Details

Объект исследования – формирователь ЛЧМ-сигналов СВЧ диапазона. Цель работы – разработка широкополосного формирователя сигналов с линейной частотной модуляцией СВЧ диапазона, выполненного на базе перестраиваемого генератора, изготовленного по гибридной технологии с использованием стандартных электронных компонентов. В ходе исследований проведен анализ научно-технической литературы с целью определения схемы формирователя ЛЧМ-сигналов, характеризующегося сравнительно широким спектром (4.9-5.9 ГГц), а также обеспечивающего длительность импульса порядка нескольких единиц мкс. Учтены терминологические особенности предметной области и применены программные средства для решения задач. Применено специализированное программно-математическое обеспечение AWR Design Environment, включающее как инструменты схемотехнического моделирования (MWO), так и средства электромагнитного анализа (например, AXIEM). Также использованы следующие системы автоматизированного проектирования: Micro-Cap и Altium Designer. В ходе выполнения работы были определены структура ГУН, подразумевающая использование двух диодов в эмиттерной и базовой цепях транзистора, а также требуемые типы активного и управляющего элементов генератора, обеспечивающих непрерывную перестройку частоты в диапазоне от 4.9 до 5.9 ГГц. Разработана модель гибридного ГУН с учетом результатов электромагнитного анализа его микрополосковой топологии в AXIEM. Также в Micro-Cap построена модель генератора пилообразного напряжения, предназначенного для формирования напряжения управления ГУН. Для проверки адекватности полученных результатов моделирования было проведено исследование характеристик реальных образцов данных устройств. Установлено, что разница между реальными и рассчитанными с применением результатов ЭМ анализа в AXIEM значениями частот ГУН не превосходит 700 МГц и в среднем составляет около 400-500 МГц, тогда как различие между результатами моделирования и измерений характеристик генератора пилообразного напряжения составляет менее 2 кГц для частоты и не более 0.1 В – для его размаха. Показано, что формирователь ЛЧМ-сигналов, построенный на основе данных устройств, обеспечивает рабочий диапазон частот в пределах от 4.9 ГГц до 5.9 ГГц. Полученные в данной работе результаты исследований могут быть использованы при исследовании и разработке устройств, предназначенных для создания сигналов с линейной частотной модуляцией СВЧ диапазона.

The object of study is a microwave oscillator of linear chirp signals (LCS). The goal of the research process is to develop a microwave LCS oscillator which is manufactured using a hybrid technology and standard electronic components. The terminological features of the subject area are considered, and software tools are used to solve the problems. The specialized software AWR Design Environment is used. This program includes circuit modeling tools (MWO) and electromagnetic analysis tools (AXIEM). The following design systems are also used: Micro-Cap and Altium Designer. The basic structure of a voltage-controlled oscillator (VCO) was determined. This circuit includes two varactors in the emitter and base of the transistor. Also, the type of active and control elements of VCO was selected. A model of hybrid VCO was developed considering the results of electromagnetic analysis of its microstrip topology in AXIEM. A model of a sawtooth voltage generator for forming the VCO control voltage was built in the Micro-Cap. A study of the characteristics of these devices has shown that the difference between the real and calculated values of the VCO frequencies does not exceed 700 MHz and is on average about 400-500 MHz. The difference between the simulation results and measurements of the characteristics of the sawtooth voltage oscillator is less than 2 kHz for the frequency and no more than 0.1 V for its amplitude. It is shown that the LCS oscillator based on these devices provides an operating frequency range from 4.9 GHz to 5.9 GHz. The research results can be used in the development of microwave devices designed to create signals with linear frequency modulation.