автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Теоретические основы создания судовых малошумящих когерентных радиоэлектронных систем обеспечения безопасности плавания в современных условиях судоходства

На правах рукописи

/

Ри Бак Сон

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СУДОВЫХ МАЛОШУМЯЩИХ КОГЕРЕНТНЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПЛАВАНИЯ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ СУДОХОДСТВА

05.22.19 - Эксплуатация водного транспорта, судовождение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Владивосток 2006

Работа выполнена в Морском государственном университете имени адмирала Г. И. Невельского

Оппоненты:

доктор технических наук, профессор Васьков Анатолий Семенович; доктор технических наук, профессор Жиробок Алексей Нилович; доктор технических наук, доцент Орощук Игорь Михайлович.

Ведущая организация — Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Морского государственного университета имени адмирала Г. И. Невельского.

Защита состоится 6 декабря 2006 г. в 14 ч. на заседании диссертационного совета Д 223.005.01 при Морском государственном университете имени адмирала Г. И. Невельского, 690059, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, 50а, учебный корпус 1, аудитория № 241, тел./факс (4232) 41-49-68.

Отзывы присылать по адресу: 690059 г. Владивосток,

ул. Верхнепортовая, 50а, Морской государственный университет

им. адм. Г. И. Невельского, ученому секретарю Совета Д 223.005.01.

Автореферат разослан 30 сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Резник А. Г.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Решение проблемы безопасности мореплавания имеет огромное значение для эффективной работы морского транспорта — важной отрасли экономики страны и её экономических связей. Эта проблема является первостепенной, комплексной и включает меры нормативного, организационного, технического и технологического характера. Одной из важнейших составляющих решения проблемы безопасности мореплавания и эффективности навигации является применение технических средств судовождения (ТСС) как на судах, так и в рамках береговой инфраструктуры, решающей задачи организации и обеспечения движения судов. К таким ТСС, без которых немыслимо функционирование современного морского флота, относятся судовые радиолокационные станции (PJIC), средства автоматизированной радиолокационной прокладки (САРП), судовые навигационные автоматизированные комплексы (HAK), береговые системы управления движением судов (СУДС), радиолокационные маяки-ответчики и т.д.

В связи со сказанным весьма актуальными являются исследования, направленные как на разработку новых перспективных ТСС и методов их применения, так и на совершенствование эксплуатационных характеристик существующих приборов и средств обеспечения безопасности мореплавания. Проведение таких исследований возможно по различным направлениям.

В настоящее время для береговых систем управления движением судов выпускаются импульсные PJIC типа «Ряд-А326б» (частота - 8880-9250 МГц, импульсная мощность - 20 КВт и т.д.) и «Нева» и другие, построенные, в основном, на схожих принципах. К действующим импульсным судовым PJTC относятся: PJTC типа «Нева» (частота - 33850 МГц, импульсная мощность -12 КВт, шкалы дальности — от 0.125 до 24 миль), «Наяда-25М1» (длина волны - 3 см, импульсная мощность - 10 КВт, шкалы дальности 18 миль, 96 миль) и другие.

Современные береговые импульсные РЛС, несмотря на высокую степень совершенства, имеют основной недостаток, состоящий в том, что они не способны отличить быстро движущиеся морские объекты от неподвижных объектов и определять оперативно скорости и координаты траектории их движения. Обзор действующих современных береговых и судовых РЛС приводит к выводу, что в настоящее время в ТСС не находят применения доплеровские РЛС непрерывного действия и импульсно-когерентные. Между тем с появлением быстроходных судов и быстроходных морских катеров на воздушных подушках, подводных крыльях и пластиковых катеров глиссирующего типа (малогабаритные морские объекты) навигационная обстановка существенно усложнилась на дальних и ближних подступах к акватории порта. В перспективе эта тенденция будет только развиваться. Решение этой проблемы возможно с помощью когерентных доплеровских РЛС непрерывного действия и импульсно-когерентных, не находящих в настоящее время применения в ТСС.

В связи с этим разработка новых ТСС на базе береговых когерентных доплеровских РЛС непрерывного и импульсного действия приобретает особую важность и актуальность.

Технические возможности серийных РЛС непрерывного действия не обеспечивают надёжное обнаружение и измерение скоростей быстроходных морских судов и быстроходных малогабаритных морских объектов, движущиеся со скоростями десятки километров в час с малым доплеровским сдвигом частоты (десятки - сотни герц). Это связано с тем, что приём и обработка полезного сигнала происходит на фоне интенсивных помеховых отражений сигналов от неподвижных судов, водной и береговой поверхности, содержащих фазовые шумы передатчика РЛС. Создание малошумящих доплеровских береговых когерентных РЛС импульсного и непрерывного действия возможно при кардинальном снижении собственных фазовых флуктуаций передатчика и приёмника, чем в известных аналогах. Фазовые флуктуации характеризуются значением спектральной плотности мощности флуктуаций в одной боковой полосе на выбранной частоте анализа от средней частоты колебаний (энергетический спектр фазовых флуктуаций). Для обнаружения и измерения скорости и координат морских объектов, движущихся со скоростями десятки километров в час, требуется кардинальное снижение фазовых шумов передатчика до уровня — (14СН-145) дБ/Гц на частоте анализа 1 кГц и фазовых шумов приёмника по сравнению с типовыми приёмниками на 20 - 30 дБ.

Таким образом, разработка и создание малошумящих элементов и новых схем построения береговых малошумящих когерентных доплеровских систем радиолокации является крупной научно-технической проблемой, вносящей важный вклад в проблему безопасности мореплавания.

Цели и основные задачи работы. Целью данной работы является решение крупной научно-технической проблемы — разработка основ теории и методов расчета ряда оригинальных малошумящих элементов радиоэлектронных устройств и новых схем построения когерентных малошумящих транспортных РЛС для системы обеспечения безопасности плавания в современных условиях судоходства.

Для достижения поставленной цели в диссертации предлагается решение следующих основных задач:

1. Разработка основ теории и схем построения новых высокочувствительных частотных (фазовых) детекторов с амплитудными модуляторами разных типов и генератором сдвига с учётом собственных амплитудных и фазовых шумов элементов функциональной схемы.

2. Разработка основ теории и схем построения новых высокочувствительных измерителей фазовых (частотных) флуктуаций, которые могут служить приёмными устройствами когерентных доплеровских РЛС.

3. Разработка методики идентификации источников фликкер-шумов биполярных транзисторов и транзисторных структур, способствующей разработке и созданию малошумящих транзисторных устройств высоких и сверхвысоких частот (ВЧ и СВЧ).

4. Разработка основ теории стационарного режима и флуктуаций новых малошумящих схем фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) с амплитудными модуляторами разных типов и генератором сдвига, предназначенных для создания сверхмалошумящих источников когерентных колебаний доплеровских РЛС и для выполнения различных радиотехнических операций.

Методы исследования. При решении поставленных научных задач использовались методы теории спектрального и корреляционного анализа случайных процессов, методы математического моделирования и натурного эксперимента.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- в разработке новых типов малошумящих частотных (фазовых) детекторов с амплитудными модуляторами разных типов и генератором сдвига, используемых в приёмо - передающих устройствах когерентных доплеровских РЛС;

- в обнаружении и объяснении нового механизма фазового детектирования в частотном (фазовом) детекторе с балансным амплитудным модулятором и генератором сдвига, позволившего объяснить компенсацию собственных фазовых шумов смесителя и усилителя промежуточной частоты;

- в экспериментальном подтверждении механизма компенсации собственных фазовых шумов смесителя и усилителя промежуточной частоты, используемых в сверхмалошумящих приёмных устройствах когерентных доплеровских РЛС;

- в разработке высокочувствительного частотного детектора с балансным амплитудным или однополосным амплитудным модулятором и генератором сдвига, используемого в функциональной схеме частотной автоматической подстройки частоты (ЧАПЧ) транзисторного автогенератора СВЧ.

-в разработке и создании новой схемы ФАПЧ с амплитудным модулятором и генератором сдвига (ГФАПЧ), используемого в качестве многофункционального элемента радиоэлектронной аппаратуры;

- в разработке на базе ГФАПЧ функциональной схемы компенсации фазовых шумов и компенсирующей цепи обратной связи, обеспечивающей радикальное (на 20 — 30 дБ) снижение фазовых шумов выходных колебаний в диапазоне СВЧ;

- в разработке устройств компенсации (на 20 — 30 дБ) собственных фазовых шумов мощного малошумящего усилителя СВЧ;

- в разработке новых функциональных схем когерентных малошумящих доплеровских РЛС непрерывного и импульсного действия.

Практическая ценность работы состоит:

- в разработке и создании новых высокочувствительных частотных (фазовых) детекторов с амплитудными модуляторами разных типов и генератором сдвига;

- в разработке и создании высокочувствительных измерителей фазовых (частотных) флуктуаций с малошумящими частотными (фазовыми) детекто-

рами с амплитудными модуляторами разных типов и генератором сдвига;

- в разработке, создании и исследовании малошумящих схем ГФАПЧ как многофункциональных элементов радиоэлектронной аппаратуры;

- в разработке метода генерирования мощных и маломощных высокостабильных по частоте СВЧ колебаний с низким уровнем фазового шума системы порядка - (140-5-145) дБ/Гц на частоте анализа 1 кГц;

- в разработке способа снижения фликкер-шумов СВЧ транзисторного автогенератора и усилителя, основанного на существенном ослаблении регенерации шумов и коэффициентов воздействия источников фликкер-шумов на флуктуации частоты (фазы) СВЧ колебаний.

- в разработке новой схемы сверхмалошумящей когерентной береговой РЛС непрерывного действия, основанной на использовании новых сверхма-лошумящих элементов;

- в разработке новой схемы сверхмалошумящей когерентно-импульсной береговой РЛС, основанной на использовании новых сверхмалошумящих элементов;

- в использовании результатов научных работ автора в учебном процессе при чтении лекций, постановке лабораторных работ, руководстве бакалаврскими работами и дипломными проектами, научно-исследовательской работой студентов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Принципы построения новых малошумящих частотных (фазовых) детекторов.

2. Принципы построения новых высокочувствительных измерителей частотных (фазовых) флуктуации.

3. Принципы построения новых малошумящих схем ГФАПЧ.

4. Метод расчёта параметров стационарного режима и флуктуаций амплитуды и фазы петли ГФАПЧ, основанный на аппроксимации спектра фазовых флуктуаций сигнального генератора.

5. Методы построения источников мощных СВЧ колебаний с высокой долговременной стабильностью частоты и низкими уровнями фазовых шумов.

6. Новые схемы береговых малошумящих когерентных РЛС непрерывного и импульсного действия для обнаружения и измерения скорости и координаты траектории движения быстроходных судов и быстроходных малогабаритных объектов.

Личный вклад соискателя заключается:

- в постановке задач и разработке методики их решения;

- в разработке и обосновании математических моделей новых детекторов фазовых (частотных) флуктуаций, устройств ЧАПЧ и ФАПЧ с новыми типами частотных (фазовых) детекторов, находящихся под воздействием собственных шумов;

- в разработке и обосновании функциональных схем малошумящих когерентных береговых РЛС непрерывного и импульсного действия.

- в организации, планировании и проведении исследований в экспериментальных установках;

- в обработке, анализе и обобщений данных экспериментальных исследований источников СВЧ колебаний.

Исследования, результаты которых составили начальную основу диссертационной работы, являются частью НИОКР. Работы выполнялись по постановлениям директивных органов, в том числе по постановлениям правительства в соответствии с планами НИР и ОКР министерств. Среди них наиболее значимые работы:

- по хоздоговору с ПО « Электровакуумный завод» (г. Новосибирск, 1973- 1980 гг.);

- по хоздоговору с ПО «Керамика» (г. Рига, 1982 - 1989 гг.).

Публикации и апробация работы. Диссертационная работа обобщает

научные исследования автора за период с 1972 по 2006 гг. Основные результаты диссертации были представлены на российских и международных конференциях и отражены в монографии и в публикациях.

Общий объём публикаций в изданиях Перечня ВАК 8,7 п.л., опубликована одна монография и получен один патент на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из девяти разделов, введения и заключения, изложенных на 400 страницах. Список литературы насчитывает 131 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В диссертационной работе представлены новые функциональные схемы когерентных доплеровских РЛС непрерывного и импульсного действия.

В состав передающего устройства сверхмалошумящей когерентной доп-леровской РЛС непрерывного действия кроме типовых узлов (задающего генератора СВЧ, оконечного усилителя СВЧ и передающей антенны) входит предложенный автором исследования дополнительный каскад, назначением которого является кардинальное снижение (на десятки децибел) фазовых флуктуаций СВЧ возбудителя, и сверхмалошумящий оконечный усилитель СВЧ с компенсатором фазовых шумов. Приёмное устройство содержит новый тип сверхмалошумящего приёмника фазомодулированных колебаний.

В состав передающего устройства сверхмалошумящей когерентно-импульсной РЛС входят задающий генератор СВЧ, упомянутый выше сверхмалошумящий дополнительный каскад большей мощности, оконечный модулируемый усилитель СВЧ и приёмо-передающая антенна. Приёмное устройство содержит упомянутый выше новый тип сверхмалошумящего приёмника фазомодулированных колебаний.

В первом разделе предлагаются новые частотные (фазовые) детекторы с амплитудными модуляторами разных типов и генератором сдвига, впервые предложенные автором, являющиеся ключевыми элементами, на основе которых разрабатываются и создаются малошумящие узлы приёмо - передаю-

щих устройств когерентных доплеровских PJIC.

Построение функциональных схем частотных (фазовых) детекторов основано на следующих принципах: 1. Использование в схеме частотного (фазового) детектора амплитудного модулятора вместо гетеродина. 2. Использование прямого и косвенного способов формирования опорного напряжения фазового детектора. Применение первого принципа позволяет реализовать частотные (фазовые) детекторы разных типов: с амплитудным модулятором (АМ), балансным амплитудным модулятором (БАМ) и однополосным амплитудным модулятором (ОАМ). Применение второго принципа приводит к двухканальной схеме частотного (фазового) детектора. Использование в од-ноканальном и двухканальном частотном (фазовом) детекторе БАМ, как будет показано далее, приводит к компенсации фазовых шумов СВЧ смесителя, являющихся наиболее интенсивными его собственными шумами. Использование ОАМ в двухканальном частотном (фазовом) детекторе приводит к компенсации его фазовых шумов, так как они синфазно воздействуют на входы фазового детектора. Все отмеченные свойства частотных (фазовых) детекторов в последующих разделах используются для разработки и создания высокочувствительных измерителей частотных (фазовых) флуктуаций и частотных (фазовых) детекторов, используемых в приёмо-передающих устройствах когерентных доплеровских PJIC. Анализ флуктуаций проводится квазистатическим методом с учётом собственных фазовых шумов элементов функциональных схем частотных (фазовых) детекторов.

Одноканалъный частотный (фазовый) детектор с амплитудным модулятором и генератором сдвига Функциональная схема рассматриваемого одноканального частотного (фазового) детектора приведена на рис. 1. В отличие от частотного детектора Паунда рассматриваемый детектор имеет более гибкое конструктивное решение и более высокую чувствительность, если используется частотный дискриминатор интерференционного типа. Здесь в качестве гетеродина используется амплитудный модулятор (АМ) и прямой способ формирования опорного напряжения: опорным напряжением является выходное напряжение генератора сдвига (ГС). Напряжение исследуемого автогенератора

Г t 1 _ u(t) = cos eût + Jv(t)dt , где со и v(t)- среднее значение и флуктуации угло-

—ОО

вой частоты напряжения u(t), поступает через делитель напряжения на входы измерительного резонатора (Р) и амплитудного модулятора. Амплитудный модулятор на модуляционный вход, которого поступает напряжение генератора сдвига Uq(t) = cos[cot + cpq(t)] , где q>q(t) — фазовые флуктуации ГС,

является обычным, балансным амплитудным модулятором (БАМ) или однополосным амплитудным модулятором (ОАМ).

Далее под символом АМ будем подразумевать БАМ и ОАМ, поскольку

шумовые свойства детекторов с АМ и БАМ схожи. Здесь и далее для краткости амплитуды напряжений полагаются равными единице.

и(0

АМ ПУ 1 ПФ 1 ПУ 2 ФНЧ

'1

"пуН

ифд«

и,(1)

Рис. 1. Функциональная схема одноканального частотного (фазового) детектора

С выхода фазовращателя напряжение и^) с фазовыми флуктуациями фу(0, преобразованными резонатором из частотных флуктуации, и фазовым сдвигом ф0, вносимым фазовращателем Ф, поступает на один из входов смесителя (СМ), моделируемого перемножающим устройством ПУ 1 и с последовательно включённым полосовым фильтром ПФ 1.

Одноканалъный частотный (фазовый) детектор с балансным амплитудным модулятором и генератором сдвига

В данном случае на функциональной схеме рис. 1 амплитудным модулятором является балансный амплитудный модулятор. Тогда выходное напряжение смесителя равно

исм (О й и1 (0 = соз[шч1 - ф0 - фу (0 + фч (I)+ фбам (0 + фпу1 (1)]+

+ соз[ич{ + фо+фу(0 + фч(1)-фбам(0+фпу1(1)] , где Фбам(0 и фпу1(0 -флуктуации фазы балансного амплитудного модулятора и смесителя. Здесь и далее символ « означает символ пропорциональности.

Напряжение разностной промежуточной частоты, равной частоте генератора сдвига еоц, содержит противофазные составляющие ф0, фу^), Фбам 0) и синфазные составляющие фазовых флуктуации фч (1) и фПу[ (1) генератора сдвига и смесителя. В полученном выражении первое слагаемое соответствует процессу фазового детектирования в окрестности рабочей точки + ф0, а второе слагаемое — аналогичному процессу в окрестности рабочей точки — ф0 периодической характеристики фазового детектора. Противофазные измеряемые фазовые шумы фу (О, обусловленные частотными шумами у^), и противофазные фазовые шумы Фбам (0 балансного амплитудного модулятора удваиваются, поскольку детектирование происходит на разных склонах периодической характеристики фазового детектора с противоположным знаком крутизны, а синфазные фазовые флуктуации смесителя фПу1

вычитаются на выходе фазового детектора (ФД) (не менее 20 дБ).

Напряжение на выходе фазового детектора с учётом его собственных шумов 11фДШо (с) записывается следующим образом: Чфд(|:) » созф0 —

(О . Если Ф0 =71/2, то напряжение шумов

фазового детектора максимально и прямо пропорционально измеряемым флуктуациям фазы ФУ(0 ~ у(1) и собственным шумам измерителя (фазовые флуктуации БАМ и шумы ФД) Чфд^) ифу (1)- фбам + ифДШо (1).

Фазовые шумы СВЧ смесителя частотного (фазового) детектора, не оказывают влияния на конечный результат измерении, так как их преобразования происходят на разных склонах периодической характеристики фазового детектора, отличающихся знаком крутизны.

Одноканальный частотный (фазовый) детектор с однополосным амплитудным модулятором и генератором сдвига В рассматриваемом случае на функциональной схеме рис. 1 амплитудным модулятором является однополосный амплитудный модулятор и преобразование фазовых (частотных) флуктуаций происходит на одном склоне характеристики фазового детектора. Напряжение на выходе фильтра нижних частот фазового детектора одноканального частотного (фазового) детектора с учётом только одной боковой составляющей выражается следующим образом: ифд(0ясо8(ро-(8тсро)[фу(0-фоам(1)-фпу1(г)]+ифдШо(1) ,

где собственными шумами измерителя являются шумы фазового детектора 11фдш (1), фазовые шумы СВЧ смесителя и однополосного амплитудного модулятора Фпу1 (0 и ФоамМ-

Двухканальный частотный (фазовый) детектор с амплитудным модулятором и генератором сдвига Функциональная схема двухканального частотного (фазового) детектора с амплитудным модулятором и генератором сдвига представлена на рис 2.

Рис. 2. Функциональная схема двухканального частотного (фазового) детектора

Здесь в качестве гетеродина используется амплитудный модулятор (АМ) и косвенный способ формирования опорного напряжения путём введения дополнительного опорного канала. На схеме амплитудный модулятором является балансный амплитудный модулятор или однополосный амплитудный модулятор. Смесители сигнального и опорного каналов СМ1 и СМ2 моделируются перемножающими устройствами ПУ1 и ПУ2 с последовательно включёнными полосовыми фильтрами ПФ1 и ПФ2.

Двухканальный ЧМ (ФМ) детектор с балансным амплитудным модулятором и генератором сдвига Для выходных напряжений смесителей СМ 1 и СМ 2 с учётом их собственных фазовых шумов фПу10) и фПу2(1) можно написать:

исм1 (!) я соз[соч1 - фу (0 + срч (0 + фбам (I) + Фпу1 (!) - ф0 ]+

+ соб]®^ + фу (0 + фч (0 - фбам 0) + фпу 10) + ф0 ]} ,

исм2 (0 « со4юЧ1 + ФЧ (0 + Фбам 0) + Фпу2 0)]+ соэ^ + фч 0) - ф6ам 0) + Фпу2 0)]} Здесь Фпу1 (0 и ФпугО) " фазовые флуктуации смесителей сигнального и опорного каналов. Выходное напряжение исм2(0 используется в качестве опорного напряжения фазового детектора. Напряжение на выходе фильтра нижних частот фазового детектора с учётом его собственных шумов ифдш0 (0 представляется следующим выражением:

ифд(0ЮСО8Фо Чз5пфо)[фу(0-фбам(0] + ифдш0(*) . т.е. по виду совпадает с аналогичным выражением одноканального частотного (фазового) детектора.

В одноканальном так и двухканальном частотном (фазовом) детекторе с балансным амплитудным модулятором и генератором сдвига противофазные фазовые шумы фу(0 и Фбам (')> вследствие преобразования их на участках периодической характеристики фазового детектора, отличающихся знаком крутизны, складываются. Интенсивные синфазные фазовые флуктуации смесителей сигнального и опорного каналов ФпуКО и ФПу2(0 вычитаются и не

оказывают влияния на результат измерения, так как они преобразуются на участках периодической характеристики фазового детектора, отличающихся знаком крутизны.

Двухканальный частотный (фазовый) детектор с однополосным амплитудным модулятором и генератором сдвига В данном случае преобразование фазовых (частотных) флуктуаций происходит на одном склоне характеристики фазового детектора в отличие от двухканального частотного (фазового) детектора с БАМ и ГС. Напряжение на выходе фазового детектора записывается в виде

ифд(0»созфо -(зтф0)[фу(1)-фпу1(1) + фпу2(1)] +ифдШо(0.

Режим оптимального частотного (фазового) детектирования реализуется при ф0 = л/2, а их собственные шумы определяются фазовыми флуктуация-ми фпу] ифпу2(0 СМ 1 и СМ 2 и шумами ФД ифДШ[) (1). Фазовые флуктуации

ОАМ компенсируются на выходе ФД, поскольку они синфазно действуют на оба его входа.

В данном разделе влияние амплитудных флуктуаций на работу частотного (фазового) детектора рассмотрено на примере одноканального частотного (фазового) детектора с амплитудным модулятором и генератором сдвига. Напряжение на его выходе с учётом суммарных амплитудных флуктуаций афд(0 фазового детектора представляется в следующем виде:

ифд(0~СО5Фо +(иФдСО8Фо)афд(0- (8'пФоХфу(0-фам(0] + ифдшо(0. где Фам(0 - фазовые флуктуации амплитудного модулятора. Если ф0 = л/2, то флуктуации амплитуды ссфд^) не влияют на конечный результат детектирования. Влияние флуктуаций амплитуды осфд на выходное напряжение фазового детектора Цфдш(1) возрастает по мере отклонения фазы ф0 по обе стороны от оптимального значения, равного я/2 при котором реализуется режим максимальной эффективности частотного (фазового) детектирования. Анализ шумов других типов частотных (фазовых) детекторов с амплитудным модулятором (БАМ и ОАМ) и генератором сдвига показывает (раздел 2), что аналогичный механизм воздействия амплитудных шумов на конечный результат измерения имеет место и для них.

Если в схемах рассмотренных частотных детекторов (ЧД) включить вместо измерительного резонатора (Р) исследуемое СВЧ устройство (усилитель, фазовый модулятор и т.д.), то непосредственно реализуется схема СВЧ фазового детектора. Рассмотренные выше частотные (фазовые) детекторы используются далее в измерителях частотных (фазовых) флуктуаций, в петлях частотной автоматической подстройки частоты (ЧАПЧ) и ГФАПЧ и в приёмном устройстве фазомодулированных колебаний доплеровских РЛС.

Второй раздел посвящён общим вопросам построения новых измерителей частотных (фазовых) флуктуаций. Построение функциональных схем измерителей частотных (фазовых) флуктуаций основано на принципах построения предложенных частотных (фазовых) детекторов и на принципе компенсации фазовых шумов БАМ путём создания дополнительного канала формирования компенсирующего шума. Функциональные схемы одноканального и двухканального измерителей частотных (фазовых) флуктуаций СВЧ автогенератора приведены на рис. 3 и рис. 4.

Измерители фазовых флуктуаций по существу являются приёмниками фазомодулированных колебаний (ФМ приёмниками) когерентных доплеровских РЛС.

ГС

т

АМ У СМ УПЧ ФД УНЧ АС

Рис. 3. Функциональная схема одноканального измерителя частотных (фазовых) флуктуации СВЧ автогенератора

и(1)

дм!

СМ2 УПЧ2

ам

и3(0

иупч2(0

дм2

чд

и, (О

фд

ифд([),

и3(0

иУпч1«

11 О;

ас

Рис. 4. Функциональная схема двухканального измерителя частотных (фазовых) флуктуаций СВЧ автогенератора

Одноканалъный измеритель частотных (фазовых) флуктуаций с амплитудным модулятором и генератором сдвига Основу предлагаемого измерителя составляет одноканальный частотный (фазовый) детектор, описанный в первом разделе. В зависимости от типа используемого амплитудного модулятора реализуются два варианта измерителей ЧМ (ФМ) флуктуаций с БАМ или с ОАМ. СВЧ частотный канал включает в себя частотный дискриминатор (ЧД), фазовращатель (Ф), переключатели 81, Э2 и переменный аттенюатор (АТ). Частотный дискриминатор - интерференционный частотный дискриминатор, в состав которого входит измерительный резонатор с компенсатором несущей, предназначенным для углубления фазовых флуктуаций, преобразованных из частотных флуктуаций. Включение в схему измерителя малошумящего СВЧ транзисторного усилителя (У) позволяет установить на гетеродинном входе СВЧ смесителя СМ 1 среднюю мощность АМ колебаний, необходимую для оптимального преобразования сигналов. Преобразованное напряжение разностной частоты далее усиливается усилителем промежуточной частоты (УПЧ) и поступает на сиг-

нальный вход фазового детектора (ФД), а на опорный его вход - напряжение кварцевого генератора сдвига (ГС). Если амплитудным модулятором (AM) является БАМ, то фазовое детектирование происходит на разных склонах периодической его характеристики, отличающихся знаком крутизны. При этом на выходе фазового детектора противофазные флуктуации фазы (частоты) исследуемого генератора и флуктуации фазы балансного амплитудного модулятора и транзисторного усилителя удваиваются, а флуктуации фазы СМ и УПЧ компенсируются. Синфазные фазовые шумы СВЧ смесителя и УПЧ компенсируются (не менее 20 дБ) вследствие их преобразования на разных склонах характеристики фазового детектора, отличающихся знаком крутизны. В этих условиях собственными шумами измерителя являются фазовые флуктуации балансного амплитудного модулятора, транзисторного усилителя (У) и шумы фазового детектора и усилителя низких частот (УНЧ). Если амплитудным модулятором является ОАМ, то преобразование происходит на одном склоне характеристики фазового детектора. В этом случае собственные шумы измерителя определяются фазовыми флуктуациями ОАМ, У, СМ, УПЧ и шумами ФД и УНЧ. Напряжение шумов фазового детектора далее усиливается в УНЧ и поступает на вход анализатора спектра (АС). Оценка уровня собственных шумов измерителей с БАМ и ОАМ и генератором сдвига осуществляется путём установки переменным аттенюатором (переключатели S1 и S2 в положении 2) такой же мощности на сигнальном входе смесителя, что гарантирует неизменность уровня фликкер-шумов СВЧ смесительного диода. В обоих типах измерителей фазовые флуктуации генератора сдвига синфазно действуют на оба входа фазового детектора, поэтому компенсируются на его выходе.

Предельная чувствительность одноканального измерителя фазовых (частотных) флуктуаций с БАМ составляет -180 дБ/Гц на частоте анализа 1 кГц (при уровне фазового шума колебаний БАМ -150 дБ/Гц и глубине компенсации несущей 30 дБ).

Одноканальные измерители фазовых (Частотных) флуктуаций с БАМ и ОАМ предназначены для исследования маломощных СВЧ автогенераторов с выходной мощностью десятки микроватт - сотни милливатт. Одноканальный измеритель частотных (фазовых) флуктуаций с БАМ является основой для построения, предлагаемого автором сверхмалошумящего двухканального измерителя, в котором устраняются наиболее интенсивные его шумы — фазовые шумы БАМ, смесителей и УПЧ.

Двухканальный измеритель частотных (фазовых) флуктуаций с БАМ (ОАМ)

и генератором сдвига

Основу предлагаемого измерителя флуктуаций частоты (фазы) составляет двухканальный частотный (фазовый) детектор (рис. 2), описанный в первом разделе. В данном случае опорное напряжение фазового детектора формируется путём введения дополнительного канала, в состав которого входят смеситель СМ 2, и УПЧ 2. Функции гетеродина выполняет амплитудный мо-

дулятор (АМ) с малошумящим транзисторным усилителем (У) на выходе. Амплитудным модулятором в зависимости от типа измерителя является БАМ или ОАМ. Если на схеме рис. 4 амплитудным модулятором является БАМ, то преобразование фазовых (частотных) флуктуации происходит на разных склонах периодической характеристики фазового детектора ФД, отличающихся знаком крутизны. Если амплитудный модулятор - ОАМ, то преобразование фазовых (частотных) флуктуаций происходит на одном склоне характеристики фазового детектора ФД.

Предельная чувствительность двухканального измерителя ЧМ (ФМ) флуктуаций с ОАМ и ГС ограничивается фазовыми шумами смесителей и УПЧ обоих измерительных каналов и шумами ФД и УНЧ, а двухканального измерителя частотных (фазовых) флуктуаций с БАМ и ГС — фазовыми шумами балансного амплитудного модулятора, СВЧ усилителя и шумами фазового детектора и усилителя низких частот.

Двухканалъный измеритель ЧМ (ФМ) флуктуаций с БАМ, ГС и ВУ

Рекордная предельная чувствительность двухканального измерителя частотных (фазовых) флуктуаций достигается путём исключения фазовых шумов балансного амплитудного модулятора и СВЧ усилителя из конечного результата измерения (рис. 5). Сигнальный канал рассматриваемого измерителя в основном повторяет одноканальный измеритель частотных (фазовых) флуктуаций (рис. 3). С целью исключения влияния фазовых шумов дополнительно введён в схему измерителя канал формирования компенсирующего фазового шума. В него входят элементы схемы - фазовращатель (Ф 2), СМ 2, УГГЧ 2, ФД 2 и УНЧ 2. При квадратурной настройке фазовращателя (Ф 2) на выходе УНЧ 2 выделяют напряжение шумов, пропорциональное фазовым шумам БАМ, У и шумам ФД 2 и УНЧ 2. На выходе УНЧ 1 выделяют напряжение шумов, пропорциональное фазовым шумам АГ, БАМ, У и шумам ФД1 и УНЧ 1. При балансировке измерительных каналов с помощью УНЧ 1 и УНЧ 2 напряжение, пропорциональное фазовым шумам БАМ и У, компенсируется на выходе вычитающего устройства (ВУ). В этих условиях анализатор спектра (АС) измеряет напряжение шумов, пропорциональное измеряемым фазовым (частотным) флуктуациям автогенератора и шумам фазовых детекторов и усилителей низких частот обоих каналов. Двухканапьный измеритель ЧМ (ФМ) флуктуаций СВЧ автогенератора с БАМ, ГС и ВУ потенциально обладает наилучшей чувствительностью по сравнению со своими известными аналогами и является основой ФМ приёмных устройств малошумящих доплеровских РЛС, представленных в настоящей работе. Предельная чувствительность измерителя флуктуаций фазы с БАМ, ГС и ВУ (без компенсации несущей) на частоте анализа Р = 1кГц составляет Шфмин = -162 дБ/Гц и равняется уровню суммарных эквивалентных фазовых шумов фазовых детекторов промежуточной частоты обоих измерительных каналов. Соответственно при компенсации несущей, например на 30 дБ, предельная чувствительность на частоте анализа Р = 1 кГц составит Wфмин = -192 дБ/Гц .

Если в схемах рассмотренных двухканальных измерителей частотных (фазовых) флуктуаций включить вместо частотного дискриминатора (ЧД) исследуемое устройство (усилитель, фазовый модулятор и т.д.), то реализуются измерители фазовых флуктуаций этого устройства.

Рис. 5. Функциональная схема двухканального измерителя СВЧ автогенератора с БАМ, ГС и ВУ

Важным преимуществом рассмотренных измерителей частотных (фазовых) флуктуаций по сравнению с известным гетеродинным измерителем Ю.А. Аптэка является отсутствие погрешности измерения, обусловленной флуктуациями частоты гетеродина.

В третьем разделе рассматриваются малошумящие схемы ЧАПЧ СВЧ автогенератора и фазовой автоматической подстройки фазы (ФАПФ) СВЧ многокаскадного усилителя на полупроводниковых диодах, с новыми типами частотных (фазовых) интерференционных детекторов, рассмотренных в первом разделе. Проведен анализ фазовых флуктуаций схемы ЧАПЧ автогенератора с интерференционным частотным детектором и схемы многокаскадного усилителя, охваченным цепью ФАПФ с интерференционным фазовым детектором, Предложенная автором функциональная схема высокочувствительного частотного детектора изображена на рис. 6. Здесь амплитудный модулятор - БАМ или ОАМ. На выходе фазового детектора, на опорный вход которого поступает напряжение кварцевого генератора сдвига, возникает напряжение, пропорциональное отклонению частоты исследуемого автогенератора от резонансной частоты резонатора (или исследуемым флуктуациям частоты).

Если АМ является БАМ, то собственные фазовые шумы СВЧ смесителя и УПЧ существенно ослабляются на выходе фазового детектора (не менее 20 дБ), поскольку они детектируются на разных склонах его периодической

характеристики, отличающихся знаком крутизны (см. раздел 1). Высокая чувствительность измерения флуктуации частоты в этой схеме по сравнению со схемой частотного детектора Паунда (не менее 20 дБ) достигается в результате более глубокой компенсации несущей, осуществляемой с помощью дополнительной цепи компенсации в частотном канале (НО — направленный ответвитель, КЗ — передвижное короткозамыкающее устройство) и существенного ослабления фазовых шумов СВЧ смесителя и УПЧ. В схеме ЧАПЧ автогенератора резонатор отражающего типа, входящий в ЧМ (ФМ) детектор с АМ и ГС, одновременно выполняет функции эталонного (стабилизирующего) и измерительного резонатора. Следовательно, эффект ослабления частотных (фазовых) шумов, например, СВЧ транзисторного автогенератора, является более глубоким, чем при использовании частотного детектора Паунда.

Рис.6. Функциональная схема ЧМ (ФМ) детектора с АМ и ГС

В третьем разделе также представлена функциональная схема СВЧ многокаскадного усилителя на полупроводниковых диодах с цепью компенсации фазовых шумов, основой которой является предложенный одноканальный фазовый детектор с АМ и ГС. Выходное напряжение схемы компенсации шумов воздействует в противофазе на модуляционный вход СВЧ фазового модулятора, сводя к минимуму фазовые шумы СВЧ усилителя. Практически эффект компенсации фазовых шумов будет значительным на низких частотах (не менее 30 дБ), поскольку он ограничивается лишь нарушениями условии компенсации. Глубина компенсации будет снижаться с ростом частоты флуктуаций, на которых начинают проявляться инерционности элементов цепи компенсатора.

Четвёртый раздел посвящён экспериментальному исследованию одно-канальных и двухканальных измерителей ЧМ (ФМ) флуктуаций и схемы ЧАПЧ СВЧ автогенератора с новыми типами частотных детекторов. Цель экспериментального исследования — получение опытных данных, подтверждающих основные принципы построения одноканальных и двухканальных

измерителей ЧМ (ФМ) флуктуации и схемы ЧАПЧ СВЧ автогенератора с новыми типами частотных детекторов.

Одноканальный измеритель частотных (фазовых) флуктуации В экспериментальной установке для измерения спектра флуктуаций частоты свободного и охваченного петлей ЧАПЧ генератора Ганна трёхсанти-метрового диапазона длин волн используется одноканальный ЧМ (ФМ) детектор с БАМ (ОАМ). При этом с целью исследования возможностей реализации измерителя для работы с предельно низкими значениями промежуточных частот была поставлена задача создания измерителя фазовых (частотных) флуктуаций, функционирующего на частоте генератора сдвига в диапазоне частот сотни килогерц (625 кГц). Балансным амплитудным модулятором является диодный БАМ, а однополосным амплитудным модулятором - компенсационный диодный ОАМ. В качестве частотного дискриминатора используется проходной резонатор. Проведенные измерения частотных флуктуаций автогенератора, охваченного петлей ЧАПЧ, показали, что уровень частотных флуктуаций снижается на величину порядка 23 дБ и 20 дБ при использовании в качестве амплитудного модулятора БАМ и ОАМ.

Результаты эксперимента позволяют рекомендовать одноканальные частотные (фазовые) детекторы для использования в схемах ЧАПЧ, ФАПФ, ГФАПЧ и сверхмалошумящем приёмнике доплеровских РЛС.

Двухканальный измеритель частотных (фазовых) флуктуаций Исследование основных характеристик нового двухканального частотного (фазового) детектора проведено на базе экспериментальной установки, функциональная упрощённая схема которой была приведена на рис. 4.

0

- ю

-20,

- 15

-5

- 15

0 0,2 0,4 0,6 0,8 I Р,/Р,

-20,

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Р2/Р;

2 2макс

Рис. 7. Зависимость ир амплитуды Рис. 8. Зависимость Т_1р амплитуды

напряжения на выходе частотного детектора напряжения на выходе частотного

от величины нормированной мощности детектора от величины нормированной

несущей частотного канала Р1 /Р]Макс мощности несущей опорного канала

I Р2макс

Выбор оптимального режима работы частотного детектора осуществляется на основании экспериментальных модуляционных зависимостей, представленных на рис. 7 и рис. 8. При компенсации несущей с целью повышения чувствительности измерения частотных флуктуаций колебание балансного амплитудного модулятора, являющегося гетеродинным колебанием, усиливается малошумящим СВЧ усилителем. При достаточно большой глубине компенсации несущей чувствительность измерения частотных флуктуаций будет ограничиваться только собственными шумами фазового детектора промежуточной частоты и усилителя низких частот.

Опытная проверка механизма подавления собственных фазовых шумов СВЧ смесителей и усилителей промежуточной частоты проведена с помощью рассматриваемого двухканального измерителя путём гармонической фазовой модуляции колебания промежуточной частоты опорного канала. С этой целью фазовый модулятор и выходной усилитель промежуточной частоты включается в опорный канал промежуточной частоты между предварительным УПЧ и опорным входом фазового детектора на функциональной схеме, представленной на рис. 4. При этом выходной усилитель промежуточной частоты опорного канала функционирует в режиме ограничения амплитуды колебания для исключения паразитной амплитудной модуляции фазового модулятора. Гармоническое изменение фазы подавляется в двухканаль-ном частотном детекторе. Это обусловлено преобразованием синфазных гармонических изменений фазы на разных склонах детекторной характеристики, отличающихся знаком её крутизны (см. раздел 1).

Зависимости ирМ напряжения на выходе усилителя низких частот от разности фаз А<р = ф — срмин, измеренные на частотах модуляции Р=3 кГц и Б=18 кГц, изображены на рис. 9.

дБ

О

Р = 3 кГц \ р= 18 кГц

-Дф, град -30 -20 -10 0 10 20 30 40 Дф, град

Рис. 9. Зависимости амплитуды 11р от разности фаз Дф = ф — фмин

ФМ

Здесь ф - отсчёт фазы по шкале переменного фазовращателя, а фмин -отсчёт фазы, соответствующий минимальному уровню измеряемого напряжения, маскируемому собственными фазовыми шумами измерителя. Из хода

кривой и?М (Дф) следует, что в положении переменного фазовращателя, соответствующем фс = л/2, происходит глубокое подавление гармонической фазовой модуляции (ниже уровня собственных фазовых шумов измерителя). Видно, что увеличивающееся отличие формы периодической характеристики фазового детектора (в окрестностях рабочих точек ф0 = л/2 и -ф0 =-л/2), приводит к резкому росту напряжения с частотой фазовой модуляции на выходе измерителя. Экспериментально установлен эффект глубокого подавления гармонической фазовой модуляции (порядка 30 дБ) в полосе пропускания усилителей промежуточной частоты.

Результаты эксперимента позволяют рекомендовать предложенный автором двухканальный измеритель фазовых флуктуаций с БАМ, ГС и ВУ в качестве сверхмалошумящего приёмника когерентных доплеровских РЛС.

В пятом разделе представлена предложенная автором гетеродинная схема малошумящей ГФАПЧ, являющаяся базовым элементом малошумя-щих передающих устройств когерентных доплеровских РЛС. В рассматриваемом разделе разработаны основы теории флуктуаций амплитуды и фазы выходных колебаний ГФАПЧ, позволяющие определить частотный диапазон флуктуаций, в котором необходимо провести существенное снижение фазовых флуктуаций в мапошумящих источниках когерентных колебаний. Функциональная схема ГФАПЧ изображена на рис. 10. Оригинальная часть этой схемы - СВЧ фазовый детектор с АМ и ГС, предложенный автором и описанный в разделе 1, включающий в себя генератор сдвига (ГС), амплитудный модулятор (АМ), смеситель (СМ), усилитель промежуточной частоты (УПЧ) и фазовый детектор (ФД). В зависимости от типа применяемого амплитудного модулятора АМ реализуется схема ФАПЧ с ОАМ или схема ФАПЧ с БАМ.

"амЮ

СМ ПФ Пф4- ' УПЧ

АМ

Чп-Ю

гс

фнч^ > Упт

ПГ ФНЧ УПТ

ФД

"фд«

Рис. 10. Функциональная схема ГФАПЧ

Пусть АМ является ОАМ. Выходное напряжение полосового фильтра ипф(0 разностной промежуточной частоты соп =сопг -<ос, усиленное в усилителе промежуточной частоты, воздействует на сигнальный вход фазового детектора, а на опорный его вход поступает напряжение генератора сдвига. Таким образом, на входах фазового детектора ФД реализуются такие же условия работы, что и в типовой схеме ФАПЧ. В режиме захвата частота биений становится равной нулю: Пд =юп-соч=сопг + соч-сос-сос,=сог1г-сйс= 0.

Если сопг=сос то наблюдается равенство частот шп и со^ напряжений, действующих на входах фазового детектора.

Если амплитудный модулятор петли ГФАПЧ является БАМ, то процессы в схеме происходят так же, как и в схеме с ОАМ. Отличие состоит лишь в том, что фазовое детектирование одновременно происходит на двух склонах периодической его характеристики, отличающихся знаком крутизны. При этом на выходе фазового детектора компенсируются наиболее интенсивные собственные фазовые шумы СВЧ смесителя и УПЧ.

Преобразования флуктуации амплитуды и фазы в петле ГФАПЧ

Анализ флуктуаций проводится квазистатическим методом с использованием метода линеаризации. На первом этапе при анализе фазовых флуктуаций петли ГФАПЧ пренебрегается флуктуациями амплитуды и фазы напряжений, действующих на элементах элементов петли (кроме подстраиваемого генератора). Для петли ФАПЧ с ОАМ и ГС спектры флуктуаций 5иуптОп) напряжения на выходе УПТ и флуктуаций 5фпг(]0) фазы ПГ находятся из следующих выражений:

5чупт0")=А0о)5Фс0а), 5фпг0а)=в0а)3фс0о)+с0а)5фпго0а), (1) где АОО) = -^Х_ВО«)- ,

Здесь А^О) - коэффициент преобразования флуктуаций разности фаз входных напряжений ФД во флуктуации выходного напряжения УПТ, В(]0) и С^О) - коэффициенты преобразования внешних флуктуаций фазы (по отношению к подстраиваемому генератору) и собственных фазовых флуктуаций ПГ во флуктуации фазы выходного колебания ГФАПЧ. Кфнч(р) и

К - передаточная функция фильтра низких частот и коэффициент усиления петли. Полученные результаты используются для расчёта энергетического спектра шумов на выходе УПТ и фазовых шумов выходных колебаний петли ГФАПЧ.

Опытная проверка основных результатов теоретического анализа ФАПЧ с ОАМ и ГС проведена на частоте сравнения 5 МГц для петли с пропорцио-

иально интегрирующим фильтром (ПЙФ). Основные результаты экспериментального исследования согласуются с данными расчёта.

В настоящем разделе представлена оригинальная методика расчета спектра фазовых флуктуаций подстраиваемого генератора ГФАПЧ. Для расчета коэффициентов преобразования В(Р) и С(Р) необходимо знать величину коэффициента усиления Купт по постоянному току. При оценке коэффициента

усиления Купт полагается, что полуширина полосы удержания Ру равна

максимальному частотному отклонению сигнального генератора ДГмакс:

Купт =---=-—, где 8ПГ - крутизна модуляционной характе-

5пг8фд5Фс $пг5фд5фс

ристики подстраиваемого кварцевого генератора; Бфд - крутизна фазового

детектора; 5фс = у 5ф2 - фазовый набег сигнального генератора. Фазовый набег находится путём интегрирования по аппроксимированному экспериментальному спектру флуктуаций фазы сигнального генератора.

Для энергетического спектра флуктуаций фазы подстраиваемого генератора петли ФАПЧ с ОАМ и ГС, полагая в нём флуктуации амплитуды и фазы элементов схемы некоррелированными, можно записать следующее выражение:

^Ф,, («)=в2 (п)КФс (о)+\у5(рфдшо (о) + \у5фоам (о)+\у8<Рпу1 (а)+ + W5фyпч(Q)]+B(x2(Q)Wафд(n) + C2(Q)W5фпro(n) , (2)

где Ва2(П) = с182фВ2(0);

Wафд (О)=\уас (а)+\уапг (о)+\УИч (п)+ \уаоам (п)+ Waпyl (п)+wayпч (о).

В выражении (2) "№бфс (О) и ^ф^ - энергетические спектры флуктуаций фазы сигнального колебания и собственных флуктуаций ПГ; ™6ффдШо(а), ^Фоам(п)> ^Фпу(п)> - энергетические спектры

флуктуаций ФД, ОАМ, СМ и УПЧ. Если значение средней разности фаз равно л/2, то Ва2(п)= 0 и в фазовом детекторе не происходит детектирование флуктуаций амплитуды; в этом случае отсутствует влияние амплитудных шумов на фазовые шумы системы.

Для энергетического спектра флуктуаций фазы подстраиваемого генератора петли ФАПЧ с БАМ и ГС, полагая в нём флуктуации амплитуды, фазы и элементов схемы некоррелированными, можно записать следующее выражение: (0)= В2(0)Кфс (0) + WбффдШo {П)^^ (П)]+

+ (П)+ С2(П)\УбфпГо (□). (3)

Причём, влиянием фазовых флуктуаций кварцевого генератора сдвига на шумовые характеристики петли ФАПЧ с AM и ГС, являющегося для рассматриваемых схем эталонным, можно пренебречь, поскольку ими синфазно возбуждаются оба входа фазового детектора.

Опытные данные показывают, что уровень ^Ь(рэг флуктуаций фазы эталонного генератора для схемы типовой ГФАПЧ существенно превышает WS(p6aM уровень фазовых флуктуаций балансного амплитудного модулятора

на низких частотах анализа. Учитывая это и эффект существенного подавления фазовых шумов СВЧ смесителя и УПЧ, заключаем, что предлагаемая схема ГФАПЧ имеет существенное преимущество по шумовым характеристикам по сравнению с типовой схемой ФАПЧ в области низких частот. Расчёт спектров флуктуаций фазы выходных колебаний ГФАПЧ проводится с помощью формул (2) и (3), используя расчётные зависимости и

заданные спектры составляющих фазовых флуктуаций W^ (Q), Wg<pnr(il).

В шестом разделе представлены новые предложенные автором схемы передающего устройства когерентных доплеровских РЛС. Создание мало-шумящих доплеровских береговых когерентных РЛС импульсного и непрерывного действия для обнаружения и определения координаты и скорости быстроходных морских объектов возможно только при кардинальном снижении собственных фазовых флуктуаций передатчика (по сравнению с известными аналогами). Автором впервые предложено ввести дополнительный каскад — сверхмалошумящую схему ГФАПЧ, снижающий на десятки децибел фазовые шумы предшествующего каскада - СВЧ задающего генератора, и малошумящий выходной СВЧ усилитель мощности. В состав передающего устройства когерентной доплеровской РЛС непрерывного действия входят малошумящий задающий генератор, маломощная сверхмалошумящая схема ГФАПЧ и оконечный сверхмалошумящий усилитель мощности с большим коэффициентом усиления по мощности - малошумящий СВЧ усилитель, охваченный внешней цепью компенсации фазовых шумов. В состав передающего устройства когерентно-импульсной РЛС входят более мощная малошу-мящая схема ГФАПЧ и выходной малошумящий СВЧ усилитель мощности с небольшим коэффициентом усиления по мощности - модулируемый СВЧ усилитель мощности с малым коэффициентом усиления по мощности, имеющий малые фазовые шумы. В этом случае уровень фазовых шумов излучаемых колебаний в основном определяется фазовыми шумами ГФАПЧ.

Расчёт спектра фазовых флуктуаций СВЧ подстраиваемого генератора ФАПЧ с О AM и ГС

В настоящем параграфе автором впервые проведен анализ флуктуаций фазы в петле ГФАПЧ с подстраиваемым генератором, стабилизированным высокодобротным резонатором, существенно снижающим фазовые шумы ПГ в широкой полосе частот вблизи несущей. Результаты анализа позволяют выяснить диапазон частот анализа, в котором необходимо реализовать сущест-

венное снижение фазовых флуктуаций. Анализ флуктуаций фазы схемы ФАПЧ с ОАМ и ГС проводится по формуле (2), рассматривая подстраиваемый генератор, стабилизированный высокодобротным резонатором, как ма-лошумящий эквивалентный подстраиваемый генератор с заданным энергетическим спектром фазовых флуктуаций. Расчет спектра флуктуаций фазы ^5фпг (р) эквивалентного подстраиваемого генератора проведен в диапазоне

частот 1Гц < Б < 105 Гц с использованием опытных аппроксимированных спектров флуктуаций фазы АУ^ (Б) синтезатора частоты и собственных

флуктуаций фазы W5фпг (р) клистронного генератора, стабилизированного

высокодобротным резонатором, и расчётных зависимостей коэффициентов преобразования В(Р) и С(Р). Расчетный спектр фазовых флуктуаций выходного колебания системы W5(pпr (р) и спектры составляющих В2(Р) (р) и

С2(Р) ■\У5„) (р) изображены на рис .11.

Рис. 11. Спектры фазовых флуктуаций выходных колебаний и синтезатора частоты

Уровень фазовых флуктуаций выходных колебаний петли ФАПЧ определяется уровнями фазовых флуктуаций входного сигнала, собственных флуктуаций фазы подстраиваемого генератора и фазовых флуктуаций элементов петли. Анализ расчетного спектра флуктуаций фазы выходного колебания \Убф (р) ГФАПЧ приводит к следующим выводам:

1. Спектр фазовых флуктуаций ,М8(рпг(р) в области частот анализа 1Гц < Р < 102 Гц определяется спектром флуктуаций фазы \^5фс(р) синтезатора частоты.

2. Спектр фазовых флуктуаций W5(pпr (р) претерпевает подъем в области

частот анализа 102Гц < Р <5 103Гц из-за влияния собственных фазовых флуктуаций, стабилизированного высокОдобротным резонатором, клистронного

генератора.

3. Спектр фазовых флуктуаций Wg^ (f) в диапазоне частот

104 ru<F<105 Гц определяется спектром собственных флуктуаций фазы клис-тронного генератора, стабилизированного высокодобротным резонатором. В этой области частот наблюдается сильное подавление высокочастотных составляющих спектра фазовых флуктуаций синтезатора частоты.

Кардинальное снижение низкочастотных фазовых флуктуаций выходных колебаний петли ГФАПЧ в диапазоне частот анализа 1 - 104 Гц достигается, путём введения в функциональную схему рис. 10 дополнительного компенсатора фазовых шумов.

Малошумящая система ГФАПЧ

В работе Зырина С.С., Котова A.C. был описан маломощный гибридно-интегральный транзисторный автогенератор трёхсантиметрового диапазона длин волн с уровнем фазовых флуктуаций не более - 120 дБ/Гц на частоте анализа 1 кГц и высокой долговременной нестабильностью частоты в условиях эксплуатации не более 10_б.

Автором предложен метод генерирования высокостабильных по частоте СВЧ колебаний с существенно более низким уровнем фазового шума, чем в упомянутом выше СВЧ транзисторном автогенераторе (ТАГ), в котором проведено первичное снижение фазовых шумов. Кардинальное снижение фазовых шумов выходных колебаний системы достигается путём вторичного снижения фазовых шумов. С этой целью предложено ввести дополнительный каскад - схему ГФАПЧ (рис. 12), в которую дополнительно вводятся высокодобротный резонатор, снижающий фазовые шумы ПГ, и компенсатор фазовых шумов. Средняя частота и фазовые шумы колебаний подстраиваемого генератора схемы ГФАПЧ равны средней частоте и фазовым шумам колебаний входного малошумящего ТАГ в области низких частот!

Рис. 12. Функциональная схема ГФАПЧ с компенсатором фазовых флуктуаций

Основными элементами компенсатора фазовых шумов являются резонатор (Р), СВЧ фазовый детектор (ФД 2), широкополосный усилитель (ШУ) и фазовый модулятор (ФМ). В режиме захвата частотные шумы преобразуются в фазовые шумы стабилизирующим резонатором (Р), детектируемые далее фазовым детектором. Далее напряжение фазового детектора интегрируется в интеграторе, входящем в состав широкополосного усилителя, с выхода которого шумовой сигнал в противофазе подаётся либо вперёд на вход фазового модулятора, либо назад, например, на фазовый модулятор, включённый между резонатором (Р) и делителем мощности (ДМ 2). В первом случае используется принцип компенсации шумов, а во втором случае используется принцип ослабления шумов с помощью петли отрицательной обратной связи (ООС). В первом случае принципиально можно добиться в определённой полосе частот более глубокой компенсации фазовых шумов (до 30 дБ), чем во втором случае, так как глубина компенсации не ограничивается условием устойчивой работы петли ООС.

Пусть \Уфс (1кГц) = -120дБ/Гц - уровень фазовых шумов колебания

входного ТАГ. Полагая, что уровень фазовых флуктуаций петли ГФАПЧ определяется СВЧ подстраиваемым генератором - стабилитроном, используя формулу (2), для уровня флуктуаций фазы выходных колебаний получим \Уфпг(1кГц) = — 140дБ/Гц (при глубине компенсации фазовых шумов -30 дБ

и (1кГц)= —110дБ/Гц). В отличие от упомянутого выше малошумяще-

го ТАГ в предлагаемой схеме ГФАПЧ в качестве подстраиваемого генератора можно использовать мощный или маломощный СВЧ подстраиваемый генератор в зависимости от требований, предъявляемых к системе по уровню выходной мощности и фазовых шумов.

В случае использования транзисторного подстраиваемого генератора рассчитанный по формуле (2) оценочный уровень флуктуаций фазы выходных колебаний ГФАПЧ составит -145 дБ/Гц на частоте анализа Р=1 кГц (при компенсации фазовых шумов на -30 дБ и \¥(рпго(1кГц)= -115дБ/Гц).

Усилитель могцности СВЧ с компенсатором фазовых шумов

Функциональная схема усилителя мощности СВЧ с компенсатором фазовых флуктуаций изображена на рис. 13. Основными элементами компенсатора фазовых шумов являются СВЧ фазовый детектор (ФД) с компенсатором несущей, предназначенным для углубления собственных фазовых шумов СВЧ усилителя мощности (У), что требуется для надёжного выделения компенсирующего шумового сигнала на фоне помех. Напряжение компенсирующих шумов, выделенное СВЧ фазовым детектором, усиливается в широкополосном усилителе (ШУ) и в противофазе подаётся на модуляционный вход СВЧ фазового модулятора (ФМ).

В результате такого действия происходит компенсация собственных фазовых шумов СВЧ усилителя мощности (У). Если мощность колебаний воз-

будителя (ГФАПЧ) мала, то в качестве фазового детектора используется, предложенный автором одноканальный фазовый детектор с АМ и ГС.

Рис. 13. Функциональная схема СВЧ усилителя с компенсатором флуктуации фазы

Малошумящий подстраиваемый генератор, синхронизированный эталонным

генератором

Кардинальное снижение (на десятки децибел) фазовых шумов источника СВЧ колебаний достигается путём использования предложенного автором принципа высокочастотной синхронизации и компенсации фазовых шумов (рис. 14).

Рис. 14. Функциональная схема малошумящего источника когерентных СВЧ колебаний: 1 - СВЧ эталонный генератор; 2, 13, 14, 17 — делители мощности; 3 - кварцевый генератор сдвига; 4, 6 - смесители; 5 - полосовой фильтр; 7 - аттенюатор; 8 - УПЧ; 9 - частотный дискриминатор; 10 -УПТ с ФНЧ на выходе; 11 - подстраиваемый автогенератор СВЧ; 12, 16, 19 - фазовращатели и аттенюаторы; 15 - высокодобротный резонатор; 18 — мост равного деления; 20 - фазовый детектор с интегратором на выходе; 21 - широкополосный усилитель; 22 - фазовый модулятор

Колебание эталонного генератора 1 (например, малошумящая система ГФАПЧ) через делитель мощности 2 и аттенюатор 7 синхронизует СВЧ под-

страиваемый генератор 11 (например, пролётный клистронный генератор с варакторной перес+ройкой частоты). Подстраиваемый генератор непосредственно связан с высокодобротным резонатором 15, существенно снижающим его фазовые шумы. Дополнительное снижение осуществляется компенсатором фазовых шумов, в состав которого входят основные элементы 15, 16, 18 - 22. В нём формируется компенсирующий шумовой сигнал, который с выхода широкополосного усилителя в противофазе модулирует колебание, проходящее через фазовый модулятор 22. При этом происходит ослабление собственных фазовых шумов выходных колебаний подстраиваемого генератора (не менее ЗОдБ). Блок автоматической подстройки частоты, в состав которого входят элементы 2—11, предназначен для обеспечения вхождения частоты подстраиваемого генератора в полосу синхронизации, т.е. в область частот в котором частоты обоих генераторов равны. Шумовые характеристики предлагаемой системы и системы ГФАГТЧ равноценны (при прочих равных условиях).

В седьмом разделе излагаются новые схемы береговых малошумящих когерентных доплеровских РЛС непрерывного и импульсного действия, позволяющие максимизировать отношение сигнал/помеха на выходе системы. Это достигается кардинальным снижением фазовых шумов приёмопередающих устройств РЛС в результате применения новых малошумящих элементов, рассмотренных в предыдущих разделах и впервые предложенных автором. В передающем устройстве предложено ввести дополнительный каскад — сверхмалошумящую схему ГФАПЧ, снижающий на десятки децибел фазовые шумы, и малошумящий выходной СВЧ усилитель мощности. Причём в случае применения маломощной сверхмалошумящей схемы ГФАПЧ оконечным сверхмалошумящим усилителем мощности является малошумящий СВЧ усилитель, охваченной внешней цепью компенсации фазовых шумов (передающее устройство когерентной доплеровской РЛС непрерывного действия). В случае применения в передающем устройстве когерентно-импульсной РЛС более мощной малошумящей схемы ГФАПЧ в качестве выходного СВЧ усилителя мощности предлагается использовать малошумящий модулируемый СВЧ усилитель мощности с малым коэффициентом усиления по мощности, имеющий малые фазовые шумы.

В приёмном устройстве кардинальное снижение фазовых шумов достигается использованием сверхмалошумящего двухканального ФМ приёмника, основу которого составляет впервые предложенный автором сверхмалошу-мящий измеритель флуктуаций фазы, рассмотренный во втором разделе, в котором собственные фазовые шумы СВЧ смесителей и усилителей промежуточной частоты подавляются не менее 20 децибел.

Малошумящая когерентная доплеровская РЛС непрерывного действия

Функциональная схема малошумящей доплеровской РЛС, предназначенной для обнаружения и измерения скорости движения быстроходных морских объектов, изображена на рис. 15. Передающее устройство ПДУ-это

сверхмалошумящая петля ГФАПЧ и СВЧ усилитель (например, на пролётном клистроне с магнитной фокусировкой луча), охваченный цепью компенсации фазовых шумов. Основной частью приёмного устройства является двухканальный измеритель СВЧ автогенератора с БАМ, ГС и БАМ (рис. 4). Здесь передающая и приёмная антенны Пд.А й Пр.А введены вместо частотного дискриминатора.

Напряжение на выходе фазового детектора, пропорциональное доплеров-скому сдвигу фазы принятого отражённого сигнал, фазовым шумам сигналов, отражённых от неподвижных объектов, расположенных вблизи РЛС, фазовым шумам БАМ, шумам ФД и фильтра доплеровских частот ФДЧ, поступает на вход измерителя скорости объекта. При этом фазовые шумы (внешние фазовые шумы) сигналов, отражённых от неподвижных объектов, расположенных вблизи РЛС, существенно ослаблены благодаря кардинальному снижению фазовых шумов передающего устройства.

и(1)_

СМ2

ПДУ ДМ!

А 1

Пд.А

и2(0 >-

Пр.А

ДМ2

А 2

исм|«

ф СМ1 УПЧ1

ФД ФДЧ ис

"фд(0 МО

фЧ

иупч|0)

Рис. 15. Функциональная схема малошумящей доплеровской РЛС непрерывного действия

Из составляющих собственных шумов приёмника наибольшую опасность представляют фазовые шумы БАМ, так как фазовые шумы смесителей и усилителей фазового и опорного каналов вычитаются на выходе фазового детектора.

Экспериментальное моделирование доплеровской РЛС непрерывного действия нового типа Функциональная, схема экспериментальной установки, моделирующей доплеровскую РЛС непрерывного действия, представлена на рис. 16. Основой экспериментальной установки является двухканальный СВЧ фазовый детектор с БАМ и ГС, в фазовый канал которого включён СВЧ фазовый моду-

лятор, имитирующий изменение фазы сигнала, отражённого от движущегося объекта. СВЧ автогенератор 1 — генератор Ганна с варакторной перестройкой частоты (Я = Зсм). Колебания СВЧ автогенератора 1 через ферритовый вентиль 2 и делитель мощности подаются на входы фазового и опорного каналов и на высокочастотный вход диодного балансного амплитудного модулятора 6. На СВЧ диод фазового модулятора 3 подаётся модулирующее напряжение Ур = 100 - 500 мВт с частотой Р=3 кГц.

Рис. 16. Функциональная схема экспериментальной модели доплеровской РЛС непрерывного действия: 1 - СВЧ автогенератор; 2 — ферритовый вентиль; 3 — фазовый модулятор; 4 - генератор низких частот; 5 - переменный фазовращатель; 6 — балансный амплитудный модулятор; 7 - генератор сдвига; 8 и 9 - переменные аттенюаторы; 10 и 11 - смесители; 12, 13 и 14, 15 — предварительные и оконечные УПЧ; 16 - фазовый детектор; 17 - усилитель низких частот; 18 - селективный вольтметр

Уровень слабой гармонической фазовой модуляции задаётся такой величины, что для измерения искомого ФМ сигнала применяется разностный метод, позволяющий учесть влияние собственных шумов измерителя. Зависимость напряжения на выходе фазового детектора от величины нормированной мощности несущей Р] / Р1макс, подаваемой на смесительный диод фазового канала, измеренная селективным вольтметром, изображена на рис. 17. Зависимость измеряется при мощности несущей ?2 =330 мкВт, подаваемой на смесительный диод опорного канала. Крайним опытным точкам соответствуют уровни мощности несущей 2,3 мкВт и 136 мкВт. С уменьшением мощности несущей ФМ колебания (при удалении объекта слежения от РЛС), как следует из кривой рис. 17, возрастает маскирующее влияние собственных фазовых шумов измерителя. Зависимость ГГрМ напряжения на выходе фазового детектора от величины нормированной мощности несущей р2/р2макс (при Р) =125 мкВт), подаваемой на смесительный диод опорного канала приведена на рис.18. Частота ФМ сигнала (аналог доплеровской частоты) отсчитывается по шкале частот анализа селективного вольтметра. Дан-

ные эксперимента подтверждают правильность построения представленной функциональной схемы малошумящей доплеровской РЛС непрерывного действия.

иФМ р

ДБ О

-5 - 10 - 15

-20,

0,2 0,4 0,6 0,8 1 Р, / Р,,

Рис. 17. Зависимость уровня ФМ сигнала 1_ГрМ от величины нормированной мощности несущей сигнального канала Г1! ^1макс

и?м.

ДБ 0

-5 - 10 - 15

-20

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1Р2/Рг„,те

Рис. 18. Зависимость уровня ФМ сигнала и|М от величины нормированной мощности несущей опорного канала

Р2/Р2

макс

Сверхмалошумящая когерентная допперовская РЛС Существенное повышение чувствительности приёмника (не менее 20 дБ) возможно путём компенсации фазовых шумов балансного амплитудного модулятора и СВЧ усилителя малошумящей когерентной доплеровской РЛС. Функциональная схема сверхмалошумящей когерентной доплеровской РЛС непрерывного действия, в приёмном устройстве которого реализуется эта идея, изображена на рис. 19.

Рис. 19. Функциональная схема сверхмалошумящей доплеровской РЛС непрерывного действия

Передающее устройство ПДУ - это предложенный автором мощный источник сверхмалошумящих когерентных колебаний СВЧ, рассмотренный в разделе 6. Основной частью приёмного устройства является предложенный автором исследования двухканальный измеритель СВЧ автогенератора с БАМ, ГС и ВУ, на схеме которого вместо частотного дискриминатора (рис. 5) введены передающая и приёмная антенны Пд. А и Пр. А. Напряжение на выходе ВУ, пропорционально доплеровскому сдвигу фазы принятого отражённого сигнала, внешним фазовым шумам, шумам фазовых детекторов ФД 1 и ФД 2 и широкополосных усилителей ШУ 1 и ШУ 2. Результаты эксперимента, представленные в разделе 4, подтверждают правильность построения предложенной функциональной схемы сверхмалошумящей допле-ровской РЛС непрерывного действия.

Когерентно-импульсная сверхмалошумящая РЛС Функциональная схема когерентно-импульсной сверхмалошумящей РЛС, предназначенной для обнаружения быстродвижущихся морских объектов и измерения его дальности, представлена на рис. 20.

Рис. 20. Функциональная схема сверхмалошумящей когерентно-импульсной РЛС

Передающее устройство — это предложенный автором источник мощных когерентных малошумящих колебаний СВЧ. Оно включает в себя кварцевый генератор КГ, УЧ (умножитель частоты) - малошумящий транзисторный СВЧ автогенератор с высокой долговременной стабильностью частоты, ма-лошумящую систему гетеродинной фазовой автоматической подстройки частоты с ОАМ (или БАМ) и кварцевым генератором сдвига, оконечный СВЧ усилитель УМ, импульсный модулятор ИМ, антенный переключатель АП и приёмо - передающую антенну А.

Заданную величину выходной мощности РЛС можно реализовать, выбрав в качестве подстраиваемого генератора стабилитрон петли ГФАПЧ соответствующей мощности, а в качестве усилителя амплитрон с коэффициентом усиления, например, порядка 10 дБ. При таком большом сигнале на входе СВЧ усилителя уровень фазовых флуктуаций излучаемых колебаний будет определяться в основном фазовыми флуктуациями системы малошумя-щей ГФАПЧ. Малошумящий транзисторный автогенератор (УЧ) - автогенератор с уровнем фазовых флуктуаций \Уфс(1кГц) = -120дБ/Гц и относительной нестабильностью частоты не более 10'6. Подстраиваемый генератор ГФАПЧ - стабилитрон с уровнем фазовых флуктуаций (1кГц)=-110дБ/Гц. Полагая, что уровень фазовых флуктуаций петли

'ПГ0

ГФАПЧ определяется подстраиваемым генератором для флуктуаций фазы зондирующего сигнала с помощью формулы (2) получим оценку уровня \Уф(1кГц)= -140дБ/Гц (при компенсации фазовых шумов на -30 дБ).

В вычитающем устройстве ВУ происходит компенсация собственных фазовых шумов балансного амплитудного модулятора БАМ и усилителя У. При этом напряжение на выходе вычитающего устройства ВУ пропорционально измеряемому доплеровскому сигналу, внешним фазовым шумам и шумам малошумящих фазовых детекторов и ФД 1и ФД 2 широкополосных усилителей ШПУ 1 и ШПУ 2. Следовательно, собственные шумы приёмника РЛС определяются только шумами малошумящих фазовых детекторов и широкополосных усилителей сигнального канала и канала компенсации шумов.

В седьмом разделе также представлена новая функциональная схема более простого варианта малошумящей импульсно-когерентной РЛС, в которой в качестве СВЧ задающего генератора используется малошумящий транзисторный автогенератор, стабилизированный диэлектрическим резонатором и охваченный петлёй ЧАПЧ.

В восьмом разделе рассматриваются общие вопросы измерения ФМ (ЧМ) флуктуаций источников колебаний петлёй ФАПЧ. В рассматриваемом разделе представлены функциональные схемы одноканальных и двухканаль-ных (корреляционных) измерителей фазовых (частотных) флуктуаций.

Анализ предельной чувствительности одноканального измерителя флуктуаций фазы с петлёй ФАПЧ приводит к следующему выводу: факторы, ограничивающие чувствительность одноканального метода, диктуют переход к двухканальному методу измерения, позволяющему учесть собственные шу-

мы измерительной аппаратуры. Необходимо отметить, что высокая чувствительность корреляционных измерений обусловлена главным образом тем, что в отличие от одноканального метода, здесь возможна фиксация уровня собственных шумов измерительных каналов.

На рис. 21 представлена гетеродинная схема корреляционного измерителя флуктуаций фазы с петлями ФАПЧ. Напряжения источника колебаний 1 через развязывающий делитель мощности 2 подаются на сигнальные входы смесителей 3 и 3', а на гетеродинные входы - напряжения малошумящих и стабильных по частоте автогенераторов 4 и 4'.

Рис. 21. Функциональная схема двухканального измерителя флуктуаций фазы СВЧ синтезатора частоты с петлями ФАПЧ: 1 - исследуемый СВЧ синтезатор частоты; 2 - развязывающий делитель мощности; 3, 3' -смесители; 4, 4' - малошумящие и высокостабильные гетеродины; 5, 5' - усилители промежуточной частоты; 6, 6' - балансные фазовые детекторы; 7, 7' - усилители постоянного тока; 8, 8' - фильтры нижних частот; 9, 9' - подстраиваемые генераторы; 10, 10' - малошумящие усилители низких частот; 11 - коммутатор суммарно - разностного типа; 12 - анализатор спектра; 13 - индикатор шумовой мощности

В режиме захвата выходные напряжения усилителей постоянного тока 7 и 7', усиленные в малошумящих усилителях низких частот 10 и 10', поступают на входы коммутатора суммарно - разностного типа 11. Далее исследуемое напряжение с выхода коммутатора 11 поступает на вход анализатора спектра 12 с индикатором мощности шума 13 на выходе. Показание индикатора шума 13 анализатора спектра 12, в положении «сумма» коммутатора, пропорционально уровню измеряемых флуктуаций фазы и собственных шумов измерителя. Учет уровня последних производится в положении «разность» коммутатора, по выходному индикатору шума. Разность двух показаний индикатора мощности шума соответствует уровню искомых флуктуаций фазы.

В разделе 9 приведены результаты исследования фликкер—шумов биполярных транзисторов. Влияние этих шумов становится определяющим при работе транзисторных устройств в когерентных радиоэлектронных системах.

Исследование фликкер-шумов дискретных и интегра4ьных биполярных транзисторов, рассматриваемое в данном разделе, проведено с целью определения источников фликкер-шумов и механизма их преобразовакий в частотные (фазовые) флуктуации СВЧ колебаний. В статическом режиме исследовались дискретные кремниевые транзисторы, резисторы и транзисторы полупроводниковых структур ВЧ и СВЧ диапазонов частот.

Фликкер-шумы биполярных транзисторов в статическом режиме

Расчет фликкер-шумов биполярного транзистора основан на шумовой модели, предложенной Якимовым A.B. Токи, протекающие через транзистор, имеют составляющие, дополнительные к токам эмиттера и коллектора 1э и 1К: токи утечки по периметрам переходов эмиттер-база и коллектор-база 1уэ и 1ук; ток рекомбинации 1р, обусловленный рекомбинацией неосновных носителей в области пространственного заряда перехода эмиттер-база. Первичные источники фликкер-шумов в транзисторе представлены путем введения флуктуации следующих параметров: дифференциальных сопротивлений перехода эмиттер-база гэ и гр, соответствующих диффузионной и рекомбина-

ционной составляющей его тока; сопротивлений утечек гуэ и гук по периметрам переходов эмиттер-база и коллектор-база; объемного сопротивления базы rQ; коэффициента токораспределения а. Анализ эквивалентной схемы транзистора с флуктуирующими параметрами для схемы включения с общей базой (общим эмиттером) приводит к следующему выражению энергетического спектра фликкерных шумов тока коллектора (входящие в шумовой ток коллектора iK(t) флуктуации параметров транзистора полагаются статистически независящими):

WK = н|Чгэ + Hlw8rp+H32wSry3+H^w8r6 +H^w5a +uh\yK ■

Здесь Hi + Нб - коэффициенты, характеризующие воздействие относительных флуктуаций параметров транзистора на шумы тока коллектора для схем включения с общей базой и общим эмиттером.

Для спектра напряжения на входе транзистора, включённого по схеме Фонгера, полагая входящие в напряжение на эмиттере u3(t) флуктуации статистически независящими, можно записать:

W„3 = ф? w5r3+Ф^бГр +ф1w5%y +фЬ\6 +Ф5 w5a+Ф^бГку.

Здесь Ф1 -i-Фб - коэффициенты, характеризующие воздействие относительных флуктуаций параметров транзистора на фликкер-шумы напряжения на эмиттере. По рассчитанным зависимостям коэффициентов воздействия 2 2 2 2

Hf Щ и Ф) -5- Ф4, зависящих от величин внешних резисторов схемы измерения и параметров его электрического режима, можно судить о поведении составляющих расчетного спектра источников фликкер-шумов транзистора

при изменении его электрического режима и величин внешних резисторов.

Экспериментально исследовались фликкер-шумы ВЧ и СВЧ транзисторов и транзисторы полупроводниковых структур для схем включения с общей базой, с общим эмиттером и схемы включения Фонгера. Экспериментальное исследование проведено с целью изучения вклада различных источников низкочастотных шумов в образовании фликкер-шумов биполярного транзистора в условиях отсутствия переменных токов и напряжений.

Расчётные зависимости коэффициентов преобразования Н1 + Щ и 2 2

Ф1 -ь Ф4 сравниваются с опытными зависимостями и используются для формирования критериев соответствия, применяемых для идентификации источников фликкер-шумов исследуемых транзисторов. Сравнение результатов экспериментального исследования фликкер-шумов в трёх схемах включения биполярного транзистора, измеренных при изменении электрического режима и варьировании внешних резисторов, с расчётными коэффициента-

2 2 2 2

миН[ +Нб и Ф[ -7-Ф4 позволяют получить критерии соответствия и по ним провести идентификацию источников фликкерных флуктуаций, действующих в приборе.

Фликкер-шумы биполярных транзисторов в динамическом режиме

Исследование фликкер-шумов транзисторов в динамическом режиме работы (в схеме автогенератора и усилителя) проведено с целью определения основных источников фликкерных флуктуаций частоты (фазы) колебаний и поиска способов снижения их уровней. Экспериментально исследовались транзисторные автогенераторы и балансный усилитель мощности дециметрового диапазона длин волн. Анализ результатов исследования фликкер-шумов транзисторов в статическом и динамическом режимах приводит к выводу, что наиболее вероятными источниками флуктуации частоты (фазы) являются флуктуации рекомбинационного сопротивления и флуктуации сопротивлений утечек переходов коллектор-база и коллектор-база. В биполярном транзисторе автором впервые обнаружено явление регенерации фликкер-шумов, существенно влияющее на уровни фликкерных флуктуаций частоты (фазы) автогенератора и усилителя, и рекомендован способ его устранения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В результате исследования получено теоретическое и частично экспериментально подтверждённое решение проблемы создания береговых когерентных доплеровских РЛС в соответствии с современными требованиями как технического, так и эксплуатационного характера, основанное на следующих результатах:

1. Теоретического исследований новых типов предложенных автором СВЧ высокочувствительных частотных (фазовых) детекторов, значение промежуточной частоты которых может изменяться в диапазоне от сотен кГц до десятков МГц, предлагаемых в качестве базовых элементов малошумящих

приёмопередающих устройств когерентных доплеровских РЛС.

2. Обнаружен и объяснён новый механизм фазового детектирования в частотном (фазовом) детекторе с БАМ и ГС, благодаря которому происходит компенсация собственных фазовых шумов СВЧ смесителя и усилителя промежуточной частоты, что имеет большое значение для создания малошумя-щих приёмников когерентных доплеровских РЛС как непрерывного, так и импульсного действия.

3. Разработаны теоретические основы построения высокочувствительных одноканальных и двухканальных измерителей частотных (фазовых) флуктуации источников маломощных СВЧ колебаний. Возможности повышения чувствительности измерения, вытекающие из нового принципа построения частотного (фазового) детектора, в котором в качестве гетеродина используется амплитудный модулятор и частотный дискриминатор интерференционного типа, позволяют измерять частотные (фазовые) флуктуации источников маломощных СВЧ колебаний с выходной мощностью от десятков мкВт до сотен мВт. Созданы макеты одноканальных и двухканальных измерителей частотных (фазовых) флуктуаций и проведено экспериментальное исследование, подтвердившее правильность исходных предпосылок. Предельная чувствительность двухканального измерителя частотных (фазовых) с БАМ, ГС и ВУ составляет — 192 дБ/Гц на частоте анализа 1 кГц (при использовании диодов с барьером Шоттки в фазовом детекторе промежуточной частоты и глубине компенсации несущей — 30 дБ).

4. Разработано новое схемотехническое решение высокочувствительного одноканального интерференционного частотного детектора с резонатором отражающего типа и амплитудным модулятором, чувствительность которого существенно (не менее 20 дБ) больше по сравнению с чувствительностью частотного детектора Паунда, Он предназначен для применения в схеме ма-лошумящей ЧАПЧ транзисторного автогенератора, стабилизированного резонатором.

5. Проведено теоретическое исследование новых схем ГФАПЧ и получены формулы для расчёта параметров стационарного режима и энергетического спектра флуктуаций фазы выходных колебаний, используемые при разработке и создании малошумящих источников когерентных колебаний и измерителей фазовых флуктуаций.

6. Проведено экспериментальное исследование предложенной автором схемы ГФАПЧ, являющейся базовым элементом источников когерентных малошумящих колебаний доплеровских РЛС. Оно подтвердило возможность её реализации и соответствие теоретических и опытных данных.

7. Разработаны теоретические основы построения мощных и маломощных источников малошумящих когерентных СВЧ колебаний с применением новых устройств ГФАПЧ, синхронизации и компенсации фазовых шумов, предложенных автором. Источник малошумящих когерентных СВЧ колебаний, выполненный на базе системы ГФАПЧ с компенсатором фазовых шумов, формирует высокостабильные и мощные СВЧ колебания с уровнем фа-

зового шума - (14СИ-145) дБ/Гц на частоте анализа 1 кГц.

8. Предложена новая схема построения мощного СВЧ усилителя с компенсатором фазовых шумов на выходе, предназначенного для формирования колебаний с низким уровнем собственных фазовых шумов. Оценочный уровень эффекта ослабления собственных флуктуаций фазы СВЧ усилителя составляет порядка - (20 30) дБ на частоте анализа 1 кГц.

9. Предложены новые функциональные схемы когерентных малошумя-щих береговых РЛС непрерывного действия для обнаружения и измерения скорости быстроходных судов и быстроходных малогабаритных морских объектов.

10. Создан макет когерентной малошумящей доплеровской РЛС непрерывного действия в трёхсантиметровом диапазоне длин волн и проведено исследование её характеристик. Предложенные автором сверхмалошумящие источники когерентных колебаний (-145 дБ/Гц на частоте анализа 1 кГц) и сверхмалошумящее ФМ приёмное устройство (уровень фазовых шумов которого на 20 — 30 дБ меньше уровня фазовых шумов типового приёмника) являются основой для создания сверхмалошумящей береговой когерентной доплеровской РЛС непрерывного действия.

11. Предложены новые функциональные схемы малошумящих когерентно-импульсных береговых РЛС для обнаружения и измерения координаты быстроходных судов и быстроходных морских малогабаритных объектов, основу которых составляют сверхмалошумящие элементы, разработанные автором.

12. Предложены функциональные схемы корреляционных измерителей фазовых шумов кварцевых генераторов и синтезаторов частоты, используемых в когерентно-импульсных РЛС и в других когерентных системах, позволяющих измерение их фазовых флуктуаций, уровни которых меньше уровня собственных шумов измерителя.

13. Разработана методика идентификации источников фликкер-шумов биполярных транзисторов и транзисторных структур в статическом и динамическом режимах работы. Предложенная методика позволяет определить основные источники фликкерных флуктуаций частоты (фазы), знание которых необходимо при разработке и создании перспективных малошумящих транзисторных источников СВЧ колебаний, используемых в радиоэлектронных системах различного назначения. В СВЧ транзисторных источниках колебаний обнаружен механизм регенерации низкочастотных шумов, оказывающий существенное влияние на уровни флуктуации амплитуды и фазы (частоты), и предложен простой и эффективный способ его устранения.

Список публикаций по материалам диссертации включает 62 работы, в том числе основных 40, из них 1 монография и 1 патент РФ:

1. Ри Бак Сон. Шумы в транспортных когерентных радиоэлектронных системах [Текст] / Ри Бак Сон. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2005, - 236 с.

2. Ри Бак Сон. Одноканальный ФМ (ЧМ) детектор с балансным ам-

плитудным модулятором [Текст] / Ри Бак Сон, Е.В. Чижикова // Транспортное дело России, - М.: Морские вести России, - 2004. Специальный выпуск №2.-С. 91 -94.

3. Ри Бак Сон. ФМ (4M) детектор с однополосным амплитудным модулятором [Текст] / Ри Бак Сон // Транспортное дело России. - М.: Морские вести России, - 2004. Специальный выпуск №2. - С. 100 - 104.

4. Ри Бак Сон. ГФАПЧ с низким уровнем фазовых флуктуаций [Текст]/ Ри Бак Сон II Транспортное дело России. - М.: Морские вести России, - 2004. Специальный выпуск №2, - С. 95 — 97.

5. Ри Бак Сон. Энергетический спектр фазовых флуктуаций ГФАПЧ [Текст] / Ри Бак Сон // Транспортное дело России. - М.: Морские вести России, - 2005. Специальный выпуск № 3, С. 151 - 152.

6. Ри Бак Сон. Спектр флуктуаций фазы стабилизированного подстраиваемого генератора [Текст] // Ри Бак Сон, Е.В. Чижикова // Транспортное дело России. — М.: Морские вести России, - 2005. Специальный выпуск № 3, - С. 148- 149.

7. Ри Бак Сон. Формирование мощных колебаний СВЧ [Текст] / Ри Бак Сон // Транспортное дело России. — М.: Морские вести России, - 2005. Специальный выпуск № 3, - С. 162 - 163.

8. Ри Бак Сон. Спектрально-корреляционные методы измерения флуктуаций фазы маломощных источников колебаний [Текст] / Ри Бак Сон, Е.В. Чижикова // Транспортное дело России. - М.: Морские вести России, -2005. Специальный выпуск № 3, - С. 156 - 158.

9. Ри Бак Сон. Идентификация источников фликкер-шумов биполярного транзистора [Текст] / Ри Бак Сон, Е.В. Чижикова // Транспортное дело России. - М.: Морские вести России 2005. Специальный выпуск - № 3. -С. 152- 154.

10. Ри Бак Сон. Фликкерные флуктуации частоты в СВЧ автогенераторе на биполярном транзисторе [Текст] / Ри Бак Сон, Е.В. Чижикова // Транспортное дело России. — М.: Морские вести России 2005. Специальный выпуск №3.-С. 158 - 162.

11. Ри Бак Сон. Доплеровская PJ1C непрерывного действия [Текст] / Ри Бак Сон, Д.А. Хлопков // Транспортное дело России. - М.: Морские вести России 2006. Специальный выпуск № 6. - С. 178 - 181.

12. Ри Бак Сон. Судовая когерентно-импульсная и импульсная PJTC / Ри Бак Сон // Транспортное дело России. — М.: Морские вести России 2006. Специальный выпуск № 6. — С. 181 - 183.

13. Ри Бак Сон. Флуктуации схемы ГФАПЧ с балансным амплитудным модулятором и генератором сдвига [Текст] / Ри Бак Сон, Е.В. Чижикова // Транспортное дело России. - М.: Морские вести России 2006. Специальный выпуск № 6. - С. 183 - 187.

14. Ри Бак Сон. Многокаскадный усилитель на полупроводниковых диодах с компенсатором фазовых шумов [Текст] / Ри Бак Сон, Д.А. Хлопков // Транспортное дело России. - М.: Морские вести России 2006. Специаль-

ный выпуск № 6. — С. 187 - 188.

15. Ри Бак Сон. Малошумящая схема ЧАПЧ СВЧ автогенератора / Ри Бак Сон // Транспортное дело России. - М.: Морские вести России 2006. Специальный выпуск № 6. — С. 189 - 191.

16. Ри Бак Сон. Частотный детектор с балансным амплитудным модулятором и генератором сдвига [Текст] / Ри Бак Сон // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника, - 2006, - № 2. - 0,4 п.л.

17. Ри Бак Сон. Флуктуации амплитуды и фазы петли ГФАПЧ с балансным амплитудным модулятором и генератором сдвига [Текст] / Ри Бак Сон // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника, - 2006, - № 4. - 0,7 п.л.

18. Ри Бак Сон. Схема фазовой автоматической подстройки частоты радиоэлектронной аппаратуры / Патент на изобретение № 2280321 от 20.07.2006 г, по заявке на патент № 2004134032109 (0370222) от 21.11.2004.

19. Ри Бак Сон. Исследование флуктуаций триодного автогенератора дециметровых волн [Текст] / Ри Бак Сон, Г.Ф. Абрамов, Г.О. Щербановский// Электронная техника. — Сер. 1, Электроника СВЧ, - 1977. - Выпуск 6. -С. 111-112.

20. Ри Бак Сон. Экспериментальное исследование низкочастотных флуктуаций в транзисторном автогенераторе СВЧ [Текст] / Ри Бак Сон, Ю.А. Чернов, В.А. Ремизов // Электронная техника». Сер.1, Электроника СВЧ, - 1981. - Выпуск 8 (332). - С. 60 - 61.

21. Ри Бак Сон. Влияние на НЧ шумы транзистора КТ 919 резистора эмиттерной цепи [Текст] / Ри Бак Сон // Электронная техника, - 1982. - Выпуск 1.-С. 40-42.

22. Ри Бак Сон. Исследование амплитудных и фазовых флуктуаций СВЧ транзисторного усилителя мощности [Текст] / Ри Бак Сон, Ю.А. Чернов, В.А. Ремизов // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, — 1982. - Выпуск 1 (337). - С. 65.

23. Ри Бак Сон. Исследование низкочастотных флуктуаций в транзисторном автогенераторе С&Ч [Текст] / Ри Бак Сон // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, - 1983. - Выпуск 5 (353). - С. 26 - 28.

24. Ри Бак Сон. Способ подавления низкочастотных флуктуаций частоты транзисторного автогенератора СВЧ [Текст] / Ри Бак Сон // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, - 1985. - Выпуск 2 (374). - С. 62 - 63.

25. Ри Бак Сон. Преобразование флуктуаций в мостовом устройстве [Текст] / B.JI. Лосев, Ри Бак Сон // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, - 1972. - Выпуск 2. - С. 104 - 106.

26. Ри Бак Сон. Экспериментальное исследование фликкер-шума в пролётном клистроне с магнитной фокусировкой луча [Текст] / С.А. Корнилов, В.Л. Лосев, Ри Бак Сон // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, -1974. -Выпуск 8. - С. 40 - 50.

27. Ри Бак Сон Когерентно-импульсная РЛС в технических средствах судовождения [Текст] / Ри Бак Сон // Сборник докладов шестой международной научно-практической конференции. « Проблемы транспорта Дальнего

востока», 5-7 октября 2005г. — Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, -2005.-С. 48-50.

28. Ри Бак Сон. Доплеровская РЛС непрерывного действия в технических средствах судовождения [Текст] / Ри Бак Сон // Сборник докладов шестой международной научно-практической конференции. «Проблемы транспорта Дальнего востока», 5-7 октября 2005г. - Владивосток: МГУ имени адмирала Г.И. Невельского, - 2005. - С. 53 - 54.

29. Ри Бак Сон. Одноканальный метод измерения флуктуаций фазы транзисторного подстраиваемого генератора [Текст] / Ри Бак Сон, Е.В. Чи-жикова // Сборник докладов шестой международной научно-практической конференции. «Проблемы транспорта Дальнего востока», 5-7 октября 2005г. — Владивосток: МГУ имени адмирала Г.И. Невельского, - 2005. - С. 67 - 69.

30. Ри Бак Сон. Экспериментальное исследование флуктуаций триодно-го автогенератора СВЧ. Акустические методы и средства исследования океана [Текст] / Ри Бак Сон, Г.Ф. Абрамов, Г.Г. Уколова // Тезисы докладов Первой дальневосточной акустической конференции «Человек и океан», часть 2. - Владивосток 1—6 октября 1974. - Владивосток: ДВПИ, - 1974. -С. 221 - 223.

31. Ри Бак Сон. Экспериментальные установки для измерения флуктуаций амплитуды и фазы СВЧ усилителей на полупроводниковых приборах [Текст] / Ри Бак Сон, В.А. Ремизов, Ю.А. Чернов // Тезисы докладов 24 научно — технической конференции (24-31 октября 1977). - Владивосток: ДВПИ, -1977.-С. 94-95.

32. Ри Бак Сон. Расчёт предельной чувствительности измерителя флуктуаций частоты СВЧ автогенераторов (режим амплитудно-частотного преобразования) [Текст] / Ри Бак Сон // Тезисы докладов 24 научно - технической конференции (24-31 октября 1977). - Владивосток: ДВПИ, - 1977. - С. 96 - 97.

33. Ри Бак Сон. Расчёт предельной чувствительности измерителя флуктуаций частоты СВЧ автогенераторов (режим фазо частотного преобразования) [Текст] / Ри Бак Сон // Тезисы докладов 24 научно — технической конференции (24-31 октября 1977). - Владивосток: ДВПИ, - 1977. - С. 98 - 99.

34. Ри Бак Сон. Экспериментальное исследование флуктуаций в триод-ных автогенераторах СВЧ модульного исполнения. Электронная аппаратура в океанологических исследованиях [Текст] / Ри Бак Сон, Г.Г. Уколова, Г.О. Щербановский // Тезисы докладов Первой Всесоюзной конференции по исследованию и освоению Мирового океана 28 сентября - 2 октября 1976. -Владивосток: ДВПИ, - 1976. - С. 107 - 108.

35. Ри Бак Сон. Исследование флуктуаций транзисторного автогенератора СВЧ [Текст] / Ри Бак Сон, В.А. Ремизов, Ю.А. Чернов, Г.Г. Уколова // Тезисы докладов XXV юбилейной научной конференции (13-16 ноября 1978г.).-Владивосток: ДВПИ, - 1978.-С. 130 - 131.

36. Ри Бак Сон. Анализ работы измерителя фазовых флуктуаций. Проблемы развития морского транспорта на Дальнем Востоке [Текст] / Ри Бак Сон, В.Л.Лосев // Тез. док. межвуз. научно — техн. конференции, ч.2 / т. I. -

Владивосток: ДВГМА, - 1997. - С. 36 - 38.

37. Ри Бак Сон. Преобразование НЧ шумов во флуктуации частоты СВЧ транзисторного автогенератора [Текст] / Ри Бак Сон // Сборник докладов Международной конференции, посвящённой 110 — летию морского образования в Приморье. «Наука — морскому образованию на рубеже веков», 9-10 ноября 2000г. - Владивосток: ДВГМА, - 2001. - С. 216 - 218.

38. Лосев В.Л. Диагностика электронных и биологических систем по фликкер-шумам. Архитектурная акустика. Шумы и вибрации [Текст] /

B.Л. Лосев, Ри Бак Сон, А.А Бржезинский // Сборник трудов X сессии Российского акустического общества, т.З. - М. : НИИСФ РААСН, - 2000. -

C. 131-134.

39. Ри Бак Сон. Анализ фликкер-шумов биполярного транзистора [Текст] / Ри Бак Сон // Сборник докладов Международной конференции, посвящённой 110 — летию морского образования в Приморье. « Наука - морскому образованию на рубеже веков», 9-10 ноября 2000г. - Владивосток: ДВГМА, - 2001. - С. 218 - 221.

40. Ри Бак Сон. Шумы в электронных компонентах когерентных систем связи и радиолокации [Текст] / Ри Бак Сон, В.Л. Лосев, А.А Бржезинский // Сборник докладов Международной научно — технической конференции, посвященной 110 — летию морского образования в Приморье / «Наука — морскому образованию на рубеже веков», 9—10 ноября — 2000 г. - Владивосток: ДВГМА, - 2001. - С. 209 - 213.

Ри Бак Сон

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СУДОВЫХ МАЛОШУМЯЩИХ КОГЕРЕНТНЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПЛАВАНИЯ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ СУДОХОДСТВА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Уч. изд. л. 2,75 Усл. печ. л. 2,8 Формат 60 х 84/16

Тираж 100 экз. Заказ № 470

Отпечатано в типографии ИПК МГУ им. адм. Г.И. Невельского 690059 г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, 50а

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ДЕТЕКТОРЫ ЧМ (ФМ) ФЛУКТУАЦИЙ С АМПЛИТУДНЫМИ

МОДУЛЯТОРАМИ РАЗНЫХ ТИПОВ И ГЕНЕРАТОРОМ СДВИГА.

1.1. Введение.

1.2. Детектор ЧМ (ФМ) флуктуаций с амплитудным модулятором и генератором сдвига.

1.2.1. Одноканальный ЧМ (ФМ) детектор с AM и ГС.

1.2.2. Двухканальный ЧМ (ФМ) детектор с AM и ГС.

1.2.3. Одноканальный ЧМ (ФМ) детектор с БАМ и ГС.

1.2.4. Двухканальный ЧМ (ФМ) детектор с БАМ и ГС.

1.2.5. Одноканальный ЧМ (ФМ) детектор с ОАМ и ГС.

1.2.6. Двухканальный ЧМ (ФМ) детектор с ОАМ и ГС.

1.3. Фликкерные флуктуации амплитуды и фазы AM модулятора.

1.3.1. Фликкерные флуктуации амплитуды и фазы СВЧ балансного амплитудного модулятора.

1.3.2. Фликкерные флуктуации СВЧ однополосного амплитудного модулятора.

1.4. Фликкерные флуктуации амплитуды и фазы СВЧ смесителя.

1.5. Влияние собственных фазовых шумов ГС, AM и смесителя одноканального ЧМ (ФМ) детектора с AM и ГС.

1.6. Влияние собственных фазовых шумов ГС, AM, СМ 1, СМ 2 и ФД двухканального ЧМ (ФМ) детектора с AM и ГС.

1.7. Влияние амплитудных флуктуаций ЧМ (ФМ) детектора с AM и ГС.

1.8. Влияние собственных фазовых шумов ГС, БАМ, СМ и ФД одноканального ЧМ (ФМ) детектора с БАМ и ГС.

1.9. Влияние собственных фазовых шумов ГС, БАМ, СМ 1, СМ 2 и ФД двухканального ЧМ (ФМ) детектора с БАМ и ГС.

1.10. Влияние собственных фазовых шумов ГС, ОАМ, СМ и ФД одноканального ЧМ (ФМ) детектора с ОАМ и ГС.

1.11. Влияние собственных фазовых шумов ГС, ОАМ, СМ и ФД двухканального ЧМ (ФМ) детектора с ОАМ и ГС.

2. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПОСТРОЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ЧМ (ФМ) ФЛУКТУАЦИЙ С АМПЛИТУДНЫМИ МОДУЛЯТОРАМИ РАЗНЫХ ТИПОВ И ГЕНЕРАТОРОМ СДВИГА.

2.1. Введение.

2.2. Измерители ЧМ (ФМ) флуктуаций СВЧ автогенератора с балансным амплитудным модуляторами и генератором сдвига.

2.2.1. Одноканальный измеритель ЧМ (ФМ) флуктуаций СВЧ автогенератора с БАМ и ГС.

2.2.2. Двухканальный измеритель ЧМ (ФМ) флуктуаций СВЧ автогенератора с БАМ и ГС.

2.2.3. Двухканальный измеритель ЧМ (ФМ) флуктуаций СВЧ автогенератора с БАМ, ГС и вычитающим устройством.

2.2.4. Сравнение предельных чувствительностей измерителей ЧМ (ФМ) флуктуаций СВЧ автогенератора с БАМ и ГС.

2.3. Измерители ЧМ (ФМ) флуктуаций СВЧ автогенератора с ОАМ и ГС

2.3.1. Одноканальный измеритель ЧМ (ФМ) флуктуаций СВЧ автогенератора с ОАМ и ГС.

2.3.2. Двухканальный измеритель ЧМ (ФМ) флуктуаций СВЧ автогенератора с ОАМ и ГС.

2.4. Измерители ЧМ (ФМ) флуктуаций с AM, ГС и частотным дискриминатором интерференционного типа.

2.5. Измерители ЧМ (ФМ) флуктуаций фазы СВЧ усилителя с AM, ГС и компенсатором несущей.

3. ЧАПЧ СВЧ АВТОГЕНЕРАТОРА И КОМПЕНСАТОРЫ ФАЗОВЫХ ШУМОВ СВЧ УСИЛИТЕЛЯ С НОВЫМИ ТИПАМИ ЧМ (ФМ) ДЕТЕКТОРОВ.

3.1. Введение.

3.2. Схема ЧАПЧ с частотным детектором с AM и ГС.

3.3. Многокаскадный усилитель на полупроводниковых диодах с компенсатором фазовых шумов.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОКАНАЛЬНЫХ И ДВУХКАНАЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ЧМ (ФМ) ФЛУКТУАЦИЙ С AM

И ГС И СХЕМЫ ЧАПЧ С AM И ГС.

4.1. Одноканальные измерители ЧМ (ФМ) флуктуаций с БАМ и ОАМ.

4.2. Двухканальный измеритель ЧМ (ФМ) флуктуаций СВЧ автогенератора с БАМ и ГС.

5. ФЛУКТУАЦИИ В ГЕТЕРОДИННЫХ СХЕМАХ ФАПЧ.

5.1. Введение.

5.2. Гетеродинная схема ФАПЧ с AM и ГС.

5.2.1. Дифференциальное уравнение ГФАПЧ с ОАМ и ГС.

5.2.2. Преобразование случайных возмущений фазы колебания схемы ГФАПЧ с ОАМ и ГС.

5.2.3. Преобразование случайных возмущений амплитуды и фазы стационарного режима схемы ГФАПЧ с ОАМ и ГС.

5.2.4. Анализ коэффициентов преобразования схемы ГФАПЧ с

ОАМ и ГС.

5.2.5. Расчет эквивалентной шумовой полосы частот схемы ГФАПЧ с ОАМ и ГС.

5.2.6. Расчет параметров и характеристик схемы ГФАПЧ с ОАМ и

5.3. Гетеродинная схема ФАПЧ с БАМ и ГС.

5.3.1. Преобразование случайных возмущений фазы колебания схемы ГФАПЧ с БАМ и ГС.

5.3.2. Преобразование случайных возмущений амплитуды и фазы колебания схемы ГФАПЧ с БАМ и ГС.

5.4. Преобразование случайных возмущений фазы колебания типовой схемы ГФАПЧ.

5.5. Сравнение флуктуационных характеристик схем ГФАПЧ с AM и ГС и типовой схемы ГФАПЧ.

5.6. Экспериментальное исследование схемы ГФАПЧ с ОАМ и ГС.

5.7. Схема ГФАПЧ с AM, ГС и дополнительным фазовым модулятором в цепи обратной связи.

5.7.1. Введение.

5.7.2. Преобразование случайных фазовых возмущений петли ГФАПЧ с ОАМ, ГС и дополнительным ФМ в цепи обратной связи.

6. ФАЗОВЫЕ ФЛУКТУАЦИИ КОЛЕБАНИЙ ПЕРЕДАЮЩИХ

КОГЕРЕНТНЫХ СИСТЕМ.

6.1. Введение.

62. ВЧ малошумящая схема ГФАПЧ с AM и ГС.

6.2.1. Расчет спектра фазовых флуктуаций кварцевого подстраиваемого генератора схемы ГФАПЧ с ОАМ и ГС.

6.2.2. Расчет спектра фазовых флуктуаций подстраиваемого генератора схемы ГФАПЧ с БАМ и ГС.

6.3. Система ГФАПЧ с AM и ГС и с подстраиваемым генератором, стабилизированным высокодобротным резонатором.

6.4. СВЧ системы ГФАПЧ с AM и ГС с низким уровнем фазовых флуктуаций.

6.4.1. Введение.

6.4.2. Мощная и малошумящая система ГФАПЧ с AM и ГС.

6.4.3. Маломощная и малошумящая система ГФАПЧ с AM и ГС.

6.5. Система формирования мощных малошумящих когерентных колебаний СВЧ.

6.5.1. Малошумящие системы ГФАПЧ с AM и ГС и поисковым устройством.

6.5.2. Усилитель мощности СВЧ с компенсатором фазовых шумов на выходе.

6.5.3. Источник когерентных, малошумящий и мощных синхронизированных СВЧ колебаний.

7. НОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ БЕРЕГОВЫХ МАЛОШУМЯЩИХ КОГЕРЕНТНЫХ ДОПЛЕРОВСКИХ РЛС.

7.1. Введение.

7.2. Береговые когерентные доплеровские РЛС непрерывного действия.

7.2.1. Когерентная доплеровская РЛС непрерывного действия с фазовым детектором с AM и ГС.

7.2.2. Экспериментальное моделирование доплеровской РЛС непрерывного действия нового типа.

7.2.3. Сверхмалошумящая когерентная доплеровская РЛС непрерывного действия.

7.3. Береговая когерентно-импульсная РЛС и судовая импульсная РЛС.

7.3.1. Когерентно-импульсная РЛС с петлёй ГФАПЧ.

7.3.2. Когерентно-импульсная сверхмалошумящая РЛС с петлёй ГФАПЧ.

7.3.3. Когерентно-импульсная и судовая импульсная РЛС с транзисторным задающим генератором.

8. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЧМ (ФМ) ФЛУКТУАЦИЙ

ИСТОЧНИКОВ КОЛЕБАНИЙ СИСТЕМОЙ ФАПЧ.

8.1. Одноканальный метод измерения флуктуаций фазы (частоты) колебаний бескварцевого подстраиваемого транзисторного генератора.

8.1.1. Измерение собственных флуктуаций фазы (частоты) подстраиваемого транзисторного генератора.

8.1.2. Измерение результирующих флуктуаций фазы (частоты) подстраиваемого транзисторного генератора.

82. Двухканальный (корреляционный) метод измерения флуктуаций фазы (частоты) источников ВЧ и СВЧ колебаний.

8.2.1. Корреляционный измеритель флуктуаций фазы бескварцевого транзисторного автогенератора.

8.2.2. Корреляционные измерители флуктуаций фазы СВЧ синтезаторов частоты.

8.2.3. Корреляционный измеритель флуктуаций фазы ВЧ синтезаторов частоты.

9. ИССЛЕДОВАНИЕ ФЛИККЕР-ШУМОВ ТРАНЗИСТОРОВ И ТРАНЗИСТОРНЫХ УСТРОЙСТВ.

9.1. Введение.

9.2. Анализ фликкер - шумов биполярного транзистора в статическом режиме.

9.3. Расчет коэффициентов воздействия фликкерных флуктуаций сопротивлений Н?э +Нбэ> н?б ^н6Б и Ф? -г-Ф^.,.

9.4. Экспериментальное исследование фликкер-шумов биполярного транзистора в статическом режиме.

9.4.1. Фликкер - шумы резистора полупроводниковой структуры «М113-1».

9.4.2. Экспериментальное исследование фликкер-шумов биполярного транзистора «2Т306А» и идентификация источников фликкерных флуктуаций.

9.4.3. Экспериментальное исследование фликкер-шумов транзистора «КТ919Б» и идентификация источников фликкерных флуктуаций сопротивлений.

9.4.4. Экспериментальное исследование фликкер-шумов транзистора полупроводниковой структуры «М13 4-4» и идентификация источников фликкерных флуктуаций сопротивлений.

9.5. Экспериментальное исследование фликкер - шумов биполярного транзистора в динамическом режиме.

9.5.1. Экспериментальное исследование фликкерных флуктуаций

СВЧ транзисторного автогенератора.

9.5.2. СВЧ транзисторный автогенератор, охваченный цепью ООС по низкой частоте.

9.5.3. Экспериментальное исследование амплитудных и фазовых флуктуаций СВЧ транзисторного усилителя мощности.

Актуальность темы. Транспорт имеет решающее значение для развития национальной экономики, внешнеэкономических связей, внутренней и мировой торговли. В настоящее время примерно 80% грузов из общего внешнеторгового грузового оборота приходится на морской транспорт, и в дальнейшем значение морских перевозок будет только возрастать.

Эффективность работы морского транспорта во многом связано с решением проблемы безопасности мореплавания. Эта проблема является первостепенной, комплексной и включает меры нормативного, организационного, технического и технологического характера. Одной из важнейших составляющих решения проблемы безопасности мореплавания и эффективности навигации является применение технических средств судовождения (ТСС) как на судах, так и в рамках береговой инфраструктуры, решающей задачи организации и обеспечения движения судов. К таким ТСС, без которых немыслимо функционирование современного морского флота, относятся судовые радиолокационные станции (PJIC), средства автоматизированной радиолокационной прокладки (САРП), судовые навигационные автоматизированные комплексы (НАК), береговые системы управления движением судов (СУДС), радиолокационные маяки-ответчики и т.д.

В связи со сказанным весьма актуальным является исследования, направленные как на разработку новых перспективных ТСС и методов их применения, так и на совершенствование эксплуатационных характеристик существующих приборов и средств обеспечения безопасности мореплавания. Проведение таких исследований возможно по различным направлениям.

В настоящее время для береговых систем управления движением судов выпускаются импульсные PJIC типа «Ряд-А3266» (частота - 8880+9250 МГц, импульсная мощность - 20 КВт и т.д.), «Нева» миллиметрового диапазона длин волн и другие, построенные, в основном, на схожих принципах.

К современным судовым радиолокаторам относятся импульсные PJIC типа «Нева» (частота - 33850 МГц, импульсная мощность - 12 КВт, шкалы дальности - от 0.125 до 24 миль), «Наяда-25М1» (длина волны - Зсм, импульсная мощность - ЮКВт, шкалы дальности 18 миль, 96 миль) и другие.

Современные береговые импульсные PJIC, несмотря на высокую степень совершенства, имеют основной недостаток, состоящий в том, что они не способны отличить быстродвижущиеся морские объекты от неподвижных объектов и определять одновременно скорости и координаты траектории их движения. Обзор действующих современных судовых и береговых РЛС приводит к выводу, что в настоящее время в ТСС не находят применения допле-ровские РЛС непрерывного действия и импульсно-когерентные. Между тем с появлением быстроходных судов и быстроходных морских катеров на воздушных подушках, подводных крыльях и пластиковых катеров глиссирующего типа (малогабаритные морские объекты) навигационная обстановка существенно усложнилась на дальних и ближних подступах к акватории порта. В перспективе эта тенденция будет только развиваться.

В связи с этим приобретают особую важность и актуальность исследования, направленные на разработку новых ТСС, в частности доплеровских береговых РЛС непрерывного и импульсного действия.

Для обнаружения и определения координат и скорости движущихся воздушных объектов широко используются доплеровские РЛС импульсного и непрерывного действия, являющиеся результатом многолетних интенсивных исследований и конструкторских разработок и обеспечивающие высокую эффективность в большинстве ситуаций. Однако технические возможности серийных РЛС непрерывного действия не обеспечивают надёжное обнаружение и скоростей быстроходных морских судов и быстроходных малогабаритных морских объектов, движущиеся со скоростями десятки километров в час с малым доплеровским сдвигом частоты (десятки - сотни герц). Это связано с тем, что приём и обработка полезного сигнала происходит на фоне интенсивных помеховых отражении сигналов от водной и береговой поверхности, содержащие фазовые шумы передатчика РЛС. Эти помехи и фазовые шумы колебаний передатчика PJIC, непосредственно проникающих на вход приёмника из-за неидеальной развязки передающего и приёмного антенн, являются одними из основных причин, ухудшающих приём полезного сигнала. В РЛС импульсного действия зондирующий сигнал и сигнал, отражённый от объекта, разделены во времени. Поэтому просачивание импульсного сигнала передатчика в приёмный тракт, а также отражения от близко расположенных объектов не ограничивают чувствительность по приёму отражённого от объекта сигнала. Однако фазовые флуктуации передатчика и гетеродина приёмника существенно влияют на различимости сигналов движущихся объектов на фоне отражений от неподвижных объектов, расположенных в непосредственной близости от них, поскольку вызывают модуляцию сигналов, отражённых от неподвижных объектов. Создание малошумящих доплеровских береговых когерентных РЛС импульсного и непрерывного действия возможно при кардинальном снижении собственных фазовых флуктуаций передатчика и приёмника, чем в известных аналогах.

Использование современных методов обработки радиосигналов существенно повышает чувствительность систем радиолокации и радионавигации, но не отменяет существа проблемы: при снижении фазовых шумов приёмопередающей системы та же РЛС была бы способна обнаруживать ещё более удалённые объекты.

Фазовые флуктуации характеризуются значением спектральной плотности мощности флуктуаций в одной боковой полосе на выбранной частоте анализа от средней частоты колебаний (энергетический спектр фазовых флуктуаций). Широко применяемые СВЧ возбудители на основе кварцован-ных усилительно - умножительных цепочек обеспечивают в диапазоне сантиметровых волн уровень флуктуаций фазы на частоте анализа 1кГц около - 110 дБ/Гц. Для обнаружения и измерения скорости и координат морских объектов, движущихся со скоростями десятки километров в час, и существенного ослабления мощности излучаемых колебаний требуется кардинальное снижение фазовых шумов передатчика до уровня - (140-И 50) дБ/Гц на частоте анализа 1кГц и фазовых шумов приёмника PJIC.

Таким образом, существует настоятельная потребность поиска методов генерирования когерентных СВЧ колебаний, позволяющих снизить фазовый шум до уровня - (14СН-145) дБ/Гц на частоте анализа 1 кГц, и разработки ма-лошумящего ФМ (ЧМ) приёмника.

В свою очередь разработка и создание элементов малошумящих когерентных источников колебаний и малошумящего ФМ (ЧМ) приёмника требует создания высокочувствительных измерителей энергетического спектра флуктуаций фазы (частоты) источников ВЧ и СВЧ колебаний. Высокочувствительные измерители фазовых (частотных) флуктуаций по существу являются малошумящими ФМ (ЧМ) приёмниками когерентных доплеровских РЛС.

Разработка и создание малошумящих непрерывных и когерентно-импульсных РЛС, предназначенных для решения задач судовождения, связано с необходимостью решения комплекса основных задач.

В первую группу задач входят разработка и создание малошумящих ФМ (ЧМ) детекторов новых типов.

Во вторую группу задач входят вопросы разработки и создания высокочувствительных измерителей ФМ (ЧМ) флуктуаций ВЧ и СВЧ источников колебаний с малошумящими детекторами новых типов.

В третью группу задач составляют вопросы разработки и создания малошумящих СВЧ транзисторных устройств, в том числе, усилителей и автогенераторов с низкими уровнями фазовых шумов.

К четвёртой группе задач относятся вопросы, связанные с разработкой и созданием малошумящих когерентных источников колебаний и приёмных устройств.

Таким образом, разработка и создание малошумящих элементов и новых функциональных схем береговых малошумящих когерентных доплеровских систем радиолокации является крупной научно-технической проблемой, вносящей важный вклад в проблему безопасности мореплавания.

Цели и основные задачи работы. Целью данной работы является решение крупной научно-технической проблемы - разработка основ теории и методов расчета ряда оригинальных малошумящих элементов радиоэлектронных устройств и новых схем построения когерентных малошумящих транспортных PJIC для системы обеспечения безопасности плавания в современных условиях судоходства.

Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие основные задачи:

1. Разработка основ теории и схем построения новых высокочувствительных частотных (фазовых) детекторов с амплитудными модуляторами разных типов и генератором сдвига с учётом собственных амплитудных и фазовых шумов элементов функциональной схемы.

2. Разработка основ теории и схем построения высокочувствительных измерителей фазовых (частотных) флуктуаций, которые могут служить приёмными устройствами когерентных доплеровских PJIC.

3.Разработка методики идентификации источников фликкер-шумов биполярных транзисторов и транзисторных структур, способствующей разработке и созданию малошумящих транзисторных устройств высоких и сверхвысоких частот.

4. Разработка основ теории стационарного режима и флуктуаций новых малошумящих гетеродинных схем фазовой автоматической подстройки частоты (ГФАПЧ) с амплитудными модуляторами разных типов и генератором сдвига, предназначенных для создания сверхмалошумящих источников когерентных колебаний доплеровских PJIC и для выполнения различных радиотехнических операций.

Методы исследования. При решении поставленных научных задач использовались методы теории спектрального и корреляционного анализа случайных процессов, методы расчёта теории цепей и анализа систем ЧАПЧ и ФАПЧ, методы математического моделирования и натурного эксперимента.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- в разработке новых типов малошумящих частотных (фазовых) детекторов с амплитудными модуляторами разных типов и генератором сдвига, используемых в приёмо - передающих устройствах когерентных доплеров-ских PJTC;

- в обнаружении и объяснении нового механизма фазового детектирования в частотном (фазовом) детекторе с балансным амплитудным модулятором и генератором сдвига, позволившего объяснить компенсацию собственных фазовых шумов смесителя и усилителя промежуточной частоты;

- в экспериментальном подтверждении механизма компенсации собственных фазовых шумов смесителя и усилителя промежуточной частоты, используемых в сверхмалошумящих приёмных устройствах когерентных доп-леровских PJTC;

- в разработке высокочувствительного частотного детектора с балансным амплитудным или однополосным модулятором и генератором сдвига, используемого в функциональной схеме ЧАПЧ транзисторного автогенератора СВЧ;

-в разработке и создании новой схемы ГФАПЧ как многофункционального малошумящего элемента радиоэлектронной аппаратуры;

- в разработке на базе новой схемы ГФАПЧ с амплитудным модулятором и генератором сдвига функциональных схем компенсации фазовых шумов и компенсирующей цепи обратной связи, обеспечивающих радикальное снижение (на десятки децибел) фазовых шумов выходных колебаний в СВЧ диапазоне частот;

- в разработке устройств компенсации (на 20-3 ОдБ) собственных фазовых шумов мощного малошумящего усилителя СВЧ;

- в разработке новых функциональных схем когерентных малошумящих доплеровских РЛС непрерывного и импульсного действия;

Практическая ценность работы состоит:

- в разработке и создании новых высокочувствительных частотных (фазовых) детекторов с амплитудными модуляторами разных типов и генератором сдвига;

- в разработке и создании высокочувствительных измерителей фазовых (частотных) флуктуаций с малошумящими частотными (фазовыми) детекторами с амплитудными модуляторами разных типов и генератором сдвига;

- в разработке, создании и исследовании малошумящих схем ГФАПЧ с амплитудными модуляторами разных типов и генератором сдвига как многофункциональных элементов радиоэлектронной аппаратуры;

- разработке метода генерирования мощных и маломощных высокостабильных по частоте СВЧ колебаний с низким уровнем фазового шума системы на частоте анализа 1 кГц порядка - (140+145) дБ/Гц на частоте анализа 1 кГц;

- в разработке способа снижения фликкер-шумов СВЧ транзисторного автогенератора и усилителя, основанном на существенном ослаблении регенерации шумов и коэффициентов воздействия источников фликкер-шумов на флуктуации частоты (фазы) СВЧ колебаний.

- в разработке новой схемы сверхмалошумящей когерентной береговой PJIC непрерывного действия, основанной на использовании новых сверхма-лошумящих элементов;

- в разработке новой схемы сверхмалошумящей когерентно-импульсной береговой PJIC, основанной на использовании новых сверхма-лошумящих элементов;

- в использовании результатов научных работ автора в учебном процессе при чтении лекций, постановке лабораторных работ, руководстве бакалаврскими работами и дипломными проектами, научно-исследовательской работой студентов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Принципы построения новых малошумящих частотных (фазовых) детекторов.

2. Принципы построения новых высокочувствительных измерителей частотных (фазовых) флуктуаций.

3. Принципы построения новых малошумящих гетеродинных схем ГФАПЧ.

4. Метод расчёта параметров стационарного режима и флуктуаций амплитуды и фазы петли ГФАПЧ, основанный на аппроксимации спектра фазовых флуктуаций сигнального генератора.

5. Методы построения источников мощных СВЧ колебаний с высокой долговременной стабильностью частоты и низкими уровнями фазовых шумов.

7. Новые функциональные схемы береговых малошумящих когерентных РЛС непрерывного и импульсного действия для обнаружения и измерения скорости и координаты траектории движения быстроходных судов и быстроходных малогабаритных морских объектов.

Личный вклад соискателя заключается:

- в постановке задач и разработке методики решения проблемы;

- в разработке и обосновании математических моделей новых детекторов частотных (фазовых) флуктуаций, устройств ЧАПЧ и ГФАПЧ с новыми типами ЧМ (ФМ) детекторов, находящихся под воздействием собственных шумов;

- в разработке и обосновании функциональных схем малошумящих когерентных береговых РЛС непрерывного и импульсного действия.

- в организации, планировании и проведении исследований в экспериментальных установках;

- в обработке, анализе и обобщений данных экспериментальных исследований источников СВЧ колебаний.

Исследования, результаты которых составили начальную основу диссертационной работы, являются частью НИОКР. Работы выполнялись по постановлениям директивных органов, в том числе по постановлениям правительства в соответствии с планами НИР и ОКР министерств. Среди них наиболее значимые работы:

- по хоздоговору с ПО «Электровакуумный завод» (г. Новосибирск, 1973-198Огг);

- по хоздоговору с ПО «Керамика» (г. Рига, 1982-1989гг).

Публикации и апробация работы. Диссертационная работа обобщает научные исследования автора за период с 1972 по 2006 гг. Основные результаты диссертации были представлены на российских и международных конференциях и отражены в монографии и в публикациях.

Общий объём публикаций в изданиях Перечня ВАК 8,7 п.л., опубликована одна монография и получен один патент на изобретение.

Структура иобъём работы. Диссертация состоит из девяти разделов, введения и заключения, изложенных на 400 страницах. Список литературы насчитывает 131 наименований.

В первом разделе представлены, преложенные автором новые типы СВЧ малошумящих частотных (фазовых) детекторов с AM разных типов и ГС и проведен анализ их работы и шумовых характеристик.

Во втором разделе рассмотрены, предложенные автором одноканаль-ные и двухканальные высокочувствительные измерители ЧМ (ФМ) флуктуаций источников СВЧ колебаний с новыми типами малошумящих частотных (фазовых) детекторов. Проведен анализ работы одноканальных и двухка-нальных измерителей ФМ (ЧМ) флуктуаций с AM разных типов и ГС. Они применяются для измерения флуктуаций ЧМ (ФМ) как автогенератора, так и усилителя СВЧ. Малошумящие ФМ (ЧМ) детекторы с AM и ГС используются в петлях ЧАПЧ, АПФ, ГФАПЧ и в малошумящих источниках когерентных ВЧ и СВЧ колебаний и малошумящих приёмных устройствах когерентных РЛС.

В третьем разделе предложены новые идеи автора по разработке и созданию устройств ЧАПЧ автогенератора и АПФ усилителя с предложенными автором высокочувствительными частотного детектора с AM и ГС. Однока-нальные интерференционные частотные детекторы с AM и ГС предназначаются для использования в схеме ЧАПЧ малошумящего СВЧ автогенератора, стабилизированного высокодобротным резонатором. В схеме автоматической подстройки фазы (АПФ) многокаскадного усилителя СВЧ, собранного на полупроводниковых диодах, используется новый интерференционный одноканальный фазовый детектор с амплитудным модулятором и генератором сдвига.

Четвёртый раздел посвящён экспериментальному исследованию предложенных автором одноканальных и двухканальных измерителей частотных (фазовых) флуктуаций с AM и ГС и схем ЧАПЧ с новыми частотными детекторами.

В пятом разделе представлены принципы построения, предложенной автором новой схемы ГФАПЧ с ФМ детекторами новых типов. В нём приведена методика расчёта стационарного режима и шумовых характеристик петли ГФАПЧ с AM разных типов и ГС. Сравнение по уровню фазовых флуктуаций типовой схемы ГФАПЧ и схемы ГФАПЧ с AM и ГС показывает, что I последняя схема обладает существенно более низким уровнем флуктуаций фазы в области низких частот флуктуаций. Схемы ГФАПЧ с AM и ГС предлагается в качестве основных элементов малошумящих когерентных источников ВЧ и СВЧ колебаний.

Шестой раздел посвящён фазовым флуктуациям малошумящих передающих когерентных систем. В этом разделе излагаются вопросы разработки и создания источников малошумящих когерентных СВЧ колебаний и формирования мощных СВЧ колебаний с низким уровнем фазовых флуктуаций, предложенных автором и выполненных на базе малошумящих систем ГФАПЧ и синхронизации.

В седьмом разделе предложены новые функциональные схемы малошумящих береговых доплеровских РЛС непрерывного и импульсного действия, выполненные на новых малошумящих элементах и предназначенные для обнаружения и определения скоростей и координат быстроходных морских объектов. В этом разделе также представлен новая схема построения функциональной схемы судовой некогерентной импульсной РЛС, предназначенной для обнаружения и измерения дальности судов.

В восьмом разделе рассматриваются общие вопросы разработки и создания высокочувствительных и широкополосных одноканальных и корреляционных измерителей фазовых (частотных) флуктуаций с петлями ФАПЧ источников колебаний ВЧ и СВЧ.

Девятый раздел посвящён исследованию фликкер-шумов биполярных транзисторов в статическом и динамическом режимах работы. Результаты идентификации источников фликкер-шумов дискретных и интегральных транзисторов в статическом режиме, дополненные данными исследования в динамическом режиме позволяют определить наиболее вероятные источники фликкерных флуктуаций амплитуды и частоты (фазы), что в свою очередь открывают возможности для поиска путей ослабления наиболее интенсивных источников фликкер-шумов флуктуаций источников ВЧ и СВЧ колебаний. Предложены способы снижения фликкерных флуктуаций частоты (фазы) транзисторного автогенератора и усилителя СВЧ.

Выводы по девятому разделу:

1. Разработана методика идентификации источников фликкер-шумов дискретных и интегральных ВЧ и СВЧ транзисторов, основанная на совокупности критериев соответствия расчётных и опытных данных, используемая при разработке и создании малошумящих биполярных транзисторов и транзисторных устройств когерентных доплеровских систем.

2. На основе разработанной методики идентификации источников фликкер-шумов биполярных транзисторов определены наиболее вероятные источники фликкер-шумов в динамическом режиме - флуктуации сопротивлений утечек переходов эмиттер-база и коллектор-база и рекомбинационного сопротивления. При этом показано, что флуктуации сопротивления утечки перехода коллектор-база не обнаруживаются в шумах тока коллектора и проявляются лишь во флуктуациях фазы (частоты) колебаний как результат модуляции ёмкости перехода коллектор-база биполярного транзистора.

3. В устройствах, выполненных на СВЧ транзисторах, экспериментально обнаружен механизм регенерации низкочастотных шумов, существенно влияющий на уровни частотных (фазовых) флуктуации колебаний.

4. Показано, что эффективным способом снижения фликкерных флуктуаций колебания в транзисторном усилителе и автогенераторе является введение в схему питания цепи эмиттера резистора R3 = 10 ^ 15 Ом.

5. В транзисторном усилителе и автогенераторе (в отсутствие регенерации) наиболее вероятными источниками фликкерных флуктуаций амплитуды являются флуктуации рекомбинационного сопротивления перехода эмиттер-база, а источниками фликкерных флуктуации фазы (частоты) -флуктуации сопротивлений утечек переходов эмиттер-база и коллектор-база и рекомбинационного сопротивления перехода эмиттер-база

6. Снижению фликкер-шумов транзисторов способствует подбор транзисторов с малыми токами утечки переходов эмиттер-база и коллектор-база.

7. Дана рекомендация разработчикам устройств радиоэлектронной аппаратуры на транзисторах проводить расчет коэффициентов воздействия фликкерных флуктуаций их параметров для получения предварительной шумовой информации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследования получено теоретическое и частично экспериментально подтверждённое решение проблемы создания береговых когерентных доплеровских PJIC в соответствии с современными требованиями как технического, так и эксплуатационного характера, основанное на следующих результатах:

1. Теоретического исследования новых типов, предложенных автором СВЧ частотных (фазовых) детекторов, значение промежуточной частоты которых может изменяться в диапазоне от сотен кГц до десятков МГц, предлагаемых в качестве базовых элементов высокочувствительных измерителей частотных (фазовых) флуктуаций и малошумящих приёмо-передающих устройств когерентных доплеровских PJIC.

2. Обнаружен и объяснён новый механизм фазового детектирования в частотном (фазовом) детекторе с БАМ и ГС, благодаря которому происходит компенсация собственных фазовых шумов СВЧ смесителя и усилителя промежуточной частоты, что имеет большое значение для создания малошумящих приёмо-передающих устройств когерентных доплеровских PJIC как непрерывного, так и импульсного действия.

3. Разработаны теоретические основы построения высокочувствительных одноканальных и двухканальных измерителей частотных (фазовых) флуктуаций источников маломощных СВЧ колебаний. Возможности повышения чувствительности измерения, вытекающие из нового принципа построения частного (фазового) детектора, в котором в качестве гетеродина используется амплитудный модулятор и частотный дискриминатор интерференционного типа, позволяют измерять частотные (фазовые) флуктуации источников маломощных СВЧ колебаний с выходной мощностью от десятков мкВт до сотен мВт. Созданы макеты одноканальных и двухканальных измерителей частотных (фазовых) флуктуаций и проведено экспериментальное исследование, подтвердившее правильность исходных предпосылок. Предельная чувствительность двухканального измерителя частотных (фазовых) флуктуаций с БАМ, ГС и ВУ составляет -192 дБ/Гц на частоте анализа 1 кГц.

4. Разработано новое схемотехническое решение высокочувствительного одноканального интерференционного частотного детектора с резонатором отражающего типа и амплитудным модулятором, чувствительность которого существенно (не менее 20 дБ) больше по сравнению с чувствительностью частотного детектора Паунда. Он предназначен для применения в схеме малошумящей ЧАПЧ транзисторного автогенератора, стабилизированного резонатором.

5. Проведено теоретическое исследование новых схем ГФАПЧ с AM и ГС и получены формулы для расчёта параметров стационарного режима и энергетического спектра флуктуаций фазы выходных колебаний и шумов на выходе УПТ, используемые при разработке малошумящих источников когерентных колебаний и измерителей фазовых флуктуаций.

6. Проведено экспериментальное исследование схемы ГФАПЧ с AM и ГС, являющейся базовым элементом источников когерентных и малошумящих колебаний доплеровских PJIC Оно подтвердило возможность её реализации и соответствие теоретических и опытных данных.

7. Разработаны теоретические основы построения мощных и маломощных источников малошумящих когерентных СВЧ колебаний с применением новых устройств ГФАПЧ, синхронизации и компенсации фазовых шумов, предложенных автором. Источник малошумящих когерентных СВЧ колебаний, выполненный на базе системы ГФАПЧ с компенсатором фазовых шумов, формирует высокостабильные и мощные СВЧ колебания с уровнем фазового шума - (130-Н45) дБ/Гц на частоте анализа 1 кГц.

8. Предложена новая схема построения мощного СВЧ усилителя с компенсатором фазовых шумов на выходе, предназначенного для формирования колебаний с низким уровнем собственных фазовых шумов. Уровень ослабления собственных флуктуаций фазы СВЧ усилителя составляет величину порядка (20 * 30) дБ/Гц на частоте анализа 1 кГц.

9. Предложен метод максимизации отношения сигнал/помеха, достигаемый путём кардинального снижения собственных шумов приёмопередающей системы когерентной доплеровской РЛС, пригодный для непрерывных так и импульсных радиосигналов.

10. Предложены новые функциональные схемы когерентных малошумящих береговых РЛС непрерывного действия для обнаружения и измерения скорости быстроходных морских объектов, основу которых составляют сверхмалошумящие элементы, предложенные автором.

11. Создан макет когерентной малошумящей доплеровской РЛС непрерывного действия в трёхсантиметровом диапазоне длин волн и проведено исследование её характеристик.

12. Предложены новые функциональные схемы малошумящих когерентно-импульсных береговых РЛС для обнаружения и измерения координаты быстроходных морских объектов, основу которых составляют сверхмалошумящие элементы, предложенные автором.

12. Предложена оригинальная схема одноканального измерителя собственных и результирующих флуктуаций фазы бескварцевого подстраиваемого генератора петли ГФАПЧ с AM и ГС и проведен анализ её предельной чувствительности измерения.

13. Предложены функциональные схемы корреляционных измерителей сверхнизких уровней фазовых шумов кварцевых генераторов и синтезаторов частоты, используемых в когерентных РЛС и в других когерентных системах, позволяющих измерение их фазовых флуктуаций, уровни которых меньше уровня собственных шумов измерителя.

14. Разработана методика идентификации источников фликкер-шумов биполярных транзисторов и транзисторных структур в статическом и динамическом режимах работы. Она позволяет определить основные источники фликкерных флуктуаций частоты (фазы), знание которых необходимо при разработке и создании перспективных малошумящих транзисторных источников СВЧ колебаний. В СВЧ транзисторных источниках колебаний обнаружен механизм регенерации низкочастотных шумов, оказывающий существенное влияние на уровни флуктуации амплитуды и фазы (частоты), и предложен простой и эффективный способ его устранения.

1. Лисон, Джонсон. Кратковременная стабильность частоты доплеровских радиолокационных станций: требования, измерения, методы Текст. / Лисон, Джонсон // ТИИЭР. 1966. - Т. 54. - №2.

2. Аптэк Ю.Э. К вопросу об измерении шумов СВЧ генераторов Текст. / Ю.Э. Аптэк, А.И. Горелов //Вопросы радиоэлектроники. Сер. Радиоизмерительная техника. 1965. - № 1.

3. Mueller К. Noise measurements of microwave local oscillators Text. / K. Mueller // Trans. IRE, ED 1. -1954. -№4.

4. Tsironis C. Highly stable DR FET oscillator Text. / C. Tsironis // IEE Trans, on MTT. 1985. - Vol. 33. - №4. - P. 310-314.

5. Царапкин Д.П. Фазовый шум в мостовых автогенераторах СВЧ Текст. / Д.П.Царапкин // Радиотехника. 2006, № 3.

6. Царапкин Д.П. Применения диэлектрических резонаторов с волнами типа «шепчущей галереи» для стабилизации частоты сверхвысоких частот Текст. / Д.П. Царапкин // Радиотехника. 2002. - №2. - С. 28-35.

7. Касаткин Л.В. Частотно стабилизированные полупроводниковые источники электромагнитных колебаний миллиметрового диапазона длин волн. Транзисторные источники. Текст. / Л.В. Касаткин, В.П. Рукин // Радиоэлектроника. - 2004. - № 7. - С. 3 -16.

8. Корнилов С.А. Спектрально корреляционный метод измерения флуктуаций нестабильности непрерывных СВЧ колебаний Текст. / С.А. Корнилов // Обзоры по электронной технике. Сер.1, Электроника СВЧ. -Вып.8 (471). - М.: ЦНИИ Электроника. - 1977. - 57 с.

9. Pound R.V. Frequency stabilization of microwave oscillators Text. / Pound R.V. // Proc. IRE. 1947. - №2.

10. Bianchini M.J. Single-resonator GaAs FET oscillator with noise degeneration Text. / M.J. Bianchini, J.B. Cole, R.A. Dibiase // IEEE MTT-S Digest. -1984.-P. 270.

11. Зырин C.C. Высокостабильный сверхмалошумящий транзисторный СВЧ генератор Текст. / С.С. Зырин, А.С. Котов // Электронная техника, сер.1, Электроника СВЧ, -1991. -Вып.7 (441). С. 26-30.

12. Царапкин Д.П. Предельные характеристики генераторов СВЧ с комбинированной стабилизацией Текст. / Д.П. Царапкин, Н.А. Штин // Труды 16-го Европейского форума по проблемам времени и частоты. Март 2002, Санкт-Петербург. С. С028-С031.

13. Бычков С.И. Стабилизация частоты генераторов СВЧ Текст. / С.И. Бычков, Н.И. Буренин, Р.Т. Сафаров. М.: Сов. радио, 1962. - 368 с.

14. Ри Бак Сон. Одноканальный ФМ (ЧМ) детектор с балансным амплитудным модулятором Текст. / Ри Бак Сон, Е.В. Чижикова // Транспортное дело России. М.: Морские вести России, -2004. Специальный выпуск №2.-С. 91-94.

15. Ри Бак Сон. ФМ (ЧМ) детектор с однополосным амплитудным модулятором Текст. / Ри Бак Сон // Транспортное дело России. М.: Морские вести России, - 2004. Специальный выпуск №2. - С. 100 - 104.

16. Ри Бак Сон. Шумы в транспортных когерентных радиоэлектронных системах Текст. / Ри Бак Сон. Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2005, -236с.

17. Ри Бак Сон. Частотный детектор с балансным амплитудным модулятором и генератором сдвига Текст. / Ри Бак Сон // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника, 2006, - № 2. - 0,4 п.л.

18. Малахов А.Н. Флуктуации в автоколебательных системах Текст. / А.Н. Малахов. М.: Наука, 1968. - 660 с.

19. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники, книга первая Текст. / Б.Р. Левин. М.: Сов. радио, -1966. - 728 с.

20. Альтман Д.Л. Устройства сверхвысоких частот Текст. / Пер. с англ. Под ред. И.В. Лебедева. М.: Мир, -1968. - 487 с.

21. Parker Т.Т. 1/f phase noise in quartz SAW devices Text. / T.T. Parker//Electronic letters. 1979. - V. 15. - №10. - P. 296.

22. Калмыкова О.А. Умножители частоты с кольцами фазовой АПЧ Текст. / О.А. Калмыкова, В.Н. Кулешов, А.Г. Демьянченко, Е.А. Хуртин. -М.: МЭИ, 1980.-68 с.

23. Алёхин Ю.И. Фазовые детекторы цифровых синтезаторов частоты Текст. / Ю.И. Алёхин, М.И. Кириллов, С.А. Сингосин // Стабилизация частоты. Тезисы докладов и обзорные доклады 3 школы совещания молодых учёных и специалистов. - Москва, - 1980.

24. Аптэк Ю.Э. Предельные технические возможности измерения флуктуаций фазы (частоты) генераторов дискриминаторами СВЧ Текст. / Ю.Э. Аптэк, А.В. Лебедев // Изв. вузов. Сер. Радиофизика, 1966. - Т.9. - №3. -С. 608.

25. Лосев В.Л. Преобразование флуктуаций в мостовом устройстве Текст. / В.Л. Лосев, Ри Бак Сон // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, 1972. -№2. - С. 104-106.

26. Демьянченко А.Г. Учебное пособие по курсу Радиопередающие устройства. Кратковременная нестабильность частоты и методы ее измерения Текст. / А.Г. Демьянченко, В.Н. Кулешов. М.: МЭИ, 1978. -76 с.

27. Корнилов С.А. Шумы в клистронных генераторах малой мощности Текст. / С.А. Корнилов, В.А. Савшинский, С.Д. Уман. М.: Сов.радио, 1972.-200 с.

28. Горелик Г.С. О преобразовании флуктуаций амплитуды и фазы автоколебаний резонансными системами Текст. / Г.С. Горелик, Г.А. Елкин // Радиотехника и электроника. Электроника. 1957. - Т.2. - №1.

29. Устройство для измерения флуктуаций разности фаз в СВЧ приборах Текст.: а.с. № 286071 от 21 августа 1970 СССР / С.А. Корнилов, В.Л. Лосев, В.Г. Лопато.

30. Sann К.Н. The measurement of near carrier noise in microwave amplifiers Text. / K.H. Sann // IEEE Transactions on MTT. - 1968. - V.MTT-16. -№9. -P.761.

31. Чепига В.П. Стабильность частоты клистронных генераторов в различных системах стабилизации Текст. / В.П. Чепига // Вопросы радиоэлектроники. Сер.1, Электроника, -1965. Вып. 11. - С. 40-53.

32. Schunemann К., Knochel R. On the matching of transmission cavity stabilized microwave oscillators Text. / K. Schunemann, R. Knochel // IEEE Trans. 1978. - V. MTTT-26, - №3.

33. Бранд Э.А. Многокаскадный моноблочный усилитель мощности на ЛПД Текст. / Э.А. Бранд, А.В. Бугаев, Н.С. Ижко, Л.М. Лагугенок, Д.П. Равва // Электронная техника. Сер. 2 Полупроводниковые приборы. 1986. -Вып. 4 (388).-С. 8-9.

34. Балыко А.К. Расчет оптимального по питанию режима работы многокаскадного усилителя на диодах СВЧ Текст. / А.К. Балыко // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, 1991.-Вып. 5(439).-С. 51-52.

35. Шахгильдян В.В., Ляховкин А.А. Системы фазовой автоподстройки частоты Текст. / В.В. Шахгильдян, А.А. Ляховкин М.: Связь, 1972. -448 с.

36. Krupa V.F. Noise properties of PLL systems Text. / V.F. Krupa // IEEE Fans, actions on communications. 1982. - V. com. - 30. - №10, October.

37. Blanchard Alain. Phase locked loops. Application to coherent receiver design copyright Text. / Alain Blanchard. - ©1976 by John Wiley & Sons, Inc.-P.389.

38. Система фазовой синхронизации Текст. /Под ред. В.В. Шах-гильдяна. М: Радио и Связь, 1982. - 288 с.

39. Системы фазовой автоподстройки частоты с элементами дискретизации Текст. / Под ред. В.В. Шахгильдяна. М.: Связь, 1979. - 224 с.

40. Манасевич В. Синтезаторы частот. Теория и проектирование Текст. / В. Манасевич. М.: Связь, 1979.

41. Ри Бак Сон. Схема фазовой автоматической подстройки частоты радиоэлектронной аппаратуры / Патент на изобретение № 2280321 от 20.07.2006 г, по заявке на патент № 2004134032109 (0370222), приоритет изобретения 22.11.2004 г.

42. Viterbi A.J. Acquisition and tracking behavior of phase locked loops Text. / A.J. Viterbi // Jet - Propulsion laboratory. External publication. -1959.-July 14. -№673.

43. Acrobat Reader pn 9100 a. pdf. [Электронный ресурс] /Aeroflex. Cosmotron. PN 9100 A frequency synthesizer module Features very low phase noise in both CW and FM mode.

44. Жилин H.C. Применение систем ФАПЧ для стабилизации промежуточной частоты Текст. / Н.С. Жилин // Радиотехника. Сер. Радиоэлектронные устройства, 1979. -Т. 34. - №12. - С. 41-44.

45. Индык В.И. Низкочастотные флуктуации частоты в СВЧ усилителе на биполярном транзисторе Текст. / В.И. Индык, В.В. Котелков, М.С. Скабовский // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, - 1986. - Вып.5 (389). - С. 25-29.

46. Заявка № 4161103/24-09 от 12.12.86 с положительным решением от 26.05.1988 / М.С. Скабовский.

47. Скабовский М.С. Снижение низкочастотных фазовых шумов, вносимых узкополосным усилителем СВЧ на биполярном транзисторе Текст. / М.С. Скабовский // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, 1990. - Вып. 10 (434). - С. 56-57.

48. Ulrich L. Rohde. Microwave and wireless synthesizers Text. // Theory and design / Ulrich L. Rohde // John Wiley & Sons, Inc, 1997.

49. Коростылёв А.А. Теоретические основы радиолокации Текст.: Учебн. пособие для вузов /А.А. Коростылёв, Н.Ф. Клюев, Ю.А. Мельник и др.; Под ред. В.Е. Дулевича. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Советское Радио. 1978.-608с.

50. Колчинский В.Е. и др. Автономные доплеровские устройства и системы навигации летательных аппаратов Текст. / Под. ред.В.Е. Колчинского. М: Сов. радио, 1975. - 432 с.

51. Царапкин Д.П. Подавление шума типа 1/f в электронных приборах СВЧ О-типа Текст. / Д.П. Царапкин // Труды 52-го Межд. симп. ИИЭР по проблемам частоты. Пасадена, США. 1998. С. 178-182.

52. Sen Gupta A. High-spectral-purity microwave oscillator: design using conventional air-dielectric cavity Text. / Sen Gupta A., Howe D.A., Nelson C. //in Proc. 2003. IEEE Freq. Contr. Symp. Jointly with 17th EFTF, 2003, Tampa, U.S.A.-P. 423-429.

53. Ри Бак Сон. Энергетический спектр фазовых флуктуаций ГФАПЧ Текст. / Ри Бак Сон // Транспортное дело России. М.: Морские вести России, - 2005. Специальный выпуск № 3, С.151-152.

54. Ри Бак Сон. Спектр флуктуаций фазы стабилизированного подстраиваемого генератора Текст. // Ри Бак Сон, Е.В. Чижикова // Транспортное дело России. М.: Морские вести России, - 2005. Специальный выпуск № 3, - С.148-149.

55. Ри Бак Сон. ГФАПЧ с низким уровнем фазовых флуктуаций Текст. / Ри Бак Сон // Транспортное дело России. М.: Морские вести России, - 2004. Специальный выпуск №2, - С. 95- 97.

56. Ри Бак Сон. Формирование мощных колебаний СВЧ Текст. / Ри Бак Сон // Транспортное дело России, 2005. Специальный выпуск № 3, -С.162-163.

57. Ри Бак Сон. Спектрально-корреляционные методы измерения флуктуаций фазы маломощных источников колебаний Текст. / Ри Бак Сон, Е.В. Чижикова // Транспортное дело России, 2005. Специальный выпуск -№ 3, - С.156-158.

58. Ashley J.R. The measurement of oscillator noise at microwave frequencies Text. / J.R. Ashley, C.B. Searles, F.M. Palka // IEEE Transactions on MTT. 1968.-V. MTT - 16. - №9. p. 768.

59. Hair T. The measurement of frequency modulation noise with a delay line Text. / T. Hair, K.A.J. Warren // The Marconi Review.-1969. V.32. - №174 -P. 217.

60. Лэмс А.Л. Автоматическое измерение фазового шума Текст. / Лэмс А.Л. и др. // Microwave journal. -1977. V.20. - №6. - P. 87-103.

61. Кеннет М. Велкер. Программный метод повышения точности и гибкости системы измерения фазовых шумов Текст. / Кеннет М. Велкер // Электроника, 1983. - №6. - С. 57-64.

62. Кулешов В.Н. Кратковременная нестабильность частоты и методы ее измерения Текст. / В.Н. Кулешов М.: МЭИ, 1979. - С.76.

63. Иванов Е.Н. Малошумящий автогенератор 8-мм диапазона Текст. / Е.Н. Иванов, Д.П. Царапкин // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, 1991. - Вып.7 (441). - С. 17-18.

64. Barnes J.A. Characterization of frequency stability Text. / J.A. Barnes, A.R. Chi, L.S. Cutler at al. //NBS Technical Note. -1970. October, P. 394.

65. Ashley J.R. The measurement of noise in microwave transmitters Text. / J.R.Ashley, T.A. Barley and G.J. Rast // IEEE Transactions on MTT. -April, 1977.

66. Фонгер В. В сборнике: Шумы в электронных приборах Текст. / В. В. Фонгер // Пер. с англ. М.: Энергия, - 1964. - 409 с.

67. Plumb J.L. Text. / J.L. Plumb, E.R. Chenette // IEEE Trans. 1964. -ED-10, №5.-P. 304-308.

68. Conti M. Text. / Conti M. // Solid state electronics. - 1970. -V. 13.-№11,-P. 1461.

69. Нарышкин A.K. Теория низкочастотных шумов Текст. / А.К. Нарышкин, А.С. Врачев. М.: Энергия, 1972. - 153с.

70. Knott K.F. Text. / K.F. Knott // Solid state electronics. - 1973. -V.16. - №12. - P. 1429.

71. Ван дер Зил А. Шум (источники, описание, измерение) Текст. / А. Ван дер Зил. Пер. с англ. под ред. А.К. Нарышкина. М.: Сов. Радио, 1973. -226 с.

72. Ван дер Зил А. Шумы при измерениях Текст. / А. Ван дер Зил. Пер. с англ. под ред. А.К. Нарышкина. М.: Мир, 1979. - 286 с.

73. Кулешов В.Н. Микроэлектроника и полупроводниковые приборы Текст. / В.Н. Кулешов, Б.Е. Лешуков, И.П. Бережняк, А.В. Лучинин. М.: Сов. радио, 1978. №3 - С. 148-152.

74. Лучинин А.С. Влияние фликкер-шумов на гармонический сигнал в усилителе на биполярном транзисторе Текст. / А.С. Лучинин // Изв. вузов. Сер. Радиофизика, 1980. - Т.23, - №3. - С. 317-322.

75. Stoisiek М. Text. / М. Stoisiek, D. Wolf, W. Werker //Electronics letters. 1980. -V.16. - №10. - P. 372.

76. Kilmer J., Van der Ziel Text. / J. Kilmer, Van der Ziel, G. Bosnian //

77. Solid state electronics. - 1983. - .V.26. - №1 - P. 871.

78. Kleinpenning T.G.M. Text. / T.G.M. Kleinpenning // Physica.1980.-98 B+C. №4. - P. 289.

79. Кулешов B.H. Фликкер-шум в транзисторах и флуктуации амплитуды и фазы в ВЧ усилителях Текст. / В.Н. Кулешов, И.П. Бережняк // Радиотехника и электроника, 1980. - Т.25. - №11. - С. 2343-2349.

80. Якимов А.В. Фликкерные шумы токов утечки в п/п диодах Текст. / А.В. Якимов // Изв. Вузов. Сер. Радиофизика, 1984. -Т.27. - №1. -С. 120- 123.

81. Якимов А.В. Диффузия примесей и дефектов и фликкерные флуктуации числа носителей в проводящих средах Текст. / А.В. Якимов // Изв. вузов. Сер. Радиофизика, 1980. - Т.23. - №2. - 238 с.

82. Орлов В.Б. Текст. / В.Б. Орлов, А.В. Якимов // Изв. вузов. Сер. Радиофизика, 1984. - Т.27. - №12.

83. Богословский Н.Н., Якимов А.В. Источники фликкерных шумов в биполярном транзисторе Текст. / Н.Н. Богословский, А.В. Якимов // Изв. вузов. Сер. Радиофизика, 1986. - Т.29. - №6. - С. 675-682.

84. Ри Бак Сон. Экспериментальное исследование низкочастотных флуктуаций в транзисторном автогенераторе СВЧ Текст. / Ри Бак Сон, Ю.А. Чернов, В.А. Ремизов // Электронная техника». Сер.1, Электроника СВЧ,1981.-Вып. 8 (332).-С. 60-61.

85. Ри Бак Сон. Исследование низкочастотных флуктуаций в транзисторном автогенераторе СВЧ Текст. / Ри Бак Сон // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, 1983. - Вып. 5 (353). - С. 26-28.

86. Ри Бак Сон. Влияние на НЧ шумы транзистора КТ 919 резистора эмиттерной цепи Текст. / Ри Бак Сон // Электронная техника, 1982. -Вып. 1. - С. 40-42.

87. Ри Бак Сон. Идентификация источников фликкер-шумов биполярного транзистора Текст. / Ри Бак Сон, Е.В. Чижикова // Транспортное дело России.-М.: Морские вести России 2005. Специальный выпуск № 3. - С. 152-154.

88. Ри Бак Сон. Фликкерные флуктуации частоты в СВЧ автогенераторе на биполярном транзисторе Текст. / Ри Бак Сон, Е.В. Чижикова // Транспортное дело России. М.: Морские вести России 2005. Специальный выпуск №3.-С. 158-162.

89. Лобанов Н.А. Автогенератор СВЧ с электронной перестройкой с пониженным уровнем фазового шума Текст. / Н.А. Лобанов // Тезисы докладов и обзорные доклады 3 школы-совещания молодых учёных и специалистов. Сентябрь 1980.-М: МЭИ, 1980. С. 62-63.

90. Глуховский Г.И. Связь низкочастотных флуктуаций транзисторных автогенераторов СВЧ с параметрами транзистора. Стабилизация частоты и прецизионная радиотехника. Часть 2. Текст. / Г.И. Глуховский, Ю.А. Никитин, Н.А. Никитин.-М.: 1983. С. 57-59.

91. Способ подавления низкочастотных флуктуаций частоты транзисторного автогенератора СВЧ Текст. / Ри Бак Сон // Электронная техника.

92. Сер.1, Электроника СВЧ, 1985. - Вып. 2 (374). - С. 62-63.

93. Ри Бак Сон. Исследование амплитудных и фазовых флуктуаций СВЧ транзисторного усилителя мощности Текст. / Ри Бак Сон, Ю.А. Чернов, В.А. Ремизов // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, 1985. -Вып.1 (337). - 65 с.

94. Котов А.С. Исследование флуктуаций в транзисторном автогенераторе дециметровых волн с варакторной перестройкой Текст. / А.С. Котов, М.С. Скабовский // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, 1982. -Вып.3(339). - С. 60-62.

95. Лучинин А.С. Фликкер-шум в нелинейных усилителях и автогенераторах на биполярных транзисторах Текст. / А.С. Лучинин // Изв. вузов. Сер. Радиофизика, 1983. -Т.26. - №3. - С. 375-380.

96. Корнилов С.А. Методика измерения флуктуаций в умножитель-ных клистронах Текст. / С.А. Корнилов, М.С. Скабовский // Вопросы радиоэлектроники. Сер. 1, Электроника, 1965. - №2. - С. 102-111.

97. Данилов А.Н. Анализ процессов фазирования в автогенераторе СВЧ на транзисторе Текст. / А.Н. Данилов, В.Н. Джуплин // Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника, 1979. - Т.22. - №14. - С. 89-92.

98. Исследование флуктуаций в триодных генераторах СВЧ диапазона Текст.: отчет НИР (окончательный). Владивосток, 1975. - 89 с. -№ГР 74045018.

99. Исследование флуктуаций в транзисторном усилителе СВЧ. Способы уменьшения паразитной НЧ модуляции амплитуды, частоты (фазы) ВЧ и СВЧ генераторов Текст.: отчет НИР (окончательный). Владивосток, 1979. -№ГР 74004396.

100. Исследование НЧ шумов полупроводниковых структур Текст. : отчет НИР (окончательный). Владивосток, - 1985. - 215 с.

101. Исследование НЧ флуктуаций полупроводниковых источников СВЧ колебаний и разработка аппаратуры Текст.: отчет НИР (окончательный). -Хабаровск, 1989. 165 с. - №01870083412, инв. № 02890055227

102. Ри Бак Сон. Исследование флуктуаций транзисторного автогенератора СВЧ Текст. / Ри Бак Сон, В.А. Ремизов, Ю.А. Чернов, Г.Г. Уколова // Тезисы докладов XXV юбилейной научной конференции (13 16 ноября1978г.).-Владивосток: ДВПИ, 1978.-С. 130-131.

103. Лосев В.Л. Анализ работы измерителя фазовых флуктуаций. Проблемы развития морского транспорта на Дальнем Востоке Текст. /

104. B.Л.Лосев, Ри Бак Сон // Тез. док. межвуз. научно техн. конференции, ч.2 / т. I. - Владивосток: ДВГМА, - 1997. - С. 36-38.

105. Исследование НЧ шумов планарных полупроводниковых структур Текст.: отчет НИР (окончательный). Владивосток, 1985. - 215 с.

106. Ри Бак Сон. Измерение энергетических спектров флуктуаций амплитуды и частоты (фазы) высокочастотных генераторов Текст. / Ри Бак Сон, В.Л.Лосев // Сборник докладов 41-й Всерос. вузов. НТК ТОВВМУ. -Владивосток: ТОВВМУ, 1998.

107. Ри Бак Сон. Исследование амплитудных и фазовых флуктуаций СВЧ транзисторного усилителя мощности Текст. / Ри Бак Сон, В.А. Ремизов, Ю.А. Чернов // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, 1982. -Вып. 1. -65 с.

108. Ри Бак Сон. Текст. / Ри Бак Сон, Г.Ф. Абрамов, Г.О. Щербанов-ский // Электронная техника. Сер. 1, Электроника СВЧ, - 1977. - Вып. 6.1. C. 111-112.

109. Корнилов С. А. Экспериментальное исследование фликкер-шума в пролётном клистроне с магнитной фокусировкой луча Текст. / В.Л. Лосев, Ри Бак Сон // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ, 1974. -Выпуск 8.-С. 40-50.

110. Ри Бак Сон. Флуктуации амплитуды и фазы петли ФАПЧ с однополосным амплитудным модулятором и генератором сдвига Текст. / Ри Бак Сон // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника, 2006, - № 4. - 0,7 п.л.

111. Ри Бак Сон. Доплеровская РЛС непрерывного действия Текст. / Ри Бак Сон, Д.А. Хлопков // Транспортное дело России. М.: Морские вести России 2006. Специальный выпуск № 6. - С. 178-181.

112. Ри Бак Сон. Судовая когерентно-импульсная и импульсная РЛС // Транспортное дело России. М.: Морские вести России 2006. Специальный выпуск № 6. - С. 181-183.

113. Ри Бак Сон. Флуктуации схемы ГФАПЧ с балансным амплитудным модулятором и генератором сдвига Текст. / Ри Бак Сон, Е.В. Чижикова // Транспортное дело России. М.: Морские вести России 2006. Специальный выпуск № 6. - С. 183-187.

114. Ри Бак Сон. Многокаскадный усилитель на полупроводниковых диодах с компенсатором фазовых шумов Текст. / Ри Бак Сон, Д.А. Хлопков // Транспортное дело России. М.: Морские вести России 2006. Специальный выпуск № 6. - С. 187-188.

115. Ри Бак Сон. Малошумящая схема ЧАПЧ СВЧ автогенератора // Транспортное дело России. М.: Морские вести России 2006. Специальный выпуск № 6. -С.189-191.