Белов Л.А. Устройства формирования СВЧ-сигналов и их компоненты (2010) (1095867), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Фирмы «Есйр!еЬ> [181, кУес1гоп 1пгегпа!юпа!» [17) и некоторые лругие выпускают серийно, наряду с кварцевыми, высокотехнологичные генераторы с микроэлектромеханическими (МЭМС) резонаторами, которые не уступают простым кварцевым по стабильности частоты. ио имеют меньшие размеры и стоимость. Подробнее характеристики таких генераторов рассмотрены в полпараграфе 2.2.5. 2.2.3.
Генераторы с диэлектрическими резонаторами В научно-технической литературе нет однозначно.о определения диэлектрического резонатора (ДР). В общем случае лизлектрическими называют [!5) высоколоброгные резонаторы, выполненные из диэлектрического материала с металлизированиой поверхностью в 60 форме ди.ка.
~осп'.ндпа ~ и парня с го«псла, ьюпс г юбсршщи, отвсрсысем. Ргюнаюры с ви)зрснгпсм отвсрс;нем насывасот коаксн. альными (рис 2,3) даже в 'сх случаях, когда их наружная форма представ:яез собой параллелепипед Некозорые производители обо: значают их аббревиатурои СК (Соахий Кеаопаюг). Ряд фирм используил такую ке аббревиатуру СК для обозначения керамических резонаторов (Сегаш(с Кеьопа2ог) с сосредоточенными параметрами 2.
н С, рассчитанных на пониженные частоты 0,2 1 ГГц. Наряду с ьссталлизированными ДР, в СВЧ-диапазоне используют . Высокодобротные СВЧ резонаторы в виде дисков из лейкосапфнра с . объемными азимутальными волнами высокого порядка (они называются резоназорами типа «шепчусцеи гтшереия -. УеЪ|зрег1щ Сайегу ,' Моде %СзМ), а также сферические ферромагнитные резонаторы из железоиттриевого граната (ЖИГ), размещаемые и управляющем Магнитном поле. Диэлектрические резонаторы диапазона СВЧ работают в режимах ..электрических колебаний без пьезоэффскга. Они имеют преимушества перед кварцевыми и ПАВ-резоназорами благодаря возможности '..
повышения частоты основного резонанса и практическому отсут': ствию эффекта старения, обеспечиваюз лучшие технико-экономические показатели в условиях серийного производства, В генераторах ' ' с ДР на частоте 4 ГГц дос1игнуто значение СПМ фазового шума 5„ вблизи несущей частоты (1О кГц) около !43 дБ Гц, что на 10 — 15 дБ .. ниже, чем у кварцевого генератора с высококачественным уиножите,,лем частоты до указанных значений. рнс. 2.8 Внеснний вни каиксниньиые зиеиеюрнеескис рееанееарав Освоена параметрга ДР— - резонансная частота 2 и эквивалент. ная добротность Д и окрестности этой частоты Кроме то~о.
при выборе резонатора учитыипотся его геометри ~еские размеры (наиболылий наружный размер ДР и зависимости от частотга гв изме- няется в пределах 3 18 мм), относительная диэлектрическая прони- цаемость с используемого материала, температурный коэффициент изменения частоты (ТКЧ), электрическая длина ДР в долях длины волны ().г4 или 122), волновое сопротивление и в месте подключения. Некоторые фирмы -- поставщики ДР указывают также метод нанесе- ния покрытия из олова, серебра или золота на выводы, тепловое сопротивление материала, его удельную плотность, массу, гигроско- пичность, чувствительность к изменению атмосферного давления и механическим воздействиям; чистоту обработки поверхности резо- натора.
Значения основной (наиболее низкой) резонансной частоты ДР составляют 0,15 - 16 ГГц. Наиболее высокие значения добротности Д постижимы при умеренных значениях диэлектрической проницае- мости а (например, добротность резонатора в форме диска, выпол- ненного из материала с а =: 30 на частоте 2 ГГц может достигать 50 000). Поскольку потери в диэлектрике возрастают пропорционально частоте, качество резонатора оценивается значением произведения добротности Д на частотуД, при которой этот параметр измеряется Значения произведения Д фо лежат в интервале (4 —:100)10 ГГц, и лля 4 конкретного материала это произведение постоянно. Значение добро- тности Д существенно уменьшается с изменением температуры в диапазоне от -50 до 100 'С.
Входное сопротивление ДР с повыше- нием частоты проявляет резонансные свойства на высших молах колебаний. Высококачественные днзлектрическзе резонаторы СВЧ-диапазона производят многие фирмы. Отметим электронные адреса сайтов некоторых фирм (см. приложение) . и чги.с1зсогр.сшп, зчзкзч.ес11Р1ек.сош, зьзчзкХохоп11пе.сопй зчзчтк.
Ьего1ек.сош„зчхкзч)аЬаегч)се,сов, зчжзгЛцс( х.сот, ъ зьмг яа(реуйа)зегсогп, зчвзчш1(-ютпП)геп.согп, зчтязч.шзгоп,сов, взчв А)-гес)ьсош, тгзчьч.йцаг1хсогп,сош, взчзмгеао1ес)ипс,сош, зчв и детех.согп, вязче мсо1.сош, зчзьзч.хсопип.сот, мжв гяесггоп.сош, В табл. 2.2 приведены основные' параметры диэлектрических резонаторов велущих производи гелей. 62 11 о резона~ жа Карами~вский йС-фнл'с„ 1 ао, а ос 2 2 1мраасс ~оса рс осы~сс1аоа СВЧосааоасоаа Чааласоа аассоь11с 21обоосас ссс, Р Оссв.овос.а Сыа засы ы 3ГГа1 0,01--3 Отсутствие паразитна резонансов. компактность Сверхвысокая стабильность, высокая стоимость ' '.Дискиз лейкосапфнра (1 —.6) 10 Повыгленнал добротность Диск из керамики с обьемными акустическими волнами (3 о 6) 1О (1: 3) 10' Компактность р:..:Фильтр на ПАВ Ферритоаый Широкое управление частотой за счет изменения магнитного поля (1 —.
2) 10 «!,:,;:,: Микрополосковсий 1--50 Конструктивная простота аа ' Па оптоэлектронной )»':;::,: линии задержки (3 — 5) 1О 1 — 100 Высокая стабильность. сложность конструкции Коаксиальный «!': керамический (0,3 . 5) 10 1,5 — 50 Компактность, высокая стабильность, низкая стоимость 63 Для изготовления ДР применяются диэлектрические материалы Ь':::-со значениями проницаемости от 9 + 0,5 до 98 ь 1. Температурный а:"коэффициент чувствительности частоты (ТКЧ) может принимать : положительные или отрицательные значения в ориентировочных пределах (-4+ р8) )0 г оС, что открывает широкие возьюжности для (~3'- компенсации вариаций частоты автоколебаний при изменении темпе,.
ратуры Типовая модель диэлектрического СВЧ-резонатора — - отрезок ',:.",'.:однородной линии передачи с потерями, короткозамкнутый на одном ;.' конце и нагруженный на емкость связи с автоколебательной схемой с-";,: на другом конце. Преимуществами ДР перед кварцевыми резонаторами, кроме воз,:":::. можности достижения значительно более высоких частот основного :'!::. резонанса, являются отсутствие эффекта старения и гораздо меньшая .:,: чувствительность резонансной частоты к повышению мощности колебаний в резонаторе Это обьясняе.ся отсу,стансы крис,"алли щекой структуры и пьезоэффекта в материале ДР. К нс.достаткам высоходобр<лных ДР относится увеличение постоянной времени колебательной системы.
в результа~е чего длительность переходного процесса при электронной перестройке частоты возрастает ло десятков микросекунд, что, в принципе, несущественно для источников опорных колебаний с фиксированной частотой. Для управления значением резонансных частот в небольших пределах ~до 3 'Ъ) применяются механические регуляторы в виде мел аллизированных или диэлектрических настроечных винтов, размещаемые вблизи ДР, электронные управляющие элементы (варикапы) связаны с ДР общей линией передачи.
В качестве активного элемента генератора с ДР могут применяться кремниевые биполярные гезеротранзисторы (НВТ), полевые транзисторы с высокой подвижностью электронов (НЕМТ, РНЕМТ), диоды Ганна или лавинно-пролетные диоды бЛПД), Для повышения энергетического КПД и снижения уровня паразитных составляющих удвоенной частоты в качестве активных элементов применяются двухталтные автоколебательные схемы (Рца)з-рцаЬ). Генераторы колебаний СВЧ-диапазона с ДР (Е)1е)ессг)с Кехопа2ог ОясзПагог — )ЖО) различаются способами стабилизации частоты и управления частотой, конструктивным исполнением, активным элементом ~рис 2.9).
Рис. КК Каассн$нивииа генераторов с анзиеигрнчесиими резонаторами Ав.он~иные ген:раюры (Ргсс йш:л~п1, 1й) фо1'чнрукн гш билы~ыс 1ю частоте ко ~сбання с лсопрсдс.инной начальной факй! Генераторы с фазовой синхронизацией частоты (Ргег)пенсу Еосйсй ..Я.) вклю ~лют в себя г енератор, управляемый напра кеннем (ГУН), с ' ДР н встроенную систему фазовой автоподстройки частоты с внут::::ренним (!щеша1 Ке(егепсе — — !К) ю и внешним (Ехгегпа! КеГегепсе ,- ЕК) опорным генерапэром (ОГ) прн фиксированных значениях коэф;.
фициентов деления и частоты сравнения. В генераторах с фиксированной насэройкой (Р1хед Топай!е . ГТ) частота автоколебанин = опрелеляется резонансной частотой ДР ф~ с учетом полного сопро; тивления колебательной системы В генераторах с цифровым управ:; лением (ГЭ)рта! Топай!е - 0Т) предусмотрена возможность уста' новки частоты и коррекции ее изменения в шираком ишервале .
температур. С этой целью в состав схемы ГУН с ДР включают датчик . температуры, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и систему авторегуэирования. Считают [9), что в линейном приближении зависящая от частоты составляющая фазового шума автоколебаний 5 (Е) обратно пропорциональна квадрату эквивалентной добротности Д! колебательной ' системы; где л'о — фактор шума активного элемента; к - постоянная Больцмана; Т вЂ” абсолютная температура; Рг — мощность генератора.
Увеличение добротности приводит к возрастанию потерь в резонаторе. Значение Д( уменьшается при увеличении связи ~енератора с ДР. поэтому снижение шумов возможно лишь для маломощных генераторов с достаточно малой исходной нестабильностью часготы. На рис. 2. 10 показан вариант принципиальной схемы микрополоскового генератора с ДР [!51. Активный элемент автогенератора с ДР может быть любой, на схеме рис. 2.10 показан полевой транзистор (ПТ). Связь ДР с )енератором обеспечивает микрополосковая линия (МПЛ), вблизи одного конца которой располагается ДР, а к другому концу црнсоелинен согласованный резистор Уо.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
