Отзыв ведущей организации (Диапазонные RC-автогенераторы гармонических колебаний)

УТВЕРЖДАЮ Председатель научно-технического совета АО «НПК «СПП», доктор технических наук, профессор, РФ ОТЗЫВ ведущей организации на диссертационную работу Дроздовой Елены Михайловны «Диапазонные КС-генераторы гармонических колебаний», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.04 — «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения» Диссертационная работа Е.М.Дроздовой посвящена разработке инженерных методов проектирования по заданным требованиям к режимным и флуктуационным характеристикам нескольких классов КС-автогенераторов почти гармонических колебаний, как работающих на фиксированных частотах, так и управляемых по частоте напряжением.

Такие КС-автогенераторы (КС-АГ) в интегральном исполнении широко используются в телекоммуникационных и измерительных приборах, в медицинской технике, в сенсорных и спутниковых системах. Генерируемые частоты в зависимости от приложения варьируются от единиц кГц ло единиц и сотен МГц. Не имея в своем составе колебательного контура, они, тем не менее, позволяют формировать колебания без использования индуктивных компонентов. Это достоинство особенно существенно при решении задач построения КС-АГ, работающих на достаточно низких частотах, где массогабаритные показатели автогенераторов с индуктивными компонентами оказываются неприемлемыми. Другим важным достоинством КС-АГ является возможность получения значительно большей перестройки по частоте автоколебаний при изменении управляющих частотой емкостей по сравнению с !.С-автогенераторами.

Таким образом, основными преимуществами КС-автогенераторов являются относительно низкая стоимость, простота исполнения, малые габариты и широкий диапазон перестройки. Развитие инженерных методов проектирования КС-АГ и разработка рекомендаций по построению малогабаритных, экономичных источников колебаний с заранее прогнозируемыми уровнями шумов в широкой полосе частот представляется весьма актуальным и практически значимым направлением научных исследований. Диссертационная работа состоит из четырех разделов, введения и закпочения. Во введенигг представлена краткая история развития методов расчета и практических приложений КС-АГ.

Приведен обзор публикаций по разработкам и исследованиям таких автогенераторов. Обоснована необходимость разработки методов проектирования с учетом обеспечения заданных технических характеристик и прогнозируемых уровней фазовых и амплитудных шумов. Обращено внимание на отсутствие публикаций в отечественной и зарубежной литературе, посвященных корректному решению таких задач. Обоснована актуальность работы и поставлены задачи исследований. Раздел 1 посвящен изложению разработанного метода расчета режимных и флуктуационных характеристик однокольцевых КС-АГ, который представляет собой распространение метода укороченных символических уравнений С.И.Евтянова на решение задач исследования автогенераторов почти гармонических колебаний с нерезонансными цепями обратных связей. Получены достаточно простые соотношения для расчета спектральных плотностей мощности (СПМ) фазовых (ФМ) и амплитудных (АМ) шумов с учетом широкополосных источников шумов цепи обратной связи и внутренних источников шумов биполярных транзисторов.

Показано, что основной вклад в СПМ ФМ шумов ВС-АГ вносят тепловые шумы цепи обратной связи. В этом же разделе выполнен сравнительный анализ нескольких схем В.С-АГ с различными схемами цепей положительной обратной связи. Показано, что при заданной частоте и амплитуде автоколебаний лучшим по сочетанию уровня нелинейных искажений и СПМ ФМ шумов является автогенератор с мостом Вина. Для КС-АГ с мостом Вина проведен анализ чувствительности режимных и флуктуационных характеристик к изменению параметров схемы. Предложенный метод проверен компьютерным моделированием в среде АОЯ2008. Во втором разделе разработанный метод расчета режимных и флуктуационных характеристик распространен на исследование двухкольцевых В.С-АГ с режекторным фильтром в цепи отрицательной обратной связи и амплитудным ограничителем в цепи положительной обратной связи.

Получены соотношения для расчета СПМ ФМ и АМ шумов КС-АГ с учетом аддитивных источников тепловых шумов цепей обратных связей. Показано, что при равенстве частот и амплитуд автоколебаний КС-автогенератор с режекторным фильтром в виде двойного Т- моста работает с ббльшим запасом по самовозбуждению и имеет примерно на 5 дБн/Гц более низкий уровень ФМ шумов, чем автогенератор с мостом Вина. Результаты, полученные во втором разделе, проверены компьютерным моделированием и экспериментально. В области отстроек, превышающих 100 Гц от несущей частоты в 1 МГц, результаты измерения режимных и флуктуационных характеристик от прогнозируемых отличаются не более чем на 5;о.

В третьем разделе проведено исследование режимных и флуктуационных характеристик однокольцевого КС-АГ с мостом Вина„ дополненного цепью автоматической регулировки амплитуды 1АРА). Проведен подробный расчет каждого функционального узла, входящего в систему АРА и оценены вклады аддитивных источников шумов в общий уровень СПМ ФМ шумов системы. Показано, что основным источником СПМ ФМ шумов в предложенной системе являются тепловые шумы цепи обратной связи.

Приведены результаты как моделирования автогенератора с АРА в среде АРЯ, так и экспериментального исследования, причем результаты экспериментальных данных отличаются от результатов расчетов не более чем на 5'.4. В четвертом разделе метод, разработанный в разделах 1 и 2, обобщен и использован для исследования КС-генераторов, управляемых по частоте напряжением (КС-ГУН). Проведен сравнительный анализ двух КС-ГУН.

Показано, что ГУН с режекторным фильтром во всем диапазоне перестройки имеет более низкий уровень нелинейных искажений и на 5 дБн/Гц более низкий уровень СПМ ФМ шумов, чем ГУН с мостом Вина. В заключении кратко перечислены полученные результаты. В качестве основных результатов работы можно выделить следующие. 1. Разработан метод расчета режимных и флуктуационных характеристик КС- автогенератов, основанный на распространении метода укороченных символических уравнений С.И.Евтянова на автоколебательные системы с нерезонансными цепями обратной связи. 2.

Получены формулы для расчета и анализа СПМ естественных ФМ и АМ шумов КС-автогенераторов, позволяющие быстро и эффективно производить инженерные расчеты. 3. Исследованы вклады источников аддитивных шумов цепей обратных связей, активного прибора, функциональных узлов системы АРА и цепей управления частотой в общий уровень СПМ ФМ шумов КС-автогенераторов, что упрощает выделение доминирующих источников шумов при проектировании автогенераторов.

4. Проведен сравнительный анализ нескольких вариантов построения КС- автогенераторов по совокупности режимных и флуктуационных характеристик, на основе которого выбираются наиболее подходящие варианты схем для решения конкретных задач. 5. Компьютерным моделированием и экспериментальными исследованиями доказана применимость предложенного метода для инженерных расчетов. К результатам, имеющим практическую значимость, следует отнести: ° разработку нового инженерного метода расчета КС-автогенераторов с учетом совокупности требований, включающих требования к уровню фазовых шумов; ° разработку и исследования схемы двухкольцевого КС-автогенератора с полосно-заграждающим фильтром, позволяющую увеличить рабочий запас по самовозбуждению и амплитуду колебаний при допустимом уровне нелинейных искажений; ° разработку схемы ГУН с повышенной стабильностью амплитуды в широком диапазоне перестройки частоты.

° разработку проектов в среде А1)Я, позволяющих довести проектирование КС-автогенераторов до практической реализации устройств. Результаты диссертационной работы могут быть рекомендованы к использованию на предприятиях приборостроения и радиопромышленности РФ, занимающихся проектированием современных малогабаритных, экономичных устройств с источниками колебаний в интегральном и гибридном исполнении, измерительных приборов для обработки сигналов, медицинской техники. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре Формирования и обработки радиосигналов при чтении соответствующих разделов учебных курсов для студентов Радиотехнического факультета НИУ «МЭИ», при курсовом проектировании, выполнении бакалаврских и магистерских работ, о чем имеется акт о внедрении.

Материалы диссертации опубликованы в 1О печатных работах и апробированы на ряде Международных и Российских научных семинаров, и конференций. Автореферат достаточно полно отражает содержание диссертации. Необходимо отметить и несколько недостатков диссертации. 1, В работе при оценке СПМ ФМ шумов КС-автогенераторов не учитываются источники фликерных шумов активных приборов. Без учета этих источников шумов сравнительный анализ не может быть полным. 2. В описании проведенных экспериментов отсутствует перечень используемого измерительного оборудования и блок-схема измерений. 3.

В обосновании выбора исследованных режекторных фильтров отсутствуют соотношения, описывающие их математические модели. 4. В работе нет сведений о вкладе шумов генераторов тока в цепях эмиттеров дифференциального каскада. 5. В тексте работы имеются неточности в подписях к рисункам. Перечисленные замечания не влияют на общую положительную оценку работы, результаты которой имеют важное научное и практическое значение. Диссертация Дроздовой Е.М. является законченной научно-квалификационной работой, в которой решена важная задача исследования режимных и флуктуацио нных характеристик широкодиапаз они ых экономичных, малогабаритных источников гармонических колебаний.

Полученные в ней результаты являются существенным вкладом в развитие методов проектирования КС-генераторов, работающих в широкой полосе частот с заданными показателями качества. Представленная диссертационная работа удовлетворяет требованиям, предъявляемым В А К РФ к кандидатским диссертациям, соответствует п.9 Положения о присуждении ученых степеней, предъявляемым к диссертациям на соискание ученой степени кандидата технических наук, а ее автор ДРОЗДОВА Елена Михайловна заслуживает присуждения ученой степени кандидата .