CC BY
66
Литература
1. Павленко В. И. Полимерные радиационно-защитные композиты: монография / В. И. Павленко, Р. Н. Ястребинский. Белгород. - 2009.- 220 с.
2. Thermoplastic constructional composite material for radiation protection / Pavlenko V. I., Yastrebinskii R. N., Kuprieva O. V., Epifanovskii I. S. // Inorganic Materials: Applied Research. - 2011. - Т. 2. - № 2. - С. 136-141.
3. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы / Павленко В. И., Едаменко О. Д., Ястребинский Р. Н., Черкашина Н. И. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2011. - № 3. - С. 113-116.
4. Матюхин П. В. Композиционный материал, стойкий к воздействию высокоэнергетических излучений / Матюхин П. В., Павленко В. И., Ястребинский Р. Н. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. -2012. - № 2. - С. 25-27.
5. Перспективы создания современных высококонструкционных радиационно-защитных металлокомпозитов / Матюхин П. В., Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Бондаренко Ю. М. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2011. - № 2. - С. 27-29.
6. Павленко В. И. Радиационно-защитный бетон для биологической защиты ядерных реакторов / Павленко В. И., Епифановский И. С., Ястребинский Р. Н. // Перспективные материалы. - 2006. - № 3. - С. 22.
7. Радиационно-защитный бетон для АЭС c РБМК на основе железо-серпентинитовых композиций с цементным связующим / Павленко В. И., Смоликов А. А., Ястребинский Р. Н., Дегтярев С. В., Панкратьев Ю. В., Орлов Ю. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2004. - № 8. - С. 66.
8. Композиционный материал для защиты от гамма-излучения / Ястребинский Р. Н., Павленко В. И., Матюхин П. В., Четвериков Н. А. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2011. - № 3. - С. 17-20.
9. Композиционный материал для радиационной защиты / Матюхин П. В., Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Бондаренко Ю. М. // Патент на изобретение, RUS 2470395, 20.12.2010.
10. Павленко В. И. Радиационно-защитный тяжелый бетон на основе железорудного минерального сырья / Павленко В. И., Воронов Д. В., Ястребинский Р. Н. // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2007. - № 4. - С. 40-42.
11. Радиационно-защитный бетон для биологической защиты ядерных реакторов / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Смоликов А. А., Дегтярев С. В., Воронов Д. В. // Перспективные материалы. - 2006. - № 2. - С. 47-50.
12. Павленко В. И. Тяжелый бетон для защиты от ионизирующих излучений / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Воронов Д. В. // Строительные материалы. - 2007. - № 8. - С. 48-49.
13. Павленко В. И. Исследование тяжелого радиационно-защитного бетона после активации быстрыми нейтронами и гамма-излучением / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Воронов Д. В. // Инженерно-физический журнал. - 2008. - Т. 81. - № 4. - С. 661665.
14. Матюхин П. В. Исследование механизмов модифицирования поверхности природных железорудных минералов алкилсиликонатами / Матюхин П. В., Ястребинский Р. Н. // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. - 2005. - Т. 48. - № 4. - С. 140.
Малышев В. М.1, Матвеев Ю. А.2, Никитин А. Б.3
'Кандидат физико-математических наук, доцент, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет; 2 Руководитель отделения разработки РПУ, ООО «Специальный Технологический Центр»; 3 Доцент, кандидат технических наук, доцент, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет ЦЕПИ ПИТАНИЯ СВЧ ГЕНЕРАТОРА С ОКТАВНОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ
Аннотация
В статье рассмотрены этапы проектирования микрополосковых цепей подачи питания СВЧ генераторов, управляемых напряжением, с октавной полосой перестройки. Приведен вариант построения цепи питания, обеспечивающей работу транзисторного генератора, перестраиваемого с помощью варакторов в диапазоне частот 3-6 ГГц.
Ключевые слова: октава, транзистор, генератор, варакторов, цепь.
Malyshev V. V.1, Matveev Yu. A.2, Nikitin A. B.3
'Candidate of physical and mathematical Sciences, docent, St. Petersburg State Polytechnical University; 2Department chief of radio
receivers development, "Special Technological Center" JSC, 3Docent, candidate of technical Sciences, docent, St. Petersburg State
Polytechnical University
SUPPLY CIRCUITS OF THE MICROWAVE OSCILLATOR WITH OCTAVE FREQUENCY TUNING
Abstract
This paper presents the designing stages of microstrip supply circuits of the microwave voltage controlled oscillators with octave band tuning. The creation variant of the supply circuit for the transistor oscillator tuning by varactor in the range of the frequencies of 3-6 GHz is described.
Keywords: octave, transistor, oscillator, varactor, circuit.
Транзисторные генераторы, управляемые напряжением (ГУН), с диапазоном перестройки октава и более находят применение в сверхширокополосных синтезаторах частоты с ФАПЧ. ГУН на колебательных контурах, перестраиваемые по частоте с помощью варакторов, имеют широкую полосу пропускания управляющего канала, что позволяет создавать высокоскоростные широкополосные источники сигналов [1, 2].
Октавные полосы перестройки в таких ГУН достигаются использованием специальных варакторов с большими коэффициентами перекрытия емкости, подключаемых одновременно к нескольким выводам транзисторов [3]. Кроме расширенного диапазона перестройки ГУН с октавной полосой перестройки (октавные ГУН) должны удовлетворять определенным требованиям по спектральной плотности мощности (СПМ) фазового шума (ФШ), линейности модуляционной характеристики, равномерности выходной мощности по частоте, уровню гармоник несущей, чувствительности выходной частоты к изменениям характера нагрузки ГУН и многим другим [4, 5]. Для достижения нужных характеристик генератора необходимо правильно выбрать его активные элементы: транзистор, обеспечивающий заданный диапазон частот генерации и требуемые флуктуационные характеристики; варакторы, позволяющие получить необходимый коэффициент перекрытия по частоте и обладающие необходимой добротностью для обеспечения заданного уровня ФШ.
Наряду с созданием высокочастотной схемы СВЧ генератора, включающей в себя транзистор и управляющие элементы, нахождением оптимальных режимов работы устройства в процессе разработки октавных ГУН, приходится решать еще одну важную и весьма нетривиальную задачу построения цепей подачи питания (ЦПП) на транзистор и варактор. Создание таких цепей для октавных ГУН в рассматриваемом частотном диапазоне осложняется двумя факторами. С одной стороны, использование в качестве ЦПП традиционных на сверхвысоких частотах шлейфных цепей невозможно из-за необходимости обеспечения развязки в очень широком диапазоне (октава и более). С другой стороны, построение ЦПП по гибридной технологии с применением навесных
42
дискретных компонентов (SMD-компонентов) затруднено необходимостью тщательного учета влияния «паразитных» параметров их корпусов из-за попадания резонансных частот компонентов ЦПП в диапазон перестройки ГУН
Для октавных генераторов ЦПП должны исключать появление дополнительных резонансов в рабочем диапазоне частот и не приводить к снижению добротности колебательной системы. При этом цепи питания должны обеспечить отсутствие влияния паразитных реактивностей источников постоянного смещения на характеристики ГУН. В данной статье рассматриваются этапы проектирования микрополосковых цепей подачи питания октавного ГУН с диапазоном перестройки 3-6 ГГц.
Простейшая идеальная цепь подачи питания может быть представлена в виде одного звена ФНЧ, изображенного на рис. 1.
К
участку СВЧ схемы
L
бл
К
источнику
постоянного
Zr
С
бл
Рис. 1. Простейшая идеальная цепь подачи питания
Zn
Если входное сопротивление СВЧ цепи в точке подключения постоянного смещения равно некоторому значению 0 , то для
L&, >>
Zr
предотвращения влияния источника питания на генератор достаточно выбрать значение индуктивности
fn
1ШЛи1/Ш X I /14.1 I КI I 114. puw '1V1 \J 1 It-114.1 xtljvyx XCl X •/ XX.
1
2-Я- • fn
где J н - нижняя граница рабочего диапазона ГУН.
Сбл >>
Если выбрать значение емкости
2fn • Z
см
где
Z
см
модуль входного сопротивления источника
постоянного смещения, то это позволит исключить влияние паразитных параметров источника смещения на работу ГУН. Поэтому
в случае использования идеальных элементов можно увеличить значения индуктивности бл и емкости бл, чтобы получить нужные параметры ЦПП. Однако используемые в СВЧ диапазоне реальные индуктивности и конденсаторы имеют паразитные параметры, которые искажают частотные зависимости импеданса реактивных элементов (РЭ). Более того, каждый реальный дискретный РЭ, реализованный в виде SMD-компонента, обладает собственной резонансной частотой, при превышении которой характер реактивности элемента изменяется на противоположный. С ростом значения номинала РЭ обычно увеличиваются его геометрические размеры, что приводит к уменьшению резонансной частоты и, как следствие, сужению рабочего диапазона частот. Это существенно затрудняет в рассматриваемой области СВЧ использование конденсаторов и индуктивностей требуемого номинала и размеров, но обладающих при этом достаточно высокими значениями резонансных частот. Поэтому при построении ЦПП было принято решение использовать РЭ, работающие вблизи собственных резонансных частот и обеспечивающие при этом достаточную величину модуля полного сопротивления цепи питания в полосе перестройки ГУН.
При подборе элементов для построения ЦПП диапазона 3-6 ГГц за основу были приняты следующие критерии:
1. Ограниченность размеров компонентов. Рассматривались элементы максимального типоразмера не более 0603 (в дюймовом исчислении).
2. Близость собственной частоты параллельного резонанса индуктивностей середине рабочего диапазона ГУН (3-6 ГГц).
3. Близость собственной частоты последовательного резонанса конденсаторов середине рабочего диапазона ГУН (3-6 ГГц).
Как показал анализ характеристик дискретных пассивных SMD-компонентов ведущих производителей элементов гибридноинтегральных СВЧ схем наибольшее входное сопротивление и наименьший коэффициент передачи от СВЧ схемы к источнику смещения имеет ЦПП, состоящая из индуктивности фирмы ATC 0402 WLR9R0JT и емкости фирмы TDK C0603COG1H3R9C.
На рис.2 представлена частотная зависимость модуля входного сопротивления
этой ЦПП со стороны высокочастотной
части схемы ГУН. Сопротивление нагрузки такой цепи представляет внутреннее сопротивление источника питания
С
присоединенное через отрезок микрополосковой линии (МПЛ) к емкости бл ЦПП (рис.3).
R
см
43
Рис. 2. Частотная зависимость модуля входного сопротивления
in
ЦПП для варианта соединения с источником питания
через отрезок МПЛ длиной 0.5 мм
МПЛ
L = 0.5 mm,W = 0.2 мм
RCM = 1Ом
Рис. 3. Соединение ЦПП с источником питания через отрезок МПЛ
Как видно из рис. 2, в полосе перестройки ГУН
>350 Ом. Анализ схемы проектируемого ГУН показал, что в диапазоне
частот 3-6 ГГц значения сопротивлений 0 не превышают 100 Ом, что позволяет использовать такую цепь для подачи постоянного напряжения на варакторы и транзистор.
Исследования показали, что
Z,
in
практически не зависит от активного сопротивления источника смещения
R
но при
этом на импедансные характеристики ЦПП могут очень сильно влиять паразитные реактивности, подключаемые к емкости ^ бл (рис.1). В качестве примера на рисунках 4 и 5 представлены частотные зависимости входных сопротивлений ЦПП, у которых к
емкости
подключены значительные паразитные реактивности. На рис.4 представлена зависимость
С
Z
in
С
рых
f
от частоты , у
которой к емкости бл подключена цепь, изображенная на рис.3, с длиной МПЛ равной 5 мм.
44
Z
m
ЦПП для варианта соединения с источником питания
Рис. 4. Частотная зависимость модуля входного сопротивления
через отрезок МПЛ длиной 5 мм
На рис. 5 представлена частотная зависимость входного сопротивления ЦПП, к которой подключен источник питания с
R
внутренним сопротивлением
см
С
и входной емкостью
см
С
Подключение к источнику питания осуществляется через отрезок МПЛ, расположенный между емкостью бл и контактной площадкой для подачи питания на плате ГУН. Источник смещения соединяется с контактной площадкой через провод,
Lnp Ck
отображаемый на эквивалентной схеме индуктивностью (рис.6). Емкость отражает паразитную емкость контактной
площадки и провода. Точные значения паразитных параметров зависят от условий использования. Для измеренного входного сопротивления значения паразитных параметров приведены на рис. 6.
3 4 5 f, ГГц 6
Рис. 5. Частотная зависимость модуля входного сопротивления
Z
т
ЦПП для варианта соединения источника смещения с
контактной площадкой через отрезок МПЛ и провод
МПЛ
L = 0.5 mm,W = 0.2 мм
Lnp = 10 нГн
1
C
бл
Ck =2пФ
т
ссм = 10 Пф Rcm = 1Ом
Ы
Рис. 6. Соединение ЦПП с источником смещения через отрезок МПЛ и провод Для уменьшения влияния паразитных реактивностей источника постоянного напряжения и подводящих проводов к выходу первого звена ФНЧ можно подключить второе звено ФНЧ (рис.7). Исследования показали, что звено, состоящее из индуктивности фирмы Johanson L05B6N8JV6T и емкости фирмы TDK C0603COG1H3R9C, обладает наименьшими геометрическими размерами и позволяет получить величину модуля входного сопротивления практически не зависящую от любой нагрузки, подключенной к выходу такой двухзвенной ЦПП.
К
участку СВЧ схемы
L
бл1
L
бл2
К
источнику
постоянного
Zn
С
бл1
С
бл2
Рис. 7. Двухзвенный ФНЧ
На рис. 8 представлена частотная зависимость модуля входного сопротивления высокочастотной части схемы ГУН.
такой ЦПП со стороны
45
f, ГГц
Рис. 8. Частотная зависимость модуля входного сопротивления
Z
т
ЦПП в виде двухзвенного ФНЧ
Топология созданной ЦПП, предназначенной для подачи смещения на варакторы ГУН, приведена на рис.9.
К СВ Ч схеме Переходное заземляющее
смещения
Рис. 9. Топология ЦПП, используемая для подачи смещения на варакторы ГУН
Представленные цепи питания использовались при разработке сверхширокополосных ГУН сантиметрового диапазона волн в микрополосковом исполнении. Работоспособность спроектированных таким образом цепей питания апробирована при изготовлении генератора с диапазоном перестройки 3-6 ГГц построенного на транзисторе NESG3031M04 и варакторах BB857 и MA46H070.
Литература
1. Chenakin A. Frequency synthesizers: Concept to Product. - Norwood: ARTECH HOUSE, 2011. - 254 p.
2. Горевой А. Выбор генераторов для построения малошумящих СВЧ-синтезаторов // Компоненты и технологии. - 2012, №6. -С. 87-92.
3. A Triple Tuned Ultra-Wideband VCO in X-K Band/ M. Tsuru, K. Kawakami, K. Tajima et al. // Proceedings of the 3rd European Microwave Integrated Circuits Conference, Amsterdam, 27-28 Oct. 2008. P. 458-461.
4. Горевой А. В. Генератор диапазона 1-2 ГГц с повышенной крутизной регулировочной характеристики // Доклады ТУСУРа. - 2011, № 1. - С. 44-49.
5. Белов Л. Компоненты синтезаторов стабильной частоты. Генераторы, управляемые напряжением// Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 2004, №1. - C. 42-46.
Москалец Н.В.1, Поповская Е.О.2
'Кандидат технических наук, доцент; 2 аспирант, Харьковский Национальный Университет Радиоэлектроники МОДЕЛИ ОДНОРАНГОВЫХ ПИРИНГОВЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ПОТОКОВ IPTV
Аннотация
Альтернативным решением по поддержке сетей в условиях роста видеосервисов стали пиринговые видеосети. Описана актуальность службы передачи мультимедийного потока IPTV, а именно системы персонального телевидения. Приведен состав классической сети IPTV и выявлены недостатки использования классической архитектуры. Описаны возможные топологии сети.
46
