RU25251U1 - Транзисторный генератор шума - Google Patents

Description

транзисторный генератор шума

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована Е качестве мощного источника шумовых напряжений и токов в широкой полосе частот УКВ диапазоиа

Известны генераторы П1}ма, основанные на совместной работе однопшиых генераторов (см. А.С. №2058660 кл. НОЗ В29/00 опубл. 20.04.96 Бюл.№11). Недостатком таких генераторов является сложность утфавления параметрами формируемого nrvTaa.

Известны генераторы , в которых хаотические колебания обусловлены наличием нелинейных усилителей, охваченных положительной обрагной связью, и собствеиными частотами генерации, иаходящихся в иррациональном соотношении (см. Кольянов Э.В, Лебедев М.Н. Стохастические колебания в системе связаиных генераторов при наличии инергцюшюсш. Радиотехника и элегароиика 1985 вьш.8 стр.1570). Их иедостатком является иеустойчивость режимов работы и схшьная иеравномерность спектральной плотности в полосе генерируемото пцъ1а.

Наиболее близким по технической сущности предлатаемой полезной модели является генератор пцМа (см. А.С.Ло2030830 кл. НОЗ В29/00 опубл. 10.03.95 Бюл.№7), принятый за прототип.

Ф тжцпональная схема прототипа представлена на фит. 1, где обозначено;

Iавтостохастический генератор;

IIстохастический усхшитель-преобразователь; RH - сопротивление .

Прингщпиальная элекгрическая схема прототипа представлена на фж.2, где обозначено:

1, б - транзисторы; 2, 5 - катутшси нндуктивности; 3-конденсатор; 4 исто шиЕс тока; 7 - шина для подЕслючення источншса питания; 9 - вьрсодиая

клемма ДЛЯ подюпочеиия HarppivH.

Элементы 1,2,3,4, а также источник напряжения для коллекторного питания который вгопочается межд} клеммами 7 и 8 образуют автостохастическив генератор, а элементы 5,6- стохастичесюнй усилитель-преобразователь.

г о о i

3058

НОЗ в 29/00

1 V || U I

УстронсгЕо-прототнп работает след тощим образом.

При включении питания происходит возбуждение автостохастнческого генератора. Формируемая на сто выходе хаотическая имщльсная последовательность поступает на вход стохастическото уснлителя-преобразователя, в котором происходит усиление и оботашеиие спектральното состава шлмовото сигнала, подаваемого в нагрузк} R.

Недостатком устройства-прототипа является нестабильность его работы в СВЧ диапазоне при значительных изменениях температуры окружающей

среды.

Действительно, кж следует из описания работы прототипа (и анализа его прншщпиальной электрической схемы рис.2) спектр nrv MOBoro сигнала иа H2tTpy3Ke расширяется в сторону нижних и верхних частот от стартовой частоты ооо примерно в три раза, т.е. 050 /3; . Это значительно больше допустимого диапазона рабочих частот биполярных СВЧ транзисторов

СЕ) , HI о

О5тр гр 3, ЧТО может приводить к их тепловым пройоям.

Кроме этого, ёмкость С определяет среднюю частоту СТЗ УТОВЫХ квазитармонических колебаний автостохастического тенератора, что следует из соотношения:

где: Ь2ь-коэффкциент передачи транзистора по току.

При со - 1000 МГц иеобходимо, чтобьг ооо - 330 МГтг, а на этих частотах приходится лчитыватъ емкость монтажа. Если С г Смонтт то :нзменение теьшерат}ры окружающей среды тфиводит к изменению верхней границы частоты теиерируемого , что отрицательио сказывается на стабильности его параметров. Нестабильность наличием во всех расчетных соотношениях параметра h2i3 (см. П. Хоровиц , У. Хилл Искусство схемотехниiCHT.l.cTp 90).

Для устранения указанных недостатков в тенератор шуыз содержатций автостохастнческий генератор и стохастический усилитель-преобразователь, введен второй стохастический усилитель-преобразователь, причем оба стохасTinecKHX усилителя-преобразователя работают кж стохаст:ичес:кие тенераторы с жесттсим режимом возб гждеиия и соотношением средних возб ш:даемых частот соо Кроме этого, транзистор, на котором реатшзован введенный стохастический ус Е1литель-преобразователь, включен по схеме с обшей базой, а конденсаторы, ос ществляютцне положительн ю обратною св5вь, расположены непосредственно над транзистора

../LC

.i

-и

На фиг. 3 представлена фунжцноналъная схема генератора , а на фж. 4 - пршщшшальная: электрическая схема.

Введенный второй стохастический усилитель-преобразователь (111) включен между сопротивлением нагрузки (Кн) и выходом первого стохастического усилнтела-преобразовахеля (II).

Автостохастический генератор 1 (фиг. 4) собран на транзисторе ПГ1. Резисторы определяют рабочую точк: и токи транзистора Т1. 11нд Ктивность L1 и емкость С1 определяют частоту стартовых колебаний. Емкости С2, С5, Сб - разделительиые, СЗ - устраняет отрицательи ю обратнлю связь по высокой частоте и облегчает геиерагора, ем1сость С4 - коррекгир ющая.

Первый стохастический усилитель-хфеобразователь собран на транзисторе VT2 по схеме с общим эмиттером. Индуктивности L2 н L3 образ тот совместно с емкостями р-п переходов коллектор-база и база-эь иттер колебательную пепь, параметры которой зависж от рабочего состояния транзистора VT2.

Второй стохастический усилитель-тфеобразователь собран на транзисторе VT3 по схеме с общей базой. Как известио, такое включение позволяет полиостью использовать частотный ресурс транзистора.

Кроме того, параметры схемы с общей базой более стабильны при изменении температ фы окружающей среды, чем при других включениях гранзистора.

Стартовая частота автостохастического геиератора (соо), средняя частота

полосы генерации первого стохастического усилителя-преобразователя со СР и средняя частота полосы геиерации второго стохастического усилителяпреобразователя со иаходятся в соотнощении: соо со со .

Тжое соотношеирк частот позволяет использовать в качестве активного элемента автогенератора маломощный транзистор с больпшм коэффициентом , что повышает надежность запуска.

AicTTfflHbiM элементом первого стохастического устшнтеляпреобразователя является в.ч. транзистор средней мощности, а второго - СВЧ транзистор большой мощности. Этим достигается оптимальное согласование каскадов по мощности, что позволяет избежать явлений синхронизации на какой-либо частоте излучаемого птума и увеличеиия таышЕ образом его неравномерности.

ОЬратная свазь в каскаде на П2 ос щестЕляется с коллектора на базу через ёмкость перехода С, доторая трансформируется во входщ ю ёг пшсть, образуя вместе с L5 колебательн ю цепь Т2..

Колебательная цепь VT3 образована катутшсагуШ ннд ктнвностн L4 н L5 и конденсатором С9. Обратная свжь осуществляется конденсатором С7.

Индзктнвностъ выводов конденсатора С7 в СВЧ днапазоне образует высокодобротные колебательные цепи, что в полосе рабочих частот (со.) прнводнт к снльной неравномерности частотной характернстнкн н, следовательно, неравномерности спектральной плотности генернруемото mjMS. S(co). Уменьшение инд ктивностн выводов С7 приводит к } веж1чеишо нежелательных резонансных частот н вывод) их за пределы co.as, ч:то приводит к выравниванию S(o3) в полосе рабочих частот. результаты при констрзкшвной оптиьшзацни цепи обратной CBJSBH при размещении конденсатора С с 1ннимальной длинной выводов над транзистора VT3 и непосредственным подЕслючением к ето коллееторнош и эмнттерном выводам.

Предлатаемый тенератор шума работае т следующим образом.

При включении источшпса питания в автотеиераторе на VT1 за счет ударного возбуждения контура Ы;С1 возникают нарастаюпще по амплитуде колебания стартовой частоты (). За счет выбора рабочей транзистора на -частке с ма1ссимальной крутизной осуществляется надёжный тенератора, а введение в цепь эмиттера сопротивлеши R3 повышает устойчивость работы схемы при ввменеиии температуры О1фз жаюпгей среды. аА втоматическое смещеиие, осуществляемое R3;C3 приводит к с щественнощ нелииейномл режнм работы VT1. В коллекториой цепи VT1 формируется сложный сигнал ЯВЛЯЮШ.НЙС.Я суперпозицией тармоник частоты со , промодглироваиных низкой частотой Q (явление автомодуляции). При до-стиженьш амплитуды колебаний на базе 2 значений, превьппаюшдх пороговое, в коллешориой цепи VT2 формируются шdплiльcы тока, которые по цепи положительной обратной связи (ёмкость перехода коллектор-база) поступает на базу VT2 н переводят транзистор в открытое состояние. Катушка инд тстивностн L5 оказывается зажороченной открытым переходом база-эьшттер VT2, что приводгп к изменению пг аметров колебательното контура VT2, и к сл 1айнощ характеру изменений сигнала на базе VT2. Спектр снтнала на коллекторе VT2 становится более мопщым, равномерным и сдвтшутыгу в область частоты сОср.

Часть спектральных сост шляющпх выделяется полосок прощскання колебательной системы VT3.

Мощный выходной Б:аскад, собранный но схеме с общей базой, прн отс}Т ствин снгнапа на его эмиттере находится в запертом состоянии. Ннзкоомный входной импеданс повьппает устойчивость схемы к воздействию помех, а реактивные элементы во входных н выходных цепях обеспечивают возб гжденне и генерацию нцма в заданной полосе частот, согласованной с рабочиьш частотами транзистора VT3 (сотр ; )При появлении на эмиттере VT3 хаотической нпалульсной последовательности с амплитудой вьппе пороговой происходит её усиление по мощности и дополнительное выравнивание спектральной плотности за счет перемепшвания собственных стохастических колебаннй и входного ш ювого снгнала.

В макетах генератора шлтаа (оптимизированных на частотные дианазоны 400-700 и 700-1000 К1Гд) использованы транзисторы Т1 - 2Т928А; П2. 2Т934А и в частотном дианазоне (400-700) rц - ПГЗ - 2Т962Б; - (700-1000) - ПГЗ - 2Т962А. Средняя частота генерации первого каскада соо - 20МГц; второго каскада 05, 100МГц и третьего каскада в зависимости от диапазона &г -550 или 850 МГц. При напряжении питания Е к 22В и RH 50 Ом пол},ены мощности генерируемого Р оо-тсю 5 - 6 (Вт); РТОО-ЮОО 4-5 (Вт).

Параметры генератора стабильны в интервале температ; ф ±50 С. Спектральная плотность шума представлена на фиг. 5.

Патентообладатель - ФГУП Воронежский НИИ связи Главный инженерj А.В. Калинин

Claims (1)

1. Генератор шума, содержащий автостохастический генератор и стохастический усилитель-преобразователь, отличающийся тем, что введен второй стохастический усилитель-преобразователь, причем средние частоты генерации каскадов находятся в соотношении ω₀<ω $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{(I)}}{\text{cp}}$ <ω $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{(II)}}{\text{cp}}$ и оба стохастических усилителя-преобразователя работают как генераторы с жестким режимом возбуждения, при этом транзистор второго стохастического усилителя-преобразователя включен по схеме с общей базой, а конденсаторы, осуществляющие положительную обратную связь и коррекцию частотной характеристики, расположены непосредственно над корпусом транзистора.