Генератор сверхширокополосных шумовых СВЧ колебаний

Привет, Вы узнаете о том , что такое генератор шумовых свч , Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое генератор шумовых свч , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Устройства СВЧ и антенны.

Аннотация: Предложен твердотельный генератор сверхширокополосных шумовых колебаний СВЧ диапазона. Отличительной особенностью генератора является устойчивая работа в условиях потенциально возможного изменения его питающих напряжений. Разработан макет генератора. Экспериментально продемонстрирована генерация шумового сигнала в диапазоне частот от 9 кГц до 5 ГГц с мощностью выходного сигнала 20 мВт и неравномерностью спектральной характеристики по диапазону в пределах 10 дБ.

1. Введение

Среди устройств радиоэлектроники генераторы шума, позволяющие
получать широкополосные и сверхширокополосные шумовые сигналы,
занимают свою устойчивую нишу. Они активно используются в различных областях: от измерительной техники до систем радиоэлектронного
противодействия и радиотехнической маскировки, включая средства активной защиты информативных компонент побочных электромагнитных
излучений электронно-вычислительной техники [1-2]. В последние годы
появляются новые сферы приложения шумовых колебаний, преимущественно в СВЧ-диапазоне, которые связаны с нормативным разрешением
применения широкополосных и сверхширокополосных сигналов в современных системах связи . В зависимости от назначения и, соответственно, от предъявляемых к источникам шума требований, генераторы реализуются как в вакуумном , так и в твердотельном исполнении . Они
могут иметь различные рабочие диапазоны частот и полосы генерируемых
сигналов, отличаться друг от друга величиной неравномерности спектральных характеристик и уровнями мощности выходных сигналов. Наряду с этими характеристиками, современные тенденции развития радиоэлектронных средств выдвигают на передний план и ряд других характеристик, важных с точки зрения практического применения генераторов и
возможности их массового производства. Среди них: энергоэффективность, небольшие массогабаритные характеристики, возможность использования низковольтного питания, дизайн, надежность работы при изменении внешних условий. Последнее свойство связано с наличием широких
зон в пространстве управляющих параметров генератора, обеспечивающих устойчивую генерацию шумовых колебаний при достаточно больших
вариациях параметров от номинальных значений. Из этого свойства вытекает также еще одно, важное с практической точки зрения, следствие –
отсутствие необходимости настройки (подстройки) генератора при подаче
на него рабочих напряжений питания. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Разработка генератора, обеспечивающего надежную работу с требуемыми характеристиками, является целью данной работы.
В докладе предлагается структура генератора сверхширокополосных
шумовых СВЧ колебаний и его практическая реализация, а также обсуждаются результаты экспериментального исследования его типовых режимов работы.

2. Структура и экспериментальный макет генератора

В основе предлагаемого генератора лежит устройство, предложенное в
и предназначенное для активной маскировки побочных электромагнитных излучений и наводок средств электронно-вычислительной техники. Оно состоит из четырех взаимно связанных автоколебательных систем,
каждая из которых представляет собой простейший генератор на биполярном транзисторе, выполняющим функцию активного элемента. Устройство обеспечивает генерацию шумовых колебаний в диапазоне частот 10 кГц – 2 ГГц.
Для реализации, поставленной в работе цели, в структуру предлагаемого генератора, по сравнению с , дополнительно введены еще два генератора. На рис. 1 представлена общая принципиальная схема генератора. В
качестве активного элемента во всех парциальных генераторах используется биполярный транзистор BFP 620. Связь между генераторами осуществляется по принципу «каждый с каждым», образуя, таким образом,
сложную многопетлевую автоколебательную систему.

Рис. 1.Принципиальная схема генератора

Питание коллекторных и базовых цепей всех используемых транзисторов обеспечивается одним источником питания напряжением 5 В через резисторы R1, R2 и R3, R4, соответственно. Ёмкости C2, C3, C4, C5 выполняют функцию элементов обратной связи парциальных генераторов. К выходу генератора (VT5) подключен буферный усилительный каскад DA1, предназначенный для согласования генератора с нагрузкой и улучшения энергетических характеристик генератора.
Рис. 2 демонстрирует макет генератора, выполненный на плате размером 40*25 мм из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,0 мм с использованием микрополосковых линий.

Рис. 2.Фотография макета генератора

3. Эксперимент

При подключении макета генератора к источникам напряжения 5 В (непосредственно генератор) и 12 В (буферный усилитель), на выходе генератора наблюдаются сверхширокополосные шумовые колебания, спектр
мощности которых приведен на рис. 3:
Как следует из представленного спектра, эффективная полоса генерации занимает диапазон частот от 9 кГц до 5 ГГц, причем в полосе частот 9 кГц – 4 ГГц неравномерность спектральной характеристики не превышает 10 дБ. Рис. 4 демонстрирует пример временной реализации генерируемого шумового сигнала для указанного выше режима и функцию распределения его мгновенных значений. При этом, оценка энтропийного коэффициента качества шумового сигнала на выходе генератора дает величину не менее 0,9887. Измеренный уровень мощности выходного сигнала на нагрузке 50 Ом составляет не менее 20 мВт, что соответствует к.п.д. устройства 1,5%:

Рис. 3.Спектр мощности шумовых колебаний на выходе генератора

Рис. 4. Пример временной реализации генерируемого шумового сигнала и функция распределения его мгновенных значений

Важно отметить, что по сравнению с базовым аналогом , в предложенном генераторе удалось существенно увеличить полосу шумового сигнала (до 5 ГГц). Причем, данное свойство имеет эффект наряду с достижением другой поставленной в работе цели – улучшение надежности работы генератора в условиях потенциально возможного изменения, в процессе эксплуатации, величины его напряжения питания. В эксперименте зафиксирован тот факт, что режим генерации сверхширокополосных шумовых колебаний с присущим ему спектром мощности и распределением мгновенных значений сохраняется при изменении номинального напряжения питания генератора в пределах 20% (4-6 В). С другой стороны, описанный выше режим возникает сразу после подачи на генератор напряжения и не требует никакой дополнительной подстройки с помощью входящих в его состав элементов.

4. Заключение

Предложен и реализован в виде экспериментального макета генератор шума, устойчиво генерирующий шумоподобные сигналы в диапазоне частот от 9 кГц до 5 ГГц. При этом, неравномерность спектральной характеристики в указанном диапазоне не превышает 10 дБ, а выходная мощность достигает 20 мВт. Работоспособность генератора сохраняется при изменении питающего напряжения в пределах 20% от номинального значения.
Небольшие габариты генератора, наряду с указанными характеристиками, делают его перспективным для различных приложений в качестве источника сверхширокополосных шумовых сигналов.
Источники финансирования и выражение признательности

Авторы выражают искреннюю признательность и благодарность сотрудникам ФГУП СКБ ИРЭ РАН Соснину Д.В., Квылинскому Ю.Ф. за помощь в проведении экспериментов.

Авторы Иванов В.П.,Максимов Н.А., Панас А.И.

Исследование, описанное в статье про генератор шумовых свч , подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое генератор шумовых свч и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Устройства СВЧ и антенны