ОПЕРАТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

July 23, 2012 by admin Комментировать »

Диапазон частот: 1… 18 ГГц.

Пространственный сектор :

передняя четверть сферы (конус) относительно нормали к плоскости решётки (полярный угол 9<45гр.).

Типы сигналов :

импульсные (ИИ), непрерывные (НИ), квазинепрерывные (КНИ).

Виды типовых модуляций ЛЧМ и ФКМ (для ИИ) и шумовая (для НИ и КНИ).

Уровень минимальной мощности сигналов:

-(85…95) дб/Вт для ИИ; -(100… 110) дб/Вт для НИ и НКИ.

Динамический диапазон:

50 дб мгновенный; 90 дб коммутируемый. Длительность первичного временного строба РТР: Ts = 0.1 мкс Точности:

оценки несущей частоты: crf <1 МГц (СКО); с

где N размерность ВИП (векторного информационного процесса в дискриминаторе),

SNR энергетическое отношение сигнал/вн.шум; оценки направления : сте< 1гр.(СКО угла 9 расхождения от визирной линии),

Реальная чувствительность (отношение сигнал/вн.шум SNR):

для обнаружителяSNR0=18 дб (потери за неопределенность сигнала 4 дб)

(при вероятности ложной тревоги Рлт =10′8 и вероятности правильного обнаружения РПр.Обн=0-9); реальная чувствительность обнаружителя по мощности :

Рс=(-115 + Кш ) дб/Вт, где Кш коэффициент шума УВЧ приёмника; для частотного дискриминатораSNRf =20 дб; для пеленгатораSNRe =23 дб.

Разрешение:

по несущей частоте 6^=6МГц (для гармонических сигналов);

по направлению-6с70=6 гр;

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Приёмник: многоканальный по частоте (по 500 МГц), супергетеродинный, квадратурный: промежуточная частота 1000 МГц; полоса УПЧ-500 МГц; частота дискретизации Fd =2500 МГц.

Антенная система: плоская решетка из трёх спиральных антенн с гексогональной упаковкой (D=0.065m.).

Алгоритмы нелинейного спектрального анализа: Прямой корреляционной матрицы (КМ)-типа Тартаковского-Репина;

Обратной КМ типа Винера-Кейпона;

Спектрального алгебраического анализа КМ типа MUSIC;

Аналитический MUSIC-типа ESPRIT; Ортогонализации Грама-Шмидта столбцов КМ. Алгоритм пеленгации:

Аналитический корреляционный после биортогонализации восстановленных сигналов в частотном дикриминаторе.

VI.  Заключение

Разработка НПЧФ является самым перспективным направлением в разработке станций РТР не только для комплексов тактической РЭП, но и для всех других типов РТР. При создании НПЧФ разработан ряд оригинальных методов:

–  Использование для обработки сигналов нового типа математических структур это векторный информационный процесс (ВИП) с его уникальными алгебраическими и геометрическими свойствами;

– Возможность обработки смеси числа сигналов, значительно большем числа элементов АР;

– Использование принципиально новых для обработки сигналов проекционных, режекторных, адаптивных, цифровых фильтров;

–       Новые методы подавления ложных пеленгов;

– Биортогонализация восстановленных сигналов и др.

В настоящее время предпринимаются усилия по созданию макетов аппаратуры и проведению полунатурного моделирования.

VI. Литература

1.  Стратонович Р. П. Принципы адаптивного приема. М.: Сов.Радио, 1973.

2.  Репин В. Г., Тартаковский Г. П. Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптация информационных систем. М.: Сов.Радио, 1977.

3.  Царьков Н. М. Многоканальные радиолокационные измерители. М.: Сов.Радио, 1980.

4.  Ширман Я. Д., Манжос В. Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М.: Радио и связь, 1981.

5.  Пространственно-временная обработка сигналов /

Под ред.И. Я. Кремера. М.: Радио и связь, 1984.

6.  Трифонов А. П., Шинаков Ю. Г. Совместное различение сигналов и оценка их параметров на фоне помех. –

М.: Радио и связь, 1986.

7.  Монзинго Р. А., Миллер Т. У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию./ Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986.

8.  Караваев В. В., Сазонов В. В. Статистическая теория пассивной локации. М.: Радио и связь, 1987.

9.  Обработка сигналов в радиотехнических системах./ Под ред. А. П. Лукошкина. Л.: ЛГУ, 1987.

10.  Марпл-мл. С. П. Цифровой спектральный анализ и его приложения./ Пер. с англ. М.: Мир, 1990.

11  R. Roy, A. Paulray, Т. Kailath. Direction-of-arrival estimation by subspase rotation methods ESPRIT, ICASSP, 1986, TOKYO.

12.  R. O. Schmidt. Multiple emitter location and signal parametr estimation, In Proc. RADC Spectrum Estimation Workshop, p.p. 243-258, Griffiths AFB, N.Y., 1979.

13.  А. М. Вагапов. Оценки максимального правдоподобия пеленгов и формы линейно независимых сигналов. Радиотехника и электроника, АН СССР, 1989, N 10.

14.  А. М. Vagapov, I. R. Urazgildiev. Joint estimation of signals number and carriens, Promblex of control and computer science, 1996, N 5, Kyev.

15.  Vagapov A. M. Multisignal adaptive array. Modified analiti cal ESPRIT-MUSIC algorithms without direction and frequency search. Proc. of 28 Intenational conference on antenna and technology, Russia, Moscaw, 22-24 sept. 1998.

12.  Vagapov A. M. Analytical projection algorithms of joint estimations of radiosignals angular coodinates and carryng frequencies an adaptive array antennas. Proc. of AP2000 conference on antennas and propogation, abstr. no 338, Davos, Switzerland, 9-14 April 2000.

13.  Айнбиндер И. М. Шумы радиоприемников. М.: Связь, 1974.

14.  Бартон Д., Вард Г. Справочник по радиолокационным измерениям: пер. с англ. / Под редакцией М. М. Вейсбейна. М.: Сов.Радио, 1976.

15.  Вагапов А. М., Коваль В. А. Оптимальные байесовские проекционно-энергетические приемники изотропных в гильбертовом пространстве казидетерминированных сигналов.Радиотехника и электроника, 1988, т. 33, N 10.

16.  Федорюк М. В. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1980.

NON-LINEAR SPACE-FREQUENCY FILTER FOR SIGNAL FLOWS OF RADIATION SOURCES

Kazantsev G. V., Soldatov V. P., Vagapov A. М., Ovsyannikov V. N.

‘CNIRTI’ Federal State-Owned Unitary Enterprise 20 Novaya Basmannaya Str., Moscow, Russia, 105066

Abstract In this report new approaches to the development of ESM systems are considered: a non-linear spacefrequency filter which is an integration and further development of well-known in radars single-signal adaptive antenna arrays for applications in a multiple-signal environment in the conditions of a considerable a priori ambiguity of signal number, waveform and statistics. A simulation has been conducted which confirms high performance of the filter.

Developing non-linear space-frequency filters is the most promising direction in the manufacture of ESM stations not only for tactical ECM complexes but also for all other types of ESM. The design of the non-linear space-frequency filter involved a number of the following original techniques:

Using a new type of mathematical structures for signal processing: a vector information process offering unique algebraic and geometric properties;

Processing a mixture of a number of signals which greatly exceeds the number of elements in an antenna array; Implementing radically new projection, rejection, adaptive and digital filters for signal processing;

New techniques for suppressing false bearings; Bi-orthogonalization of restored signals, etc.

At present efforts are made to produce prototype devices and conduct scaled-down simulation.

УДАРНО-ИОНИЗАЦИОННЫЙ ВОЛНОВОЙ ПРОБОЙ И ГЕНЕРАЦИЯ ПИКОСЕКУНДНЫХ, СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ И СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ИМПУЛЬСОВ В АРСЕНИДГАЛЛИЕВЫХ ДРЕЙФОВЫХ ДИОДАХ С РЕЗКИМ ВОССТАНОВЛЕНИЕМ

Козлов В. А., Рожков А. В., Кардо-Сысоев А. Ф. Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН 194021, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 26, Россия Тел.: (812) 2479972; e-mail: kozlov@mail.ioffe.ru


Аннотация Впервые экспериментально подтверждено, что работа дрейфовых диодов с резким восстановлением, изготовленных из арсенидгаллиевых р+-р°-п°-п+структур, сопровождается возбуждением сверхвысокочастотных осцилляций в виде цугов коротких импульсов длительностью ~10 пс. Амплитуда импульсов и частота их повторения достигают значений ~100 В и ~(10-100) ГГц соответственно. Факт существования явлений задержанного обратимого волнового пробоя и возбуждения сверхвысокочастотных осцилляций в структурах GaAs-диодов с резким восстановлением открывает перспективы развития новых направлений как в физике и технике полупроводниковых приборов на основе GaAs-структур, так и в новых областях техники и технологии сверхвысокочастотных и сверхширокополосных систем и устройств, оперирующих с импульсными сигналами пикосекундной длительности.

I.  Введение

В работе [1] впервые сообщалось о явлении задержанного ударно-ионизационного волнового пробоя кремниевых высоковольтных р+-п-п+ структур дрейфовых диодов с резким восстановлением (ДДРВ) и о возбуждении СВЧ-осцилляций в таких структурах, типичных для работы лавиннопролетного диода в IMPATT-режиме. Основной отличительной особенностью СВЧ-колебаний в таких структурах является способ их возбуждения, при котором диодная структура вводилась в режим лавинного пробоя сигналом не от внешнего источника импульсов (случай обычных ЛПД), а входила в режим СВЧ-осцилляций при резком (за время ~10′9 сек) восстановлении блокирующих свойств диода, работающего в режиме ДДРВ. В дальнейшем, СВЧосцилляции в структурах Si-ДДРВ были реализованы нами для IMPATT-режима в различных Si-ДДРВструктурах, отличающихся быстродействием и параметрами слоев, что позволило возбуждать СВЧколебания в диапазоне частот от сотен мегагерц до единиц гигагерц. Независимые исследования авторов работы [2] продемонстрировали, что подобные СВЧ-осцилляции можно получить и для случая кремниевых структур SOS-диодов в режиме, аналогичном режиму ДДРВ при резком восстановлении р+-р°-п+ переходов без базового п°-слоя. Реализовать TRAPATT-режим задержанного ударно-ионизационного пробоя структур SOS-диодов авторам [2] не удалось.

Целью настоящей работы являлось экспериментальное исследование существования явления задержанного волнового пробоя, а также возбуждения IMPATT и TRAPATT СВЧ-осцилляций в ДДРВ-структурах на основе арсенида галлия. В силу отличий арсенида галлия от кремния как в зонной структуре, так и в характере полевой подвижности носителей заряда (немонотонная зависимость с максимумом) предполагалось, что для GaAsдиодных структур возможно возбуждение TRAPATTосцилляций на частотах выше 10 ГГц при работе в режиме ДДРВ. Для кремниевых ДДРВ-структур возбуждение TRAPATT-осцилляций не представлялось возможным, несмотря на экспериментальное подтверждение возможности обратимого задержанного волнового пробоя кремниевых структур ДДРВ [1].

II.  Эксперимент

Для экспериментов по проверке существования IMPATT и TRAPATT-осцилляций в GaAs-ДДРВ использовались высоковольтные дрейфовые арсенидгаллиевые диодные структуры с пикосекундным быстродействием [3]. Тестирование GaAs-p+-p°-n°-n+ структур проводилась в импульсной схеме, предназначенной для формирования пикосекундных электрических импульсов колоколообразной формы с временем нарастания, равным быстродействию ДДРВ-структуры. Для реализации необходимых режимов инжекции и экстракции носителей зарядов в структурах GaAs-ДДРВ использовались схемотехнические решения, основанные на использовании в качестве первичных ключей кремниевых дрейфовых транзисторов с резким восстановлением (ДТРВ), обеспечивающих высокие эффективность и высокочастотность схем генерации пикосекундных электрических импульсов [4].

На рис. 1 представлены осциллограммы электрических импульсов, генерируемых арсенидгаллиевыми ДДРВ для трех режимов: 1 генерирование пикосекундных моноимпульсов в режиме работы ДДРВ без введения р°-п° перехода структур в лавинный пробой (рис. 1а, кривая 1), 2 генерирование СВЧ-колебаний в IMPATT-режиме на частоте ~6 ГГц (рис. 1а, кривая 2), 3 генерирование СВЧколебаний в TRAPATT-режиме на частоте -50 ГГц (рис. 1Ь). Следует отметить, что регистрация СВЧосцилляций осуществлялась стробоскопическим осциллографированием формы импульса напряжения, передаваемой в резистивную нагрузку величиной 50 Ом, причем паразитные (индуктивность и емкость) измерительного тракта и самой схемы питания ДДРВ были рассчитаны на регистрацию процессов с временным разрешением -50 псек. В связи с этим точно оценить амплитуду СВЧ-осцилляций для случая TRAPATT-режима невозможно и в дальнейшем будут выполнены дополнительные измерения в режиме прямой (нестробоскопической) регистрации СВЧ процессов в СВЧ-резонаторе.

III.  Заключение

Исследованы различные варианты работы арсенид-галлиевых ДДРВ с пикосекундным быстродействием в условиях лавинного ударно-ионизационного пробоя р°-п° перехода. Впервые экспериментально подтверждено, что такие ДДРВ могут быть использованы для генерации СВЧ мощности в диапазоне частот от единиц до десятков гигагерц, причем для GaAs-диодов с резким восстановлением в отличие от Si-структур возможен режим TRAPATTосцилляций. Полученные результаты не претендуют на точное теоретическое объяснение наблюдаемых СВЧ эффектов и носят, скорее, качественный характер в интерпретации СВЧ-осцилляций, особенно для случая TRAPATT-режима при волновом задержанном ударно-ионизационном пробое GaAs-ДДРВ. Тем не менее, полученные в данной работе результаты позволяют с определенной уверенностью полагать, что ДДРВ на основе GaAs-структур могут быть с успехом использованы для генерации мощных высоковольтных электрических и оптических сигналов пикосекундной длительности. Генерация мощных пикосекундных электрических и оптических моноимпульсов будет экспериментально проверена по методикам, аналогичным изложенным в работах [5-7].

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта РФФИ-ИННО № 02-02-08028 и ЗАО «Импульсные технологии». Авторы выражают признательность С.В. Зазулину за помощь, оказанную в проведении экспериментов по тестированию характеристик СВЧ-осцилляций в GaAs-ДДРВ, и И.А. Смирновой за помощь в изготовлении образцов.

Рис. 1. Форма импульсов GaAs-ДДРВ Fig. 1. Typical shape of GaAs DSRD pulses

V.  Список литературы

[1] Kozlov V. A., Kardo-Sysoev A. F., Brylevskii V. I. Fizika i Tekhika Poluprovodnikov, 35(5), 629 (2001).

[2] Darznek S. A., Lybutin S. K, Rukin S. N., Slovikovskii B. G. Fizika i Tekhika Poluprovodnikov, 36(5), 599 (2002).

[3] Rozhkov A. V., Kozlov V. A. Fizika i Tekhika Poluprovodnikov, 38 (1), to be published (2003).

[4] Kardo-Sysoev A. F. Generation and Radiation of UWBsignals. Proc. Of the EuMC/ECWT/GAAS’2003, Munich, Germany, October 2003, to be published (2003).

[5] Alferov Zh. I., Efanov V. М., Zadiranov Yu. М., Kardo-Sysoev A. F. etal. Pis’ma Zh.Tekh.Fiz., 12 (21), 1281 (1986).

[6] Alferov Zh. I., Grekhov I. V., Efanov V. М., Kardo-Sysoev A. F. etal. Pis’ma Zh.Tekh.Fiz., 13 (18), 1089 (1987).

[7] Alferov Zh. I., Portnoy E. L, Zhuravlev A. B., Stel’mah N. N. Pis’ma Zh.Tekh.Fiz., 12 (18), 1093 (1986).

IMPACT IONIZATION WAVE BREAKDOWN AND PICOSECOND UHF PULSE GENERATION IN GaAs DRIFT STEP RECOVERY DIODES

Kozlov V. A., Rozhkov A. V., Kardo-Sysoyev A. F. Ioffe Physico-Technical Institute, RAS 26 Politechnicheskaya Str., St Petersburg,

Russia, 194021 phone +7 (812) 2479972 e-mail: kozlov@mail.ioffe.ru

Abstract UHF IMPATT oscillations followed (under certain conditions) by a reversible impact ionization wave breakdown and picosecond pulse generation at up to 50GHz frequencies have been for the first time experimentally observed in GaAs DSRDs. A possible physical model and practical implementation of the phenomenon observed are discussed for ultra wideband UHF applications and for optoelectronics.

I.  Introduction

In the paper [1] we reported the first experimental observations ofthe delayed wave breakdown in GaAs-diode p+-p°-n°-n+structures in the mode when the bias applied to the p-n junction is switched from direct to reverse. In contrast to the well-known TRAPATT modes of operation for avalanche transit time diodes and so-called avalanche diodes on delayed wave breakdown, the pulsed reverse overvoltage across the p+-p°-n°-n+-structure of the device was not produced in [1, 2] by a triggering pulse from the external source, but was generated by the silicon p+p°-n°-n+-structure itself. In this paper we report the first experimental observations of IMPATT and TRAPATT oscillations in GaAs DSRD structures at 6GHz and 50GHz respectively.

II.  Experiment

Specially designed ultrafast GaAs DSRDs with a 150V*100ps rating of blocking capability and switching speed were used in our experiment. The DSRD structures were fabricated by advanced liquid-phase epitaxy and were tested in the electronic circuit similar to our experiment for silicon DSRDs [1]. The active operating area of the device designed was ~5*109cm2, total thickness ofthe p+-p°-n°-n+ structure ~200 |am, active layer thickness ~5 цт.

Fig. 1 presents oscillograms of IMPATT (Fig. 1a) and TRAPATT (Fig. 1b) voltage oscillations across the GaAs DSRD with a 50Q load connected in parallel with the device. The operating current density in IMPATT and TRAPATT oscillation modes exceeds the level of 104A«cm’2.

III.  Conclusion

It should be noted that further studies using a special UHF circuit ensuring a reliable recording of these processes are necessary to describe correctly the observed effect. Nevertheless, it is absolutely clear that the phenomenon observed experimentally with GaAs DSRDs is of great importance for UHF ultra wideband electrodynamics and picosecond UHF optoelectronics, especially in the field of wireless telecommunications, radars, lidars and remote sensing.

The research was partially supported by Russian Foundation for Fundamental Investigations (No 02-02-08028) and Pulse Technologies, Inc.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

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