Максимов Н. А., Панас А. І., Савельєв С. В. Інститут радіотехніки й електроніки РАН, Фрязінская частина 141190, Фрязіно, пл. Введенського, 1, ФІРЕ РАН тел.: (095) 526-90-04, e-mail: panas@ms.ire.rssi.ru

Анотація – Теоретично та експериментально досліджується можливість створення хаотичних генераторів на основі двох і більше пов’язаних парціальних однотранзісторний автогенераторів детермінованих коливань СВЧ діапазону.

I. Вступ

Розвиток індивідуальних засобів зв’язку диктують підвищені вимоги до інформаційних сигналам, самим ємним з яких є хаотичний сигнал. Вимоги по енергетиці, мініатюризації і технологічності виготовлення можна виконати, використовуючи в якості активних елементів біполярні транзистори. Однак, відомі статичні моделі біполярного транзистора [1, 2] малопридатні для моделювання складних процесів в таких системах [3]. Це означає необхідність пошуку нових підходів для вирішення завдань з моделювання і побудові генераторів хаосу на основі біполярних транзисторів НВЧ.

У роботі представлена ​​методика розрахунку та побудови широкосмугових і надширокосмугових генераторів хаотичних коливань СВЧ на базі пов’язаних автогенераторів. Для розрахунку параметрів реальних систем СВЧ застосована модель генератора з виділеною інерційністю [4]. Вибір моделі продиктований результатами, отриманими в [5 і 6], де результати чисельного аналізу [6] повністю відповідали динаміці регенеративного підсилювального каскаду в разі бігармоніческого впливу [5].

II. Основна частина

Найпростіший транзисторний генератор НВЧ являє собою транзистор, узгоджений по входу і виходу, без будь-яких додаткових схемних побудов. Позитивний зворотний зв’язок організовується за рахунок межвиводних ємностей транзистора. Коефіцієнт посилення є прямою функцією режимів роботи транзистора. Значення добротності таких систем порядку 10 [3]. Це означає, що розробка методики розрахунку і створення надширокосмугових транзисторних систем диктує застосування пов’язаних автогенераторів, що дозволяє домогтися більш широкої смуги генеруються коливань (П), зменшити вплив дестохастізірующіх факторів, забезпечити можливість управління спектром генерованих коливань. При моделюванні систем будемо враховувати, що математична модель парціального автогенератора повинна включати підсилювальний елемент з характеристикою, що має лінійний ділянку і ділянку з насиченням і інерційний перетворювач з постійною часу рівної інерційності активного елементу в режимі насичення [3]. В [4] введений генератор з виділеною інерційністю з характеристиками елементів, що відповідають поставленій задачі. Динаміка неавтономної моделі генератора відповідає складної динаміці регенеративного підсилювального каскаду на базі потужного біполярного транзистора при зовнішньому бігармоніческом впливі [5, 6]. Виходячи з вищевикладеного, математична модель системи л пов’язаних парціальних генераторів з інерційним перетворенням вихідного сигналу нелінійного підсилювача при ємнісний зв’язку буде

де індекс (л – 2,3, …, Л /, N – ціле число) позначає відповідний парціальний генератор, змінні Xn, Y, Z, відповідно до [4], суть напруга на вході нелінійного підсилювача, струм в колі зворотного зв’язку, напруга з виходу квадратичного детектора, струм у вхідному контурі відповідно,

т\ П ‘т2п’Яп’8п є параметрами збудження, дисипації, обмеження, інерційності,

Спектрограми на рис.1, а і 1, б демонструють основні властивості систем пов’язаних автогенераторів, – це послідовне розширення ефективної смуги генеруються хаотичних коливань зі збільшенням числа парціальних автогенераторів, згладжування огинаючої спектра потужності, нормалізації диференціального закону розподілу щільності ймовірності.

III. Висновок

Порівняльний аналіз моделі та експерименту дозволив виявити шляхи по створенню сверхшірокопо-лисніє транзисторних генераторів НВЧ хаотичних коливань на біполярних транзисторах, засновані на застосуванні систем пов’язаних автогенераторів.

Робота виконана при частковій фінансовій підтримці Російського фонду фундаментальних досліджень (проект № 03-02-16747).

IV. Список літератури

[1]    EbersJ. J., MollJ. L. Large-Signal Behavior of Junction Transistors. Proc. IRE, 1952, 40, 1401.

[2] Gummel H. К., Poon H. C. An Integral Charge Control Model of Bipolar Transistors. Bell Syst. Tech. J., 1970, 49, 827.

[3]    S. M. Sze. Physics of Semiconductor Devices. 1981

[4] Савельєв С. В. / / РЕ. 1992. Т.37. № 6. С.1064.

[5] Бєляєв Р. В., Савельєв С. В. II РЕ. 1994. Т. 39. № 1. С. 123

[6] Кисле В. Я, Савельєв С. В. II РЕ. 1994. Т. 39. № 7. С. 1153.

[7] Кисле В. Я, Савельєв С. В. II РЕ. 1994. Т.39. № 6.

С.963.

[8] Дмитрієв А. С., Кисле В. Я Стохастичні коливання в радіофізиці і електроніці. М.: Наука, 1989.

GENERATION WIDE-BAND CHAOTIC OSCILLATION

Maksimov N. A., Panas A. I., Savel’ev S. V. Institute of Radioengineering and Electronics RAS Fryazino, Russia e-mail: panas@ms.ire.rssi.ru

Abstract – Theoretically opportunity of creation of chaotic generators also is experimentally investigated on the basis of two and more coupled of one-transistor generators of a range of a MICROWAVE.

I.   Introduction

At present, search for possible chaos applications actively goes. To be used in direct chaotic communications, chaos oscillators shoud have opportunity to control frequency band and smoothness of spectral characteristic. The aim of the report is the design of the transistor microwave oscillator with possess characteristics.

II.   Main part

This article reports about generation wide – band oscillations in microwave spectral band. We used transistors couplet autogenerators with used microstrip technology. Each coupled autogenerators contains one transistor and formed regular oscillations. The values of parameters of system are numerically established at connection between outputs generators adequate chaotic oscillations of system. The results of experimental researches of systems of the connected one-transistor generators of a range of a microwave with reference to theoretical models are considered.

III.   Conclusion

We show, that the use of two and three coupled transistors autooscillators allows us create microwave chaotic wide-band generators.

Анотація – Пропонується підхід до створення генераторів хаосу з необхідною смугою спектра в заданому діапазоні частот. Наводяться рівняння генераторів і результати комп’ютерного моделювання. Демонструються варіанти реалізації генераторів хаотичних коливань в НВЧ діапазоні і результати їх експериментального дослідження.

I. Вступ

В даний час йде активний пошук додатків великих можливостей динамічного хаосу. У першу чергу слід виділити інтенсивно розвиваються напрямки в області інформаційних технологій, засобів зв’язку і шумовий радіолокації [1-4]. Першорядну роль в даному випадку відіграють самі джерела цього хаосу – генератори хаотичних коливань. Саме на них покладаються основні функції, висунуті тієї чи іншої завданням: різні діапазони частот, керованість вихідними характеристиками генерується сигналу, простота конструкції, надійність і т. д.

В даній роботі пропонується підхід до побудови джерел хаотичних коливань з керованою смугою спектра в різних діапазонах частот, заснований на принципі масштабної інваріантності та ієрархічності структури.

II. Основна частина

За основу може бути взятий генератор гармонійних коливань, чия динаміка описується звичайним диференціальним рівнянням другого порядку, тобто система з одним ступенем свободи, в якій за визначенням не можуть виникнути хаотичні коливання. Назвемо такий генератор активним осцилятором. В якості такого осциллятора можуть виступати генератори, побудовані на основі моста Вина, RC-генератори, генератори з трансформаторної зворотним зв’язком, генератори 3-х точки і т. д.

Другим елементом структури є пасивний осцилятор, який може містити як лінійні, так і нелінійні реактивні елементи і володіє частотно-виборчими властивостями у відповідному діапазоні частот. При створенні генераторів хаосу для практичного застосування півтори ступеня свободи в системі, необхідні для виникнення хаотичних коливань, як правило, недостатні. Тому під пасивним осцилятором в загальному випадку мається на увазі резонансна ланцюг, що складається з декількох простих коливальних контурів, число ступенів свободи яких, значно перевищує 2. Зокрема це стосується до розподілених систем, що застосовуються в СВЧ діапазоні.

Третій елемент структури – зв’язок. Зв’язок між активним і пасивним осцилятором, що забезпечує їх самоузгоджене взаємодію. Іншими словами, зв’язок повинен забезпечувати взаємо-зворотній вплив один на одного активного і пасивного осциляторів. Блок – схема, описаної структури наведена на рис. 1а.

Рис. 1. Поуровневом структура побудови генератора хаотичних коливань

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»