RU2421876C1 - Generation method of chaotic super-high-frequency pulses - Google Patents

Generation method of chaotic super-high-frequency pulses Download PDF

Info

Publication number
RU2421876C1
RU2421876C1 RU2010104116/09A RU2010104116A RU2421876C1 RU 2421876 C1 RU2421876 C1 RU 2421876C1 RU 2010104116/09 A RU2010104116/09 A RU 2010104116/09A RU 2010104116 A RU2010104116 A RU 2010104116A RU 2421876 C1 RU2421876 C1 RU 2421876C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chaotic
frequency
signal
microwave
oscillator
Prior art date
Application number
RU2010104116/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Валерьевич Гришин (RU)
Сергей Валерьевич Гришин
Юрий Павлович Шараевский (RU)
Юрий Павлович Шараевский
Евгений Николаевич Бегинин (RU)
Евгений Николаевич Бегинин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского"
Priority to RU2010104116/09A priority Critical patent/RU2421876C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2421876C1 publication Critical patent/RU2421876C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: non-linear passive element having inverse dynamic characteristic, frequency-selective element and variable attenuators are introduced to feedback circuit of self-oscillator of chaotic SHF signals; self-oscillator is tuned to generation mode of chaotic SHF signal with power level which is higher than threshold level of non-linear passive element; frequency bandwidth of frequency-selective element is chosen so that suppression level of spectrum components of signal of low power level relative spectrum components of high power level is constant within the whole bandwidth, and following period of chaotic SHF pulses is controlled by the change of attenuation value of attenuators. ^ EFFECT: generation of periodic sequence of chaotic SHF pulses with controlled value of their following period. ^ 7 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и передаче информации и может быть использовано в коммуникационных системах связи для передачи информационных сообщений на основе использования хаотических сверхвысокочастотных (СВЧ) сигналов.The invention relates to radio engineering and information transfer and can be used in communication communication systems for transmitting information messages based on the use of chaotic microwave (microwave) signals.

Известен способ генерирования электромагнитных шумовых колебаний, основанный на использовании в схеме генератора шума охваченных цепью обратной связи линейного и нелинейного усилителей, представляющих собой лампы бегущей волны и названных так условно в соответствии с тем режимом, в котором они работали: линейный усилитель - в режиме почти линейного усиления, нелинейный усилитель - в существенно нелинейном режиме на падающем участке амплитудной характеристики, т.е. на участке с отрицательной крутизной. Наличие падающего участка на амплитудной характеристике нелинейного усилителя приводит к тому, что генератор превращается в генератор шума, в котором отсутствуют какие-либо дополнительные внешние источники шумового сигнала, а режим генерации электромагнитных шумовых колебаний осуществляется за счет собственной динамики автоколебательной системы (см. А.С. № 1125735, МПК Н03В 29/00).There is a method of generating electromagnetic noise vibrations, based on the use in the circuit of the noise generator of a linear and nonlinear amplifiers covered by a feedback circuit, which are traveling-wave lamps and named so conditionally in accordance with the mode in which they worked: the linear amplifier is in almost linear mode amplification, non-linear amplifier - in a substantially non-linear mode on the falling section of the amplitude characteristic, i.e. on a plot with negative slope. The presence of a falling section on the amplitude characteristic of a nonlinear amplifier leads to the fact that the generator turns into a noise generator in which there are no additional external sources of noise signal, and the mode of generation of electromagnetic noise vibrations is carried out due to the self-dynamics of the self-oscillating system (see A.C. No. 1125735, IPC Н03В 29/00).

Известен другой способ генерирования широкополосных СВЧ хаотических сигналов, при котором осуществляют последовательное усиление сигнала по меньшей мере двумя усилительными каскадами, первый из которых работает в режиме малого усиления, а второй - в режиме нелинейного усиления сигналов, ограничивают сигнал после усиления в третьем усилительном каскаде, который работает в режиме ограничения, ответвляют часть сигнала после ограничения в нагрузку, а на первый из усилительных каскадов подают оставшуюся после ответвления часть сигналов. Генератор содержит первый и второй усилительные каскады, каскад ограничения, выполненный в виде третьего усилительного каскада, и микрополосковый ответвитель (см. патент на изобретение РФ № 2327278, МПК Н03В 29/00).There is another method for generating broadband microwave chaotic signals, in which the signal is sequentially amplified by at least two amplifier stages, the first of which operates in low gain mode, and the second in nonlinear signal amplification mode, limit the signal after amplification in the third amplifier stage, which operates in the limiting mode, a part of the signal branches off after the limitation to the load, and the remaining part of the signals is fed to the first of the amplification stages. The generator contains the first and second amplification stages, the restriction stage, made in the form of a third amplification stage, and a microstrip coupler (see RF patent No. 2327278, IPC Н03В 29/00).

Недостатком указанных выше способов является отсутствие в рассматриваемых устройствах режима генерации хаотических СВЧ-импульсов.The disadvantage of the above methods is the absence in the considered devices of the mode of generation of chaotic microwave pulses.

Известен также способ генерации хаотических радиоимпульсов большой мощности для прямохаотических систем связи, включающий введение внешнего СВЧ радиоимпульса в цепь обратной связи СВЧ клистронного автогенератора с запаздывающей обратной связью, автогенератор настраивают на максимум хаотической мощности в автономном режиме, внешний СВЧ радиоимпульс выбирают малой мощности, подбирают его амплитуду и частоту до момента резкого падения хаотической мощности в течение длительности радиоимпульса (см. патент на изобретение РФ № 2349027, МПК H03K 3/84).There is also known a method for generating high-power chaotic radio pulses for direct chaotic communication systems, including introducing an external microwave radio pulse into the feedback circuit of a microwave klystron oscillator with delayed feedback, the oscillator is tuned to maximum chaotic power in an autonomous mode, an external microwave radio pulse is selected at low power, and its amplitude is selected and frequency until a sharp drop in chaotic power during the duration of the radio pulse (see patent for the invention of the Russian Federation No. 2349027, IPC H 03K 3/84).

Недостатком указанного способа является введение внешнего СВЧ-радиоимпульса для генерации хаотических СВЧ-импульсов.The disadvantage of this method is the introduction of an external microwave pulse to generate chaotic microwave pulses.

Задача предлагаемого изобретения заключается в автономной (без внешнего сигнала) генерации периодической последовательности хаотических СВЧ-импульсов с управляемой величиной периода следования импульсов.The task of the invention is to autonomously (without an external signal) generate a periodic sequence of chaotic microwave pulses with a controlled value of the pulse repetition period.

Технический результат заключается в подавлении мгновенных значений мощности хаотического СВЧ-сигнала, уровень которых ниже порога нелинейного устройства, обладающего обратной динамической характеристикой, в пропускании этим устройством только пиковых значений мощности хаотического СВЧ-сигнала, уровень которых выше порога, в частотной фильтрации спектральных компонент хаотического СВЧ-сигнала (частот автомодуляции) частотно-избирательным устройством, что приводит к их пассивной синхронизации и к генерации хаотических СВЧ-импульсов, а также в управлении периодом следования хаотических СВЧ-импульсов с помощью изменения мощности сигнала в цепи обратной связи автогенератора.The technical result consists in suppressing instantaneous values of the power of a chaotic microwave signal, the level of which is below the threshold of a nonlinear device with an inverse dynamic characteristic, in letting this device pass only the peak values of the power of a chaotic microwave signal, whose level is above the threshold, in the frequency filtering of the spectral components of the chaotic microwave -signal (self-modulation frequencies) by a frequency-selective device, which leads to their passive synchronization and to the generation of chaotic microwave pulses c, as well as in controlling the repetition period of chaotic microwave pulses by changing the signal power in the feedback circuit of the oscillator.

Поставленная задача решается тем, что в способе генерации хаотических сверхвысокочастотных импульсов, включающем введение в цепь обратной связи автогенератора хаотических сверхвысокочастотных сигналов нелинейного пассивного элемента, обладающего обратной динамической характеристикой, частотно-избирательного элемента и переменных аттенюаторов, согласно решению автогенератор настраивают на режим генерации хаотического сверхвысокочастотного сигнала с уровнем мощности выше порогового уровня нелинейного пассивного элемента, ширину полосы частот частотно-избирательного элемента выбирают так, чтобы уровень подавления спектральных компонент сигнала малого уровня мощности относительно спектральных компонент большого уровня мощности был постоянным во всей полосе, а изменением величины ослабления аттенюаторов регулируют период следования хаотических сверхвысокочастотных импульсов.The problem is solved in that in a method for generating chaotic microwave pulses, which includes introducing a nonlinear passive element with an inverse dynamic characteristic, a frequency-selective element and variable attenuators into the feedback circuit of a chaotic microwave signal, according to the solution, the oscillator is tuned to a chaotic microwave signal generation mode with a power level above the threshold level of a nonlinear passive element, width at baseband frequency-selective element is selected so that the level of suppression of the spectral components of relatively small power level of the spectral components of a large signal power level was constant during the entire band, and change the amount of attenuation of attenuators controlled repetition period of chaotic microwave pulses.

Способ может быть реализован на основе кольцевого автогенератора хаоса и нелинейного элемента с обратной динамической характеристикой, имеющего разное конструктивное исполнение. В качестве генератора хаоса в диапазоне СВЧ могут быть использованы кольцевые автогенераторы на основе как вакуумных, так и твердотельных усилителей мощности, в которых хаотизация СВЧ-сигнала осуществляется либо за счет нелинейности активного элемента, либо за счет нелинейности пассивного элемента. В качестве нелинейного элемента с обратной динамической характеристикой в диапазоне СВЧ может быть использована нелинейная линия передачи на магнитостатических волнах или система на ее основе, получившие в литературе название «усилитель отношения сигнал/шум» или «шумоподавитель» (см. патент США № 4283692, МПК Н01Р 1/23; А.С. СССР № 1434515, МПК Н01Р 1/23; патент на полезную модель РФ № 41550, МПК Н01Р 1/23; патент США № 5307516, МПК Н04В 001/26; патент на изобретение РФ № 2281587, МПК Н01Р 1/23). Особенностью нелинейного элемента с обратной динамической характеристикой является подавление спектральных компонент хаотического сигнала, уровень мощности которых ниже порога начала нелинейного режима работы элемента, и пропускание спектральных компонент хаотического сигнала, уровень мощности которых выше порога (Шараевский Ю.П., Гришин B.C., Гурзо В.В., Дерунов А.В., Шахат А.А. Взаимодействие регулярных и шумовых сигналов в нелинейной линии передачи на магнитостатических волнах. // Радиотехника и электроника. 1995. Т. 40, № 7. С.1064-1068).The method can be implemented on the basis of an annular chaos oscillator and a nonlinear element with inverse dynamic characteristic having a different design. As a chaos generator in the microwave range, ring oscillators based on both vacuum and solid-state power amplifiers can be used in which the microwave signal is randomized either due to the nonlinearity of the active element or due to the nonlinearity of the passive element. As a nonlinear element with an inverse dynamic characteristic in the microwave range, a nonlinear magnetostatic wave transmission line or a system based on it can be used in the literature as “signal-to-noise ratio amplifier” or “noise suppressor” (see US Patent No. 4283692, IPC) Н01Р 1/23; AS USSR No. 1434515, IPC Н01Р 1/23; utility model patent of the Russian Federation No. 41550, IPC Н01Р 1/23; US patent No. 5307516, IPC Н04В 001/26; patent for the invention of the Russian Federation No. 2281587 IPC Н01Р 1/23). A feature of a nonlinear element with an inverse dynamic characteristic is the suppression of the spectral components of a chaotic signal whose power level is below the threshold of the onset of the nonlinear operation of the element, and the transmission of spectral components of a chaotic signal whose power level is above the threshold (Sharaevsky Yu.P., Grishin BC, Gurzo V. V., Derunov A.V., Shakhat A.A. Interaction of Regular and Noise Signals in a Nonlinear Transmission Line on Magnetostatic Waves // Radio Engineering and Electronics. 1995. V. 40, No. 7. S.1064-1068).

Предлагаемый способ поясняется чертежами, где на фиг.1 показана блок-схема кольцевого автогенератора хаоса с шумоподавителем на МСВ, на фиг.2 приведены зависимости выходной мощности (Рвых) от входной мощности (Рвх) нелинейной линии задержки на МСВ и шумоподавителя на МСВ, на фиг.3 - шумоподавители на МСВ различного типа: а) «микрополосковая линия передачи - ферромагнитная пленка»; б) «резонансная линия передачи - ферромагнитная пленка»; на фиг.4 - спектрограммы и временные реализации хаотических СВЧ-сигналов на выходе автономного генератора хаоса на основе транзисторных (твердотельных) усилителей мощности с шумоподавителем на ПМСВ типа «микрополосковая линия передачи - ферромагнитная пленка», на фиг.5 - спектрограммы и временные реализации хаотических СВЧ-импульсов на выходе автономного генератора хаоса на основе клистронных (вакуумных) усилителей мощности с шумоподавителем на ПМСВ типа «микрополосковая линия передачи - ферромагнитная пленка», на фиг.6 - спектрограммы и временные реализации хаотических СВЧ-импульсов на выходе автономного генератора хаоса на основе транзисторных (твердотельных) усилителей мощности с шумоподавителем на обратных объемных МСВ (ООМСВ) типа «резонансная линия передачи - ферромагнитная пленка».The proposed method is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a block diagram of an annular chaos oscillator with a noise suppressor on the MCB, and Fig. 2 shows the dependences of the output power ( Pout ) on the input power ( Pinch ) of the nonlinear delay line on the MCB and the squelch on the MCB , figure 3 - noise suppressors on the MSV of various types: a) "microstrip transmission line - ferromagnetic film"; b) "resonant transmission line is a ferromagnetic film"; figure 4 - spectrograms and temporal implementation of chaotic microwave signals at the output of an autonomous chaos generator based on transistor (solid-state) power amplifiers with noise suppressor on PMSV type "microstrip transmission line - ferromagnetic film", figure 5 - spectrograms and temporal implementation of chaotic Microwave pulses at the output of a stand-alone chaos generator based on klystron (vacuum) power amplifiers with noise suppressor on PMSV type "microstrip transmission line - ferromagnetic film", Fig.6 - spectrograms time realizations of random microwave pulses at the output of the autonomous chaos generator based transistor (solid state) of power amplifiers with noise reduction on backward volume MSW (BVMSW) type "resonant transmission line - ferromagnetic film."

Позициями на чертежах обозначены:The positions in the drawings indicate:

1, 6 - СВЧ-усилители мощности;1, 6 - microwave power amplifiers;

2 - частотно-избирательный элемент;2 - frequency selective element;

3 - направленный ответвитель;3 - directional coupler;

4, 7 - переменные аттенюаторы;4, 7 - variable attenuators;

5 - нелинейная линия задержки на МСВ;5 - nonlinear delay line on the MSW;

8 - шумоподавитель на МСВ;8 - noise suppressor on the MSV;

9 - динамическая характеристика нелинейной линии задержки на МСВ;9 - dynamic characteristic of a nonlinear delay line on the MSW;

10 - динамическая характеристика шумоподавителя на МСВ;10 - dynamic characteristic of the noise canceler on the MSV;

11 - металлический экран;11 - a metal screen;

12 - поликоровая подложка;12 - polycrust substrate;

13 - ферритовая пленка;13 - ferrite film;

14 - микрополоска;14 - microstrip;

15, 16 - входной и выходной микрополосковые элементы связи резонатора с трактом;15, 16 - input and output microstrip communication elements of the resonator with the path;

17 - микрополосковый резонатор.17 - microstrip resonator.

Суть способа заключается в том, что в цепь обратной связи кольцевого СВЧ-автогенератора, работающего в режиме автономной генерации хаотического СВЧ-сигнала, вводится дополнительный нелинейный элемент, обладающий обратной динамической характеристикой 10. Подбирая коэффициент усиления кольцевого СВЧ-автогенератора таким, чтобы уровень мощности генерируемого хаотического СВЧ-сигнала был выше порогового уровня нелинейного пассивного элемента с обратной динамической характеристикой 10, осуществляем подавление мгновенных значений мощности хаотического СВЧ-сигнала, уровень которых ниже порога нелинейного устройства, и выделяем только пиковые значения мощности хаотического СВЧ-сигнала, уровень которых выше порога. Это приводит к генерации во временной области хаотических СВЧ-импульсов. Одновременно с этим подбираем ширину полосы частот частотно-избирательного элемента 2 такую, чтобы выделить в частотной области определенное число спектральных компонент, соответствующих частотам автомодуляции хаотического СВЧ-сигнала, для которых отношение «большой сигнал/малый сигнал» является постоянным в данной полосе частот. В этом случае нелинейный фазовый сдвиг, соответствующий пиковым значениям мощности хаотического СВЧ-сигнала, является практически одинаковым для каждого из выделенных пиковых значений. В частотной области это приводит к установлению постоянного фазового сдвига между спектральными компонентами сигнала, частотный интервал между которыми есть величина, обратная периоду следования импульсов. Возникновение во временной области СВЧ-импульсов и периодичность их следования есть результат совместного действия обратной динамической характеристики нелинейного пассивного элемента 10 и частотной фильтрации частотно-избирательного элемента 2, приводящих к пассивной синхронизации фаз спектральных компонент хаотического СВЧ-сигнала. Значение частот автомодуляции зависит от уровня мощности хаотического СВЧ-сигнала, поэтому изменение величины ослабления в цепи обратной связи с помощью аттенюаторов 4, 7 приводит к изменению уровня мощности хаотического СВЧ-сигнала и, как следствие этого, к изменению периода следования хаотических СВЧ-импульсов. Управление периодом следования хаотических СВЧ-импульсов может быть осуществлено в определенных пределах изменения уровня мощности хаотического СВЧ-сигнала, соответствующего границам области синхронизации фаз его спектральных компонент (частот автомодуляции).The essence of the method lies in the fact that an additional nonlinear element with an inverse dynamic characteristic 10 is introduced into the feedback circuit of the ring microwave oscillator operating in the autonomous generation of chaotic microwave signal 10. Selecting the gain of the ring microwave oscillator so that the power level of the generated chaotic microwave signal was above the threshold level of a nonlinear passive element with inverse dynamic characteristic 10, we suppress instantaneous values powerfully ti chaotic microwave signal whose level is below the threshold of the nonlinear device, and select only the peak power value of the chaotic microwave signal whose level is above the threshold. This leads to the generation of chaotic microwave pulses in the time domain. At the same time, we select the frequency bandwidth of the frequency-selective element 2 such that a certain number of spectral components corresponding to the self-modulation frequencies of the chaotic microwave signal, for which the “large signal / small signal” ratio is constant in this frequency band, are allocated in the frequency domain. In this case, the nonlinear phase shift corresponding to the peak values of the power of the chaotic microwave signal is almost the same for each of the selected peak values. In the frequency domain, this leads to the establishment of a constant phase shift between the spectral components of the signal, the frequency interval between which is the reciprocal of the pulse repetition period. The occurrence in the time domain of microwave pulses and the frequency of their repetition is the result of the combined action of the inverse dynamic characteristics of the nonlinear passive element 10 and the frequency filtering of the frequency-selective element 2, leading to passive phase synchronization of the spectral components of the chaotic microwave signal. The value of the self-modulation frequencies depends on the power level of the chaotic microwave signal, therefore, a change in the attenuation in the feedback circuit using attenuators 4, 7 leads to a change in the power level of the chaotic microwave signal and, as a consequence, to a change in the repetition period of chaotic microwave pulses. The control period of the sequence of chaotic microwave pulses can be carried out within certain limits of the change in the power level of the chaotic microwave signal corresponding to the boundaries of the phase synchronization region of its spectral components (self-modulation frequencies).

Способ был реализован с помощью устройства, изображенного на фиг.1.The method was implemented using the device depicted in figure 1.

Устройство содержит последовательно соединенные СВЧ-усилитель мощности 1, частотно-избирательное устройство 2, направленный ответвитель 3, переменный аттенюатор 4, нелинейную линию задержки на МСВ 5, СВЧ усилитель мощности 6, переменный аттенюатор 7 и шумоподавитель на МСВ 8, соединенный с входом СВЧ усилителя мощности 1.The device comprises serially connected microwave power amplifier 1, frequency selective device 2, directional coupler 3, variable attenuator 4, non-linear delay line to the MCB 5, microwave power amplifier 6, variable attenuator 7 and a noise canceler on the MCB 8 connected to the input of the microwave amplifier power 1.

Для демонстрации генерации периодической последовательности хаотических СВЧ-импульсов в качестве генератора хаоса был выбран кольцевой СВЧ-автогенератор, в цепи обратной связи которого использовалась нелинейная линия задержки на МСВ 9. Хаотическая динамика данного автогенератора обусловлена стохастической автомодуляцией тепловыми спиновыми волнами магнитостатической волны, возбуждаемой на частоте сигнала генерации (Демидов В.Е., Ковшиков Н.Г. Механизм возникновения и стохастизации автомодуляции интенсивных спиновых волн. // ЖТФ. 1999. Т. 69, № 8. С.100-103). Данный механизм хаотизации сигнала связан с параметрическим возбуждением магнитостатической волной тепловых спиновых волн (параметрические процессы первого порядка) и с обратным влиянием последних на МСВ. При этом хаотизация СВЧ-сигнала может наблюдаться с линией задержки как на поверхностной МСВ, так и на объемных МСВ (Гришин С.В., Гришин B.C., Храмов А.Е., Шараевский Ю.П. Генерация широкополосного хаотического сигнала в автоколебательной системе с нелинейной линией передачи на магнитостатических волнах. // ЖТФ. 2008. Т. 78, № 5. С.89-98). Для наиболее часто используемых на практике ферритовых пленок с намагниченностью насыщения ~1760 Гс параметрические процессы первого порядка наблюдаются в диапазоне частот до 4,9 ГГц - в случае возбуждения ПМСВ, до 3,2 ГГц - в случае возбуждения ОМСВ, а при металлизации одной из сторон пленки в диапазоне частот до 9,8 ГГц в случае возбуждения ПМСВ (см. А.В.Вашковский, B.C.Стальмахов, Ю.П.Шараевский «Магнитостатические волны в электронике сверхвысоких частот». Изд-во Саратовского университета, 1993). В качестве СВЧ-усилителей мощности 1, 6 в кольцевом автогенераторе использовались как транзисторные, так и клистронные усилители мощности, работающие в малосигнальном режиме и служащие, в основном, для компенсации потерь СВЧ-сигнала в цепи обратной связи. При этом параметры обоих усилителей выбирались таким образом, чтобы рабочая полоса частот усилителей приходилась на диапазон частот существования параметрических процессов первого порядка МСВ в ферритовой пленке 13 и совпадала с полосой частот частотно-избирательного элемента 2 автогенератора, а уровень мощности насыщения каждого из СВЧ-усилителей 1, 6 был выше порога возникновения нелинейного участка на динамических характеристиках линии задержки 9 и шумоподавителя на МСВ 10.To demonstrate the generation of a periodic sequence of chaotic microwave pulses, a ring microwave oscillator was chosen as the chaos generator, in the feedback circuit of which a nonlinear delay line was used on MSW 9. The chaotic dynamics of this oscillator is due to stochastic self-modulation by thermal spin waves of a magnetostatic wave excited at the signal frequency generation (Demidov V.E., Kovshikov N.G. Mechanism of the emergence and stochastization of self-modulation of intense spin waves. // ZhTF. 1999 T. 69, No. 8. S.100-103). This mechanism of signal randomization is associated with the parametric excitation of the thermal spin waves by the magnetostatic wave (first-order parametric processes) and with the inverse effect of the latter on the MSW. In this case, the chaotization of the microwave signal can be observed with a delay line both on the surface MSW and on the bulk MSW (Grishin S.V., Grishin VS, Hramov A.E., Sharaevsky Yu.P. Generation of a broadband chaotic signal in a self-oscillating system with nonlinear transmission line on magnetostatic waves. // ZhTF. 2008. T. 78, No. 5. P.89-98). For the ferrite films most commonly used in practice with saturation magnetization of ~ 1760 G, first-order parametric processes are observed in the frequency range up to 4.9 GHz - in the case of excitation of MSSW, up to 3.2 GHz - in the case of excitation of OMSW, and when metallization is one of the sides films in the frequency range up to 9.8 GHz in the case of PMSV excitation (see A.V. Vashkovsky, BCStalmakhov, Yu.P. Sharaevsky "Magnetostatic waves in microwave electronics. Publishing house of Saratov University, 1993). In the ring oscillator, both transistor and klystron power amplifiers operating in the low-signal mode and serving mainly to compensate for the loss of the microwave signal in the feedback circuit were used as microwave amplifiers of power 1, 6 in the ring oscillator. In this case, the parameters of both amplifiers were chosen so that the operating frequency band of the amplifiers was in the frequency range of the existence of first-order parametric processes of the MSW in the ferrite film 13 and coincided with the frequency band of the frequency-selective element 2 of the oscillator, and the saturation power level of each of the microwave amplifiers 1 , 6 was higher than the threshold of occurrence of the nonlinear section on the dynamic characteristics of the delay line 9 and the noise canceler on the MCB 10.

В качестве шумоподавителя на МСВ 8 были выбраны шумоподавители двух типов: 1) шумоподавитель типа «микрополосковая линия передачи - ферромагнитная пленка», содержащий экранированную подложку 11, 12 с нанесенной на нее микрополоской 14, поверх которой наложена ферритовая пленка 13, в которой при определенной ориентации и величине внешнего постоянного магнитного поля возбуждается ПМСВ (фиг.3а); 2) шумоподавитель типа «резонансная линия передачи - ферромагнитная пленка», содержащий ферритовую пленку 13 и микрополосковую линию - экранированную с одной стороны диэлектрическую подложку 11, 12 с нанесенной на ее противоположную сторону микрополоской. Микрополоска выполнена с двумя разрывами по ее длине и образует резонансную систему, состоящую из микрополоскового полуволнового резонатора 17 и двух микрополосковых элементов связи (входного 15 и выходного 16), при этом ферритовая пленка 13 расположена вдоль поперечной оси симметрии микрополоскового резонатора 17. При определенной ориентации и величине внешнего постоянного магнитного поля в ферритовой пленке 13 возбуждается ООМСВ (фиг.3б). В обоих случаях параметры шумоподавителей на МСВ 8 (величина внешнего постоянного магнитного поля, резонансная частота микрополоскового резонатора и др.) выбираются таким образом, чтобы параметрические процессы первого порядка МСВ были разрешены, рабочая полоса частот шумоподавителя 8 совпадала с полосой частот частотно-избирательного элемента 2 автогенератора и уровень подавления спектральных компонент сигнала малого уровня мощности относительно спектральных компонент большого уровня мощности был постоянным во всей полосе.Two types of noise suppressors were chosen as MSW 8 noise suppressors: 1) a microstrip transmission line - ferromagnetic film type noise suppressor containing a shielded substrate 11, 12 with a microstrip applied to it 14, on top of which a ferrite film 13 was applied, in which for a certain orientation and the magnitude of the external constant magnetic field is excited by PMSV (figa); 2) a noise suppressor of the type “resonant transmission line - ferromagnetic film”, containing a ferrite film 13 and a microstrip line — a dielectric substrate shielded on one side 11, 12 with a microstrip deposited on its opposite side. The microstrip is made with two breaks along its length and forms a resonant system consisting of a microstrip half-wave resonator 17 and two microstrip communication elements (input 15 and output 16), while the ferrite film 13 is located along the transverse axis of symmetry of the microstrip resonator 17. At a certain orientation and the magnitude of the external constant magnetic field in the ferrite film 13 is excited OOMSV (figb). In both cases, the noise canceling parameters on the MSW 8 (the value of the external constant magnetic field, the resonant frequency of the microstrip resonator, etc.) are selected so that the first-order parametric processes of the MSW are allowed, the working frequency band of the noise canceling 8 coincides with the frequency band of the frequency-selective element 2 oscillator and the level of suppression of the spectral components of the signal of a small power level relative to the spectral components of a large power level was constant in the entire band.

В качестве частотно-избирательного элемента 2 использовались пассивные либо активные фильтрующие элементы твердотельной либо вакуумной природы.As a frequency-selective element 2, passive or active filtering elements of a solid-state or vacuum nature were used.

На фиг.4а, б приведены спектрограммы и временные реализации хаотических СВЧ-импульсов, генерируемых автогенератором с твердотельными усилителями мощности на основе GaAs полевых транзисторов с барьером Шоттки, с частотно-избирательным элементом на основе объемного СВЧ-резонатора и с шумоподавителем на ПМСВ типа «микрополосковая линия передачи - ферромагнитная пленка». С помощью изменения ослабления на аттенюаторах осуществлялось управление периодом следования хаотических СВЧ-импульсов (фиг.4а, б). Так, на фиг.4а период следования хаотических СВЧ-импульсов был равен T>50 мкс, а на фиг.4б в результате уменьшения величины ослабления в кольце T=10.4 мкс. На фиг.4в приведены результаты, демонстрирующие отсутствие генерации периодической последовательности хаотических СВЧ-импульсов в отсутствие в цепи обратной связи СВЧ-автогенератора хаоса шумоподавителя на МСВ. В этом случае генерируется широкополосный хаотический СВЧ-сигнал, однако во временной области не наблюдается периодической последовательности хаотических СВЧ-импульсов.Figures 4a and b show spectrograms and temporal realizations of chaotic microwave pulses generated by a self-oscillator with solid-state power amplifiers based on GaAs field-effect transistors with a Schottky barrier, with a frequency-selective element based on a volume microwave resonator and with a noise suppressor based on a microstrip “microstrip” type the transmission line is a ferromagnetic film. " By changing the attenuation on the attenuators, the repetition period of the chaotic microwave pulses was controlled (Fig. 4a, b). So, in Fig. 4a, the period of succession of chaotic microwave pulses was T> 50 μs, and in Fig. 4b, as a result of a decrease in the attenuation in the ring, T = 10.4 μs. Fig. 4c shows the results demonstrating the absence of generating a periodic sequence of chaotic microwave pulses in the absence of a noise suppressor on the MSW in the microwave feedback oscillator circuit. In this case, a broadband chaotic microwave signal is generated, however, in the time domain, a periodic sequence of chaotic microwave pulses is not observed.

На фиг.5 приведены спектрограммы и временные реализации хаотических СВЧ-импульсов, генерируемых автогенератором с вакуумными усилителями мощности на основе пятирезонаторных пролетных клистронов, являющимися одновременно частотно-избирательными элементами, и шумоподавителем аналогичного типа. Из представленных результатов следует, что использование в качестве активных элементов усилителей мощности вакуумной природы не приводит к исчезновению эффекта автономной генерации хаотических СВЧ-импульсов, периодом следования которых также можно было управлять с помощью переменных аттенюаторов.Figure 5 shows spectrograms and temporal realizations of chaotic microwave pulses generated by a self-oscillator with vacuum power amplifiers based on five-cavity span klystrons, which are simultaneously frequency-selective elements, and a noise canceler of a similar type. From the presented results it follows that the use of vacuum nature power amplifiers as active elements does not lead to the disappearance of the effect of autonomous generation of chaotic microwave pulses, the repetition period of which could also be controlled using variable attenuators.

На фиг.6 приведены спектрограммы и временные реализации хаотических СВЧ-импульсов, генерируемых автогенератором с твердотельными усилителями мощности на основе GaAs полевых транзисторов с барьером Шоттки, с частотно-избирательным элементом на основе объемного СВЧ-резонатора и с шумоподавителем на ООМСВ типа «резонансная линия передачи - ферромагнитная пленка». Данный шумоподавитель на ООМСВ работает в более низкочастотном диапазоне, где, однако, параметрические процессы первого порядка ООМСВ разрешены. Из представленных результатов следует, что использование в цепи обратной связи СВЧ-автогенератора хаоса шумоподавителя на МСВ другого типа не приводит к исчезновению эффекта автономной генерации хаотических СВЧ-импульсов, периодом следования которых также можно было управлять с помощью переменных аттенюаторов.Figure 6 shows spectrograms and temporal realizations of chaotic microwave pulses generated by a self-oscillator with solid state power amplifiers based on GaAs field-effect transistors with a Schottky barrier, with a frequency-selective element based on a volumetric microwave resonator and with a noise suppressor on OOMSV type "resonant transmission line - ferromagnetic film. " This noise suppressor on OOMSV operates in the lower frequency range, where, however, first-order parametric processes of OOMSV are allowed. From the presented results it follows that the use of a noise suppressor on an MSW of a different type in the feedback microwave oscillator chaos oscillator does not lead to the disappearance of the autonomous generation of chaotic microwave pulses, the repetition period of which could also be controlled using variable attenuators.

Claims (1)

Способ генерации хаотических сверхвысокочастотных импульсов, включающий введение в цепь обратной связи автогенератора хаотических сверхвысокочастотных сигналов нелинейного пассивного элемента, обладающего обратной динамической характеристикой, частотно-избирательного элемента и переменных аттенюаторов, отличающийся тем, что автогенератор настраивают на режим генерации хаотического сверхвысокочастотного сигнала с уровнем мощности выше порогового уровня нелинейного пассивного элемента, ширину полосы частот частотно-избирательного элемента выбирают так, чтобы уровень подавления спектральных компонент сигнала малого уровня мощности относительно спектральных компонент большого уровня мощности был постоянным во всей полосе, а изменением величины ослабления аттенюаторов регулируют период следования хаотических сверхвысокочастотных импульсов. A method for generating chaotic microwave pulses, comprising introducing a non-linear passive element with a reverse dynamic response, a frequency-selective element and variable attenuators into the feedback loop of a chaotic microwave signal from a self-oscillator, characterized in that the oscillator is tuned to generate a chaotic microwave signal with a power level above a threshold level of non-linear passive element, frequency bandwidth frequency-selector of the element is chosen so that the level of suppression of the spectral components of the signal of a small power level relative to the spectral components of a large power level is constant throughout the band, and the period of chaotic microwave pulses is controlled by changing the attenuation attenuation.
RU2010104116/09A 2010-02-10 2010-02-10 Generation method of chaotic super-high-frequency pulses RU2421876C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010104116/09A RU2421876C1 (en) 2010-02-10 2010-02-10 Generation method of chaotic super-high-frequency pulses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010104116/09A RU2421876C1 (en) 2010-02-10 2010-02-10 Generation method of chaotic super-high-frequency pulses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2421876C1 true RU2421876C1 (en) 2011-06-20

Family

ID=44738184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010104116/09A RU2421876C1 (en) 2010-02-10 2010-02-10 Generation method of chaotic super-high-frequency pulses

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2421876C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740397C1 (en) * 2020-03-20 2021-01-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Method for generation of chaotic microwave pulses of sub-nanosecond duration
RU2803456C1 (en) * 2022-09-12 2023-09-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Module for forming a quasi-random signal of microwave frequencies

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740397C1 (en) * 2020-03-20 2021-01-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Method for generation of chaotic microwave pulses of sub-nanosecond duration
RU2803456C1 (en) * 2022-09-12 2023-09-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Module for forming a quasi-random signal of microwave frequencies
RU2803782C1 (en) * 2023-03-02 2023-09-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Self-oscillator of chaotic pulses
RU2804927C1 (en) * 2023-03-02 2023-10-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Self-oscillator of chaotic pulses

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Grishin et al. Self-generation of chaotic dissipative multisoliton complexes supported by competing nonlinear spin-wave interactions
US7193486B2 (en) Tunable, maximum power output, frequency harmonic comb generator
KR101744202B1 (en) Method and apparatus for generating pulse
Qin et al. A nonreciprocal, frequency-tunable notch amplifier based on Distributedly Modulated Capacitors (DMC)
Gao et al. A 2.12-V $ V_ {pp}~ 11.67$-pJ/pulse Fully Integrated UWB Pulse Generator in 65-nm CMOS Technology
RU2421876C1 (en) Generation method of chaotic super-high-frequency pulses
US10693419B2 (en) Reduction of power consumption in integral ultra-wideband power amplifiers
US10018707B2 (en) Automated cancellation of harmonics using feed forward filter reflection for radar transmitter linearization
Du et al. Time-domain multimode analysis of a terahertz gyro-TWT amplifier
Buleyko et al. Feedback in plasma maser
CN107395179B (en) Noise suppression circuit for radio frequency switch
EP3264600B1 (en) A method and a device for ramping a switched capacitor power amplifier
US10461699B1 (en) Switch-mode power amplifier for an RF transmitter employing digitally-controlled OOB harmonic attenuation techniques
RU2740397C1 (en) Method for generation of chaotic microwave pulses of sub-nanosecond duration
RU148722U1 (en) WIDE BAND CASCADE KLISTRON GENERATOR OF CHAOTIC OSCILLATIONS IN THE MICROWAVE RANGE
RU2804927C1 (en) Self-oscillator of chaotic pulses
RU2803782C1 (en) Self-oscillator of chaotic pulses
RU2332780C1 (en) Superhigh frequency wide band random signal generator
Drozdovskii et al. Phase noise management of spin-wave delay-line oscillators
Grishin et al. Generation of giant amplitude pulses in a klystron chaos auto-oscillator
Grishin et al. Generation of chaotic microwave pulses in a ring system based on a klystron power amplifier and a nonlinear delay line on magnetostatic waves
Grishin et al. Wideband chaotic oscillation in a self-oscillatory system with a nonlinear transmission line on magnetostatic waves
RU2716147C1 (en) Method of forming phase-shift keyed telemetry system signal and device for its implementation
RU162361U1 (en) Microwave Powerful Ultra Wide Band Chaotic Radio Pulse Generator
RU2349027C1 (en) Method of chaotic radio-frequency pulses of major power generation for direct-random communication systems

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170211