ГЕНЕРАЦИЯ ХАОТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В СИСТЕМЕ СВЯЗАННЫХ ОДНОТРАНЗИСТОРНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ СВЧ ДИАПАЗОНА

March 28, 2012 by admin Комментировать »

Максимов Н. А., Панас А. И., Савельев С. В. Институт радиотехники и электроники РАН, Фрязинская часть 141190, Фрязино, пл. Введенского, 1, ФИРЭ РАН тел.: (095) 526-90-04, e-mail: panas@ms.ire.rssi.ru

Аннотация – Теоретически и экспериментально исследуется возможность создания хаотических генераторов на основе двух и более связанных парциальных однотранзисторных автогенераторов детерминированных колебаний СВЧ диапазона.

I.  Введение

Развитие индивидуальных средств связи диктуют повышенные требования к информационным сигналам, самым емким из которых является хаотический сигнал. Требования по энергетике, миниатюризации и технологичности изготовления можно выполнить, используя в качестве активных элементов биполярные транзисторы. Однако, известные статические модели биполярного транзистора [1, 2] малопригодны для моделирования сложных процессов в таких системах [3]. Это означает необходимость поиска новых подходов для решения задач по моделированию и построению генераторов хаоса на основе биполярных транзисторов СВЧ.

В работе представлена методика расчета и построения широкополосных и сверхширокополосных генераторов хаотических колебаний СВЧ на базе связанных автогенераторов. Для расчета параметров реальных систем СВЧ применена модель генератора с выделенной инерционностью [4]. Выбор модели продиктован результатами, полученными в [5 и 6], где результаты численного анализа [6] полностью соответствовали динамике регенеративного усилительного каскада в случае бигармонического воздействия [5].

II.  Основная часть

Простейший транзисторный генератор СВЧ представляет собой транзистор, согласованный по входу и выходу, без каких-либо дополнительных схемных построений. Положительная обратная связь организуется за счет межвыводных емкостей транзистора. Коэффициент усиления является прямой функцией режимов работы транзистора. Значения добротности таких систем порядка 10 [3]. Это означает, что разработка методики расчета и создания сверхширокополосных транзисторных систем диктует применение связанных автогенераторов, что позволяет добиться более широкой полосы генерируемых колебаний (П), уменьшить влияние дестохастизирующих факторов, обеспечить возможность управления спектром генерируемых колебаний. При моделировании систем будем учитывать, что математическая модель парциального автогенератора должна включать усилительный элемент с характеристикой, имеющей линейный участок и участок с насыщением и инерционный преобразователь с постоянной времени равной инерционности активного элемента в режиме насыщения [3]. В [4] введен генератор с выделенной инерционностью с характеристиками элементов, отвечающими поставленной задаче. Динамика неавтономной модели генератора соответствует сложной динамике регенеративного усилительного каскада на базе мощного биполярного транзистора при внешнем бигармоническом воздействии [5, 6]. Исходя из вышеизложенного, математическая модель системы л связанных парциальных генераторов с инерционным преобразованием выходного сигнала нелинейного усилителя при емкостной связи будет

где индекс (л – 2,3,…,Л/, N – целое число) обозначает соответствующий парциальный генератор, переменные Xn,Y ,Z , в соответствии с [4], суть напряжение на входе нелинейного усилителя, ток в цепи обратной связи, напряжение с выхода квадратичного детектора, ток во входном контуре соответственно,

т\п’т2п’Яп’8п являются параметрами возбуждения, диссипации, ограничения, инерционности,

Спектрограммы на рис.1,а и 1, б демонстрируют основные свойства систем связанных автогенераторов, – это последовательное уширение эффективной полосы генерируемых хаотических колебаний с увеличением числа парциальных автогенераторов, сглаживанию огибающей спектра мощности, нормализации дифференциального закона распределения плотности вероятности.

III.   Заключение

Сравнительный анализ модели и эксперимента позволил выявить пути по созданию сверхширокопо- лосных транзисторных генераторов СВЧ хаотических колебаний на биполярных транзисторах, основанные на применении систем связанных автогенераторов.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 03-02-16747).

IV.  Список литературы

[1]    EbersJ. J., MollJ. L. Large-Signal Behavior of Junction Transistors. Proc. IRE, 1952, 40, 1401.

[2]    Gummel H. К., Poon H. C. An Integral Charge Control Model of Bipolar Transistors. Bell Syst. Tech. J., 1970, 49, 827.

[3]    S. M. Sze. Physics of Semiconductor Devices. 1981

[4]    Савельев С. В. // РЭ. 1992. Т.37. № 6. С.1064.

[5]    Беляев Р. В., Савельев С. В. II РЭ. 1994. Т. 39. № 1. С. 123

[6]    Кислое В. Я, Савельев С. В. II РЭ. 1994. Т. 39. № 7. С. 1153.

[7]    Кислое В. Я, Савельев С. В. II РЭ. 1994. Т.39. № 6.

С.963.

[8]    Дмитриев А. С., Кислое В. Я Стохастические колебания в радиофизике и электронике. М.: Наука, 1989.

GENERATION WIDE-BAND CHAOTIC OSCILLATION

Maksimov N. A., Panas A. I., Savel’ev S. V. Institute of Radioengineering and Electronics RAS Fryazino, Russia e-mail: panas@ms.ire.rssi.ru

Abstract – Theoretically opportunity of creation of chaotic generators also is experimentally investigated on the basis of two and more coupled of one-transistor generators of a range of a MICROWAVE.

I.   Introduction

At present, search for possible chaos applications actively goes. To be used in direct chaotic communications, chaos oscillators shoud have opportunity to control frequency band and smoothness of spectral characteristic. The aim of the report is the design of the transistor microwave oscillator with possess characteristics.

II.   Main part

This article reports about generation wide – band oscillations in microwave spectral band. We used transistors couplet autogenerators with used microstrip technology. Each coupled autogenerators contains one transistor and formed regular oscillations. The values of parameters of system are numerically established at connection between outputs generators adequate chaotic oscillations of system. The results of experimental researches of systems of the connected one-transistor generators of a range of a microwave with reference to theoretical models are considered.

III.   Conclusion

We show, that the use of two and three coupled transistors autooscillators allows us create microwave chaotic wide-band generators.

Аннотация – Предлагается подход к созданию генераторов хаоса с требуемой полосой спектра в заданном диапазоне частот. Приводятся уравнения генераторов и результаты компьютерного моделирования. Демонстрируются варианты реализации генераторов хаотических колебаний в СВЧ диапазоне и результаты их экспериментального исследования.

I.  Введение

В настоящее время идет активный поиск приложений обширных возможностей динамического хаоса. В первую очередь следует выделить интенсивно развивающиеся направления в области информационных технологий, средств связи и шумовой радиолокации [1-4]. Первостепенную роль в данном случае играют сами источники этого хаоса – генераторы хаотических колебаний. Именно на них возлагаются основные функции, выдвигаемые той или иной задачей: различные диапазоны частот, управляемость выходными характеристиками генерируемого сигнала, простота конструкции, надежность и т. д.

В данной работе предлагается подход к построению источников хаотических колебаний с управляемой полосой спектра в различных диапазонах частот, основанный на принципе масштабной инвариантности и иерархичности структуры.

II.  Основная часть

За основу может быть взят генератор гармонических колебаний, чья динамика описывается обыкновенным дифференциальным уравнением второго порядка, т. е. система с одной степенью свободы, в которой по определению не могут возникнуть хаотические колебания. Назовем такой генератор активным осциллятором. В качестве такого осциллятора могут выступать генераторы, построенные на основе моста Вина, RC- генераторы, генераторы с трансформаторной обратной связью, генераторы 3-х точки и т. д.

Вторым элементом структуры является пассивный осциллятор, который может содержать как линейные, так и нелинейные реактивные элементы и обладает частотно-избирательными свойствами в соответствующем диапазоне частот. При создании генераторов хаоса для практического применения полторы степени свободы в системе, необходимые для возникновения хаотических колебаний, как правило, недостаточны. Поэтому под пассивным осциллятором в общем случае подразумевается резонансная цепь, состоящая из нескольких простейших колебательных контуров, число степеней свободы которых, значительно превышает 2. В частности это относится к распределенным системам, применяемым в СВЧ диапазоне.

Третий элемент структуры – связь. Связь между активным и пассивным осциллятором, обеспечивающая их самосогласованное взаимодействие. Другими словами, связь должна обеспечивать взаимо- обратное влияние друг на друга активного и пассивного осцилляторов. Блок – схема, описанной структуры приведена на рис. 1а.

Рис. 1. Поуровневая структура построения генератора хаотических колебаний

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты