Анализ шумовых характеристик диодного генератора в многоконтурной системе

В современной СВЧ электронике крайне актуальна оценка возможности эффективной генерации высокостабильных мод колебаний и создания малошумящих генераторов миллиметрового диапазона длин волн. Цель исследований заключалась в определении типа волны для наиболее эффективных мод колебаний и обеспечении работы различных мод в режиме взаимной синхронизации, которая становится возможной, поскольку в реальные конструкции генераторов могут входить ряд реактивных элементов, которые в диапазоне СВЧ формируют ряд резонансных частот. В данной работе показывается, как можно обеспечить условия генерации на той или иной частоте и одновременно получить высокую стабильность колебаний.
Основными методами исследований являлись: анализ и обобщение литературных данных и результатов собственных исследований особенностей генерирования колебаний в многоконтурной системе генератора на диоде Ганна и условий, при которых устанавливается высокая стабильность частоты; экспериментальные исследования с использованием СВЧ анализаторов спектра, микроволновых устройств. В работе рассчитаны возможные частоты генерации, проведены исследования режимов работы диодного генератора и экспериментально измерены их фазовые шумы. Показано, что при приближении частоты генерации к частоте отсечки волновода с помощью подстроечных элементов конструкции или изменением напряжения питания возникает режим взаимной синхронизации колебаний на высоких гармониках с использованием типа волны Н₁₀₂ в очень узком диапазоне частотных (фазовых) шумов.
Экспериментально исследован генератор с многоконтурной резонансной системой и получена небольшая величина фазовых шумов для обоих типов волн Н₁₀₁ и Н₁₀₂. При этом наилучшие параметры и шумовые характеристики имели место на наиболее низких типах видов колебаний. Данные результаты обладают экспериментальной новизной, что позволяет надеяться на разработку конструктивных решений, обеспечивающих создание высокостабильных малошумящих генераторов миллиметрового диапазона длин волн с минимальными массогабаритными параметрами.

1. Eisenhart R.L., Khan P.J. Some tuning characteristics and oscillation conditions of a waveguide – mounted transferred – electron diode oscillator. IEEE Trans. 1972; ED-19(9).

2. Муравьев В.В., Савельев В.Я., Бельский А.Я. Возможность значительного повышения стабильности частоты генераторов на диодах с отрицательным сопротивлением. Известия ВУЗов СССР. Радиоэлектроника. 1974;17(8):88-90.

3. Бельский А.Я., Дробот С.В., Зацепин Е.Н. Особенности расчета шумовых характеристик генераторов, стабилизированных дисперсионным резонатором. Известия НАН Беларуси. Серия физикотехнических наук. 2011;3:107-110.

4. Уткин Г.М. Автоколебательные системы и волновые усилители. Москва: Сов. радио; 1978.

5. Бельский А.Я. Дробот С.В., Зацепин Е.Н. Некоторые особенности характеристик внешней синхронизации твердотельных генераторов. Доклады БГУИР. 2013;7(77):19-24.

6. Новоженин В.М. Исследование флюктуаций частоты генератора Ганна. Известия ВУЗов СССР. Радиоэлектроника. 1980;10:26-29.