы радиосвязи. Москва. ЮРАЙТ. Высшее образование,2009, 288 с.

37. Б.Е. Петров, В.А. Романюк. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Москва, «Высшая школа», 1989, 232 с.

38. Microwave Office. Examples. BJT Oscillators.

39. A. Chenakin. Novel Approach Yields Fast, Clean Synthesizers. - Microwaves & RF, October 2008, p. 101-110.

40. Курокава. Принудительная синхронизация твердотельных СВЧ-генераторов. ТИИЭР,1973, т.61, № 9, с.12-40.

41. Е.Г.Молчанов, Д.С Очков, Е.А. Силаев, И.С. Формальнов, Д.В. Чубаров. Источники сигнала СВЧ-диапазона с низким уровнем фазовых шумов для систем радиолокации и связи. - Радиолокация и связь, №2, 2006, с.32-34.

42. М.С.Нейман. Курс радиопередающих устройств. М. «Советское радио». 1965.

43. Silaev A. Evgeniy, Bogomolov V. Dmitrtiy. Low Noise Ovenized Quarz Osccilator.-Proc of the 1998 IEEE International Frequency Control Symposium (IFCS).-P.-349-352, 1998, <USA, Pasadena>.

44. Butler, F., "Series-Resonant Crystal Oscillators," Wireless World, June 1946, pp. 157-160.

45. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ. Под редакцией Г.М.Уткина. Москва, «Советское радио», 1979, 317 с.

46. John R. Vig. Crystal Quartz Resonators and Oscillators. A Tutorial January 2007.

47. Design of Crystal Oscillanor Circuits by B. Neubig, DK 1 AG. Интернет.

48. Z. Roubal and R. Kadlec. The Frequency Source for Precision Synchronous Triggering. PIERS Proceedings, Suzhou, China, September 12-16, 2011.

49. Microwave signal source. Sam Jjewell, Blenheim cottage, Kirton Road, Falkenham, Ipswich ip10 0qu, e-mail [e-mail], website www.g4ddk.com.

50. Joe Carr. Crystals made clear II. Electronics world. October 1999.

51. Richard Cushing. A Discrete, Low Phase Noise, 125 MHz Crystal Oscillator for the AD9850 Complete Direct Digital Synthesizer. Analog Devices, AN-419.

52. Crystal sets to sideband.© Frank W. Harris 2010, REV 12.

53. Гуськов Ю.С., Силаев Е.А. Высокочастотный кварцевый генератор. Патент на изобретение RU 2 439 775 С1 МПК H03B 5/36. 2012.

54. В.А.Романюк, Яр Зар Хтун. Влияние механизма ограничения амплитуды колебаний в автогенераторе на выбор типа резонатора. // Известия вузов. Электроника, № 1(105) 2014г. C. 40 - 44.

55. В.А.Романюк, Яр Зар Хтун. Минимизация фазового шума микроволновых синтезаторов частот выбором схем опорного генератора и ГУНа. // Известия вузов. Электроника, № 3(107) 2014г. C. 73 - 80.

56. В.А.Романюк, Яр Зар Хтун. Автогенератор СВЧ с низким уровнем фазового шума. // Известия вузов. Электроника № 3(102) 2015г. C. 289 - 295.

57. В.А.Романюк, Яр Зар Хтун. Методика проектирования СВЧ генераторов, управляемых напряжением, в программе Microwave Office. // «Радиотехника» № 9 2015г. C. 141 - 144.

58. В.А.Романюк, Яр Зар Хтун. Уменьшение фазового шума автогенератора путем усложнения резонатора. //Известия вузов Электроника, № 4(102) 2015г. C. 28 - 31.

59. Яр Зар Хтун. Влияние схемы смещения транзистора на уровень фазового шума автогенератора. //Микроэлектроника и информатика - 2013. 20-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, апр. 2013 г. - 340 стр. Стр. 257.

60. Яр Зар Хтун. Определение параметров компьютерной модели полевых СВЧ транзисторов из измеренных характеристик транзистора. // Микроэлектроника и информатика - 2014. 21-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, апр. 2014 г. -202 с. Огр. 210.

61. Ко Ко Лат, Яр Зар Хтун. Влияние способов изменения частоты генератора, управляемого напряжением, на его фазовый шум.//Микроэлектроника и информатика -2014. 21-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, апр. 2014 г. - 191с. Стр. 210.

62. Яр Зар Хтун . Влияне умножителя частоты на фазовый шум источника электромагнитных колебаний.//Микроэлектроника и информатика - 2015. 22-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, апр. 2015 г. - 340 с. C^. 234.

63. Зай Яр Хтун, Яр Зар Хтун. Методика проектирования микроволнового удвоителя частоты на полевом транзисторе в программе Microwave Office.//Микроэлектроника и информатика - 2015. 22-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, апр. 2015 г. - 340 с. C^. 234.

ПРИЛОЖЕНИЯ ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Определение граничных частот транзисторов

Измерены граничные частоты транзисторов по схеме рис. П.1.

I_METER ID=AMP2

Рис. П.1. Схема для определения граничной частоты транзисторов

На рис. П.2 показаны зависимости амплитуд входного (синий цвет) и выходного (малиновый цвет) тока транзисторов структур MESFET модель TOM 1 (а), модель YHLAND (б) и структуры HEMT модель ANGELOV 2 (в). Граничная "частота соответствует равенству токов.

I

15 14

12

10

8

6

4

2

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Frequency (GHz)

а)

15 14

12

10

8

6

4

2

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Frequency (GHz)

с)

Рис. П. 2. Зависимости амплитуд токов транзистора от частоты колебаний

Как следует из рис. П.2, граничная частота тразистора модели TOM 1 равна 34 ГГц, модели YHLAND - 58 ГГц, модели ANGELOV 2 - 114 ГГц.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Схемы автогенераторов на транзисторах АКСЕЬОУ 2 с различными вариантами цепей смещения

RES ID=R1 R=1 Ohm

RES ID=R4 R = 1 Ohm

DCVS ID=V1 V=1.8 V

OSCAPROBE ID=X1

Fstart=10 GHz Fend=50 GHz Fsteps=200 Vsteps=40

I_METER ID=AMP2

V_METER ID=VM2

CAP ID=C6 C=3 pF

2

ID=AF1 ADIV=0.7 AFAC=2.5 NFING=2 (СС

3

1

I_METER ID=AMP3

CAP ID=C5 C=0.16 pF

PORT P=1

Z=50 Ohm

IND ID=L3 L=4 nH

OSCNOISE ID=NS2

OFstart=0.0001 GHz OFend=0.001 GHz OFsteps=10 SwpType=LOG Harm={1,2}

NoiseContribs=Disabled

RES ID=R3 R=1 Ohm

Рис.П.2.1. Схема с фиксированным источником смещения (08 2 ЛКО)

ОСУБ Ю=У1 У=0.689 V

ОБСАРРОБЕ Ю=Х1

Рв1аг1=10 ОИи Fend=50 ОИи Рз1ер8=200 Vsteps=40

РЕБ Ю=Р2 Р=5000ОИт

DCVБ ID=V2 V=3 V

РЕБ ID=Р4 Р=1 ОИт

I МЕТЕР ID=AMP1

1_МЕТЕР ID=AMP2

САР ID=C5 С=3 pF

1

А

САР ID=C1 С=3 pF

САР Ю=С2 С=0.1 pF

V_METEР Ю^М1

2

1

3

ANGELOV: ID=AF1 ADIV=0.7 AFAC=2.E NFING=2

V_METEР ID=VM2

I_METEР ID=AMP3

CAP ID=C4 С=0.08745 pF

POРT P=1

г=50 ОИт

IND

L=0.7 пИ

CAP ID=C3 С=0.1 pF

IND ID=L2 L=1.1 пИ

РЕБ Ю=Р1 Р=2 ОИт

OБCNOIБE ID=NБ2

OFstaгt=0.0001 GИz OFend=0.001 GИz OFsteps=10 БwpType=LOG Иагт={1,2}

NoiseContгibs=Disabled

РЕБ Ю=Р3 Р=1 ОИт

^ТГ

Рис. П.2.2. Схема с автосмещением в цепи затвора (и фиксированным источником) - 08 3 ЛКО.

dcvб id=v1 у=8 v

oбcaproбe id=x1

f8taгt=10 gиz fend=50 ghz f8tep8=200 v8tep8=40

реб id=r3 р=1 оит

i_meter id=amp2

cap id=c3 с=3 pf

v_meter id=vm2

2

i_meter id=amp1

cap ю=с1 с=0.15 pf

v_meter

ind id=l1 l=0.6 пи

angelov2

id=af1

adiv=0.7

afac=2.5

nfing=2

i_meter id=amp3

cap id=c4 с=0.12 pf

port p=1

7=50 оит

cap id=c2 с=0.1 pf

id=l2 l=3.5 пи

реб id=r1 р=2 оит

oбcnoiбe id=nб2

ofstart=0.0001 gиz ofend=0.001 gиz of8tep8=10 бwptype=log иaгm={1,2}

noi8econtгib8=di8abled

реб ю=р2 р=1 оит

реб id=r4 р=164 оит

Рис. П.2.3. Схема с автосмещением в цепи истока без источника фиксированного смещения (08 4 ЛКО).

А

OSCAPROBE ID=X1

Fstaгt=10 GHz Fend=50 GHz Fsteps=200 Vsteps=40

PORT P=1

г=50 Ohm

RES ID=R1 R=2 Ohm

OSCNOISE ID=NS2

OFstaгt=0.0001 GHz OFend=0.001 GHz OFsteps=10 SwpType=LOG ^^^ 1,2 } NoiseContribs=Disabled

Рис. П.2.4. Схема с автосмещением в цепи затвора и истока без источника фиксированного смещения (08 5 ЛКО).

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

«_15> Д^К^Ч_2015 г.

2015 г.

Акт использования результатов диссертационной работы Яр Зар Хтуна «ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СВЧ СИНТЕЗАТОРОВ С НИЗКИМ УРОВНЕМ ФАЗОВЫХ ШУМОВ»

на соискание ученой степени по специальности 05.27.01. Комиссия в составе:

председатель - заведующий кафедрой МРТУС, к.т.н., профессор В.В. Чистюхин,

члены — к.т.н., доцент С.А. Бахвалова; к.ф.-м.н., доцент К.С. Лялин

составила настоящий акт в том, что результаты диссертационной работы Яр Зар Хтуна:

- способ уменьшения фазового шума автогенераторов согласованием характеристик негатрона и резонатора,

- малошумящий СВЧ генератор, управляемый напряжением (ГУН),

- схемотехнические возможности уменьшения фазового шума ГУНа и опорного генератора синтезаторов СВЧ,

- методика проектирования автогенераторов при ограничении амплитуды колебаний входным напряжением

используются в учебном процессе НИУ МИЭт в лекциях и практических занятиях дисциплины «Приемопередающие устройства».

По результатам, полученным Яр Зар Хтуном поставлены следующие лабораторные работы для магистрантов

«Проектирование автогенераторов в системе автоматизированного проектирования»,

«Сравнение фазового шума СВЧ автогенератора миллиметрового диапазона и непочки низкочастотный автогенератор и умножитель частоты».

Председатель комисси Члены комиссии

В.В. Чистюхин

С.А. Бахвалова

К.С. Лялин