Діапазон частот: 1 … 18 ГГц.

Просторовий сектор:

передня чверть сфери (конус) щодо нормалі до площини решітки (полярний кут 9 <45гр.).

Типи сигналів:

імпульсні (ІІ), безперервні (НИ), квазінепереривних (КНІ).

Види типових модуляцій ЛЧМ і ФКМ (для ІІ) і шумова (для НИ і КНІ).

Рівень мінімальної потужності сигналів:

– (85 … 95) дб / Вт для ШІ; – (100 … 110) дб / Вт для НИ і МКІ.

Динамічний діапазон:

50 дб миттєвий; 90 дб комутований. Тривалість первинного тимчасового строба РТР: Ts = 0.1 мкс Точності:

оцінки несучої частоти: crf <1 МГц (СКО); з

де N розмірність ВІП (векторного інформаційного процесу в дискримінатора),

SNR енергетичне відношення сигнал / вн.шум; оцінки напрямки: сте<1гр. (СКО кута 9 розбіжності від візирної лінії),

Реальна чутливість (відношення сигнал / вн.шум SNR):

для обнаружітеляSNR0= 18 дб (втрати за невизначеність сигналу 4 дб)

(При ймовірності помилкової тривоги Рлт =10′8 і ймовірності правильного виявлення РПр.Пробн=0-9); реальна чутливість детектора по потужності:

Рз= (-115 + Кш ) Дб / Вт, де Кш коефіцієнт шуму УВЧ приймача; для частотного діскрімінатораSNRf = 20 дб; для пеленгатораSNRe = 23 дб.

Дозвіл:

за несучою частоті 6 ^ = 6МГц (для гармонійних сигналів);

за напрямом-6с70= 6 гр;

ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Приймач: багатоканальний за частотою (по 500 МГц), супергетеродина, квадратурний: проміжна частота 1000 МГц; смуга ППЧ-500 МГц; частота дискретизації Fd = 2500 МГц.

Антенна система: плоска решітка з трьох спіральних антен з Гексагональні упаковкою (D = 0.065m.).

Алгоритми нелінійного спектрального аналізу: Прямий кореляційної матриці (КМ)-типу Тартаковського-Рєпіна;

Зворотною КМ типу Вінера-Кейпона;

Спектрального алгебраїчного аналізу КМ типу MUSIC;

Аналітичний MUSIC-типу ESPRIT; ортогоналізації Грама-Шмідта стовпців КМ. Алгоритм пеленгації:

Аналітичний кореляційний після біортогоналізаціі відновлених сигналів в частотному дікрімінаторе.

VI. Висновок

Розробка НВПФ є найперспективнішим напрямком у розробці станцій РТР не тільки для комплексів тактичної РЕП, але і для всіх інших типів РТР. При створенні НВПФ розроблений ряд оригінальних методів:

– Використання для обробки сигналів нового типу математичних структур це векторний інформаційний процес (ВІП) з його унікальними алгебраїчними та геометричними властивостями;

– Можливість обробки суміші числа сигналів, значно більшому числа елементів АР;

– Використання принципово нових для обробки сигналів проекційних, режекторного, адаптивних, цифрових фільтрів;

– Нові методи придушення помилкових пеленгів;

– Біортогоналізація відновлених сигналів і ін

В даний час робляться зусилля зі створення макетів апаратури та проведення напівнатурного моделювання.

VI. Література

1. Стратонович Р. П. Принципи адаптивного прийому. М.: Сов.Радіо, 1973.

2. Рєпін В. Г., Тартаковський Г. П. Статистичний синтез при апріорній невизначеності та адаптація інформаційних систем. М.: Сов.Радіо, 1977.

3. Царьков Н. М. Багатоканальні радіолокаційні вимірювачі. М.: Сов.Радіо, 1980.

4. Ширман Я. Д., Манжос В. Н. Теорія і техніка обробки радіолокаційної інформації на тлі перешкод. М.: Радіо і зв’язок, 1981.

5. Просторово-часова обробка сигналів /

Під ред.І. Я. Кремера. М.: Радіо і зв’язок, 1984.

6. Трифонов А. П., Шинаков Ю. Г. Спільне розрізнення сигналів та оцінка їх параметрів на тлі перешкод. –

М.: Радіо і зв’язок, 1986.

7. Монзінго Р. А., Міллер Т. У. Адаптивні антенні решітки. Введення в теорію. / Пер. з англ. М.: Радіо і зв’язок, 1986.

8. Караваєв В. В., Сазонов В. В. Статистична теорія пасивної локації. М.: Радіо і зв’язок, 1987.

9. Обробка сигналів в радіотехнічних системах. / Под ред. А. П. Лукошкіна. Л.: ЛДУ, 1987.

10. Марпл-мол. С. П. Цифровий спектральний аналіз і його застосування. / Пер. з англ. М.: Мир, 1990.

11 R. Roy, A. Paulray, Т. Kailath. Direction-of-arrival estimation by subspase rotation methods ESPRIT, ICASSP, 1986, TOKYO.

12.  R. O. Schmidt. Multiple emitter location and signal parametr estimation, In Proc. RADC Spectrum Estimation Workshop, p.p. 243-258, Griffiths AFB, N.Y., 1979.

13. А. М. Вагапов. Оцінки максимальної правдоподібності пеленгів і форми лінійно незалежних сигналів. Радіотехніка та електроніка, АН СРСР, 1989, N 10.

14. А. М. Vagapov, I. R. Urazgildiev. Joint estimation of signals number and carriens, Promblex of control and computer science, 1996, N 5, Kyev.

15.  Vagapov A. M. Multisignal adaptive array. Modified analiti cal ESPRIT-MUSIC algorithms without direction and frequency search. Proc. of 28 Intenational conference on antenna and technology, Russia, Moscaw, 22-24 sept. 1998.

12.  Vagapov A. M. Analytical projection algorithms of joint estimations of radiosignals angular coodinates and carryng frequencies an adaptive array antennas. Proc. of AP2000 conference on antennas and propogation, abstr. no 338, Davos, Switzerland, 9-14 April 2000.

13. Айнбіндер І. ​​М. Шуми радіоприймачів. М.: Связь, 1974.

14. Бартон Д., Вард Г. Довідник з радіолокаційним вимірам: пров. з англ. / За редакцією М. М. Вейсбейна. М.: Сов.Радіо, 1976.

15. Вагапов А. М., Коваль В. А. Оптимальні Байєсовські проекційно-енергетичні приймачі ізотропних в гільбертовому просторі казідетермінірованних сігналов.Радіотехніка та електроніка, 1988, т. 33, N 10.

16. Федорюк М. В. Звичайні диференціальні рівняння. М.: Наука, 1980.

NON-LINEAR SPACE-FREQUENCY FILTER FOR SIGNAL FLOWS OF RADIATION SOURCES

Kazantsev G. V., Soldatov V. P., Vagapov A. М., Ovsyannikov V. N.

‘CNIRTI’ Federal State-Owned Unitary Enterprise 20 Novaya Basmannaya Str., Moscow, Russia, 105066

Abstract In this report new approaches to the development of ESM systems are considered: a non-linear spacefrequency filter which is an integration and further development of well-known in radars single-signal adaptive antenna arrays for applications in a multiple-signal environment in the conditions of a considerable a priori ambiguity of signal number, waveform and statistics. A simulation has been conducted which confirms high performance of the filter.

Developing non-linear space-frequency filters is the most promising direction in the manufacture of ESM stations not only for tactical ECM complexes but also for all other types of ESM. The design of the non-linear space-frequency filter involved a number of the following original techniques:

Using a new type of mathematical structures for signal processing: a vector information process offering unique algebraic and geometric properties;

Processing a mixture of a number of signals which greatly exceeds the number of elements in an antenna array; Implementing radically new projection, rejection, adaptive and digital filters for signal processing;

New techniques for suppressing false bearings; Bi-orthogonalization of restored signals, etc.

At present efforts are made to produce prototype devices and conduct scaled-down simulation.

УДАРНО-іонізаційний ХВИЛЬОВИЙ ПРОБІЙ І ГЕНЕРАЦІЯ Пикосекундная, надширокосмугових і надвисокочастотні ІМПУЛЬСІВ В АРСЕНІДГАЛЛІЕВИХ Дрейфові Діоди з різке відновлення

Козлов В. А., Рожков А. В., Кардо-Сисоєв А. Ф. Фізико-технічний інститут ім. А. Ф. Іоффе РАН 194021, Санкт-Петербург, вул. Політехнічна, 26, Росія Тел.: (812) 2479972; e-mail: kozlov@mail.ioffe.ru


Анотація Вперше експериментально підтверджено, що робота дрейфових діодів із різким відновленням, виготовлених з арсенідгалліевих р+-Р °-п °-п+структур, супроводжується порушенням надвисокочастотних осциляцій у вигляді цугов коротких імпульсів тривалістю ~ 10 пс. Амплітуда імпульсів і частота їх повторення досягають значень ~ 100 В і ~ (10-100) ГГц відповідно. Факт існування явищ затриманого оборотного хвильового пробою і збудження надвисокочастотних осциляцій в структурах GaAs-діодів із різким відновленням відкриває перспективи розвитку нових напрямків як у фізиці і техніці напівпровідникових приладів на основі GaAs-структур, так і в нових областях техніки і технології надвисокочастотних і надширокосмугових систем і пристроїв, оперують з імпульсними сигналами пикосекундной тривалості.

I. Вступ

В роботі [1] вперше повідомлялося про явище затриманого ударно-іонізаційного хвильового пробою кремнієвих високовольтних р+-П-п+ структур дрейфових діодів із різким відновленням (девіантних дитячо-батьківських) і про порушення СВЧ-осциляцій в таких структурах, типових для роботи лавіннопролетного діода в IMPATT-режимі. Основною відмінною особливістю СВЧ-коливань в таких структурах є спосіб їх порушення, при якому діодна структура вводилася в режим лавинного пробою сигналом не від зовнішнього джерела імпульсів (випадок звичайних ЛПД), а входила в режим СВЧ-осциляцій при різкому (за час ~ 10 ‘9 сек) відновленні блокуючих властивостей діода, працюючого в режимі девіантних дитячо-батьківських. Надалі, СВЧосцілляціі в структурах Si-девіантних дитячо-батьківських були реалізовані нами для IMPATT-режиму в різних Si-ДДРВструктурах, що відрізняються швидкодією і параметрами шарів, що дозволило порушувати СВЧколебанія в діапазоні частот від сотень мегагерц до одиниць гігагерц. Незалежні дослідження авторів роботи [2] продемонстрували, що подібні СВЧ-осциляції можна отримати і для випадку кремнієвих структур SOS-діодів в режимі, аналогічному режиму девіантних дитячо-батьківських при різкому відновленні р+-Р °-п+ переходів без базового п °-шару. Реалізувати TRAPATT-режим затриманого ударно-іонізаційного пробою структур SOS-діодів авторам [2] не вдалося.

Метою цієї роботи було експериментальне дослідження існування явища затриманого хвильового пробою, а також порушення IMPATT і TRAPATT СВЧ-осциляцій в девіантних дитячо-батьківських-структурах на основі арсеніду галію. В силу відмінностей арсеніду галію від кремнію як в зонної структурі, так і в характері польовий рухливості носіїв заряду (немонотонна залежність з максимумом) передбачалося, що для GaAsдіодних структур можливе порушення TRAPATTосцілляцій на частотах вище 10 ГГц при роботі в режимі девіантних дитячо-батьківських. Для кремнієвих девіантних дитячо-батьківських-структур збудження TRAPATT-осциляцій не представлялося можливим, незважаючи на експериментальне підтвердження можливості оборотного затриманого хвильового пробою кремнієвих структур девіантних дитячо-батьківських [1].

II. Експеримент

Для експериментів з перевірки існування IMPATT і TRAPATT-осциляцій в GaAs-девіантних дитячо-батьківських використовувалися високовольтні дрейфові арсенідгалліевие діодні структури з піко секундні швидкодією [3]. Тестування GaAs-p+-p°-n°-n+ структур проводилася в імпульсної схемою, призначеної для формування піко секундні електричних імпульсів колоколообразной форми з часом наростання, рівним швидкодії девіантних дитячо-батьківських-структури. Для реалізації необхідних режимів інжекції і екстракції носіїв зарядів в структурах GaAs-девіантних дитячо-батьківських використовувалися схемотехнічні рішення, засновані на використанні в якості первинних ключів кремнієвих дрейфових транзисторів з різким відновленням (ДТРВ), що забезпечують високі ефективність і високочастотного схем генерації піко секундні електричних імпульсів [4].

На рис. 1 представлені осцилограми електричних імпульсів, що генеруються арсенідгалліевимі девіантних дитячо-батьківських для трьох режимів: 1 генерування піко секундні моноімпульсов в режимі роботи девіантних дитячо-батьківських без введення р °-п ° переходу структур в лавинний пробій (рис. 1а, крива 1), 2 генерування СВЧ-коливань в IMPATT-режимі на частоті ~ 6 ГГц (рис. 1а, крива 2), 3 генерування СВЧколебаній в TRAPATT-режимі на частоті -50 ГГц (рис . 1Ь). Слід зазначити, що реєстрація СВЧосцілляцій здійснювалася стробоскопічним осцилографування форми імпульсу напруги, переданої в резистивну навантаження величиною 50 Ом, причому паразитні (Індуктивність і ємність) вимірювального тракту і самої схеми живлення девіантних дитячо-батьківських були розраховані на реєстрацію процесів з тимчасовим дозволом -50 псек. У зв’язку з цим точно оцінити амплітуду СВЧ-осциляцій для випадку TRAPATT-режиму неможливо і надалі будуть виконані додаткові виміри в режимі прямої (нестробоскопіческой) реєстрації СВЧ процесів в СВЧ-резонаторі.

III. Висновок

Досліджено різні варіанти роботи арсенід-галієвих девіантних дитячо-батьківських з піко секундні швидкодією в умовах лавинного ударно-іонізаційного пробою р °-п ° переходу. Вперше експериментально підтверджено, що такі девіантних дитячо-батьківських можуть бути використані для генерації НВЧ потужності в діапазоні частот від одиниць до десятків гігагерц, причому для GaAs-діодів із різким відновленням на відміну від Si-структур можливий режим TRAPATTосцілляцій. Отримані результати не претендують на точне теоретичне пояснення спостережуваних СВЧ ефектів і носять, швидше, якісний характер в інтерпретації СВЧ-осциляцій, особливо для випадку TRAPATT-режиму при хвильовому затриманому ударно-іонізаційному пробої GaAs-девіантних дитячо-батьківських. Тим не менш, отримані в даній роботі результати дозволяють з певною упевненістю вважати, що девіантних дитячо-батьківських на основі GaAs-структур можуть бути з успіхом використані для генерації потужних високовольтних електричних і оптичних сигналів пикосекундной тривалості. Генерація потужних піко секундні електричних і оптичних моноімпульсов буде експериментально перевірена за методиками, аналогічним викладеним у роботах [5-7].

Робота виконана при частковій фінансовій підтримці гранту РФФМ-ІННО № 02-02-08028 та ЗАТ «Імпульсні технології». Автори висловлюють вдячність С.В. Зазуліна за допомогу, надану в проведенні експериментів з тестування характеристик НВЧ-осциляцій в GaAs-девіантних дитячо-батьківських, і І.А. Смирнової за допомогу у виготовленні зразків.

Рис. 1. Форма імпульсів GaAs-девіантних дитячо-батьківських Fig. 1. Typical shape of GaAs DSRD pulses

V. Список літератури

[1] Kozlov V. A., Kardo-Sysoev A. F., Brylevskii V. I. Fizika i Tekhika Poluprovodnikov, 35(5), 629 (2001).

[2] Darznek S. A., Lybutin S. K, Rukin S. N., Slovikovskii B. G. Fizika i Tekhika Poluprovodnikov, 36(5), 599 (2002).

[3] Rozhkov A. V., Kozlov V. A. Fizika i Tekhika Poluprovodnikov, 38 (1), to be published (2003).

[4] Kardo-Sysoev A. F. Generation and Radiation of UWBsignals. Proc. Of the EuMC/ECWT/GAAS’2003, Munich, Germany, October 2003, to be published (2003).

[5] Alferov Zh. I., Efanov V. М., Zadiranov Yu. М., Kardo-Sysoev A. F. etal. Pis’ma Zh.Tekh.Fiz., 12 (21), 1281 (1986).

[6] Alferov Zh. I., Grekhov I. V., Efanov V. М., Kardo-Sysoev A. F. etal. Pis’ma Zh.Tekh.Fiz., 13 (18), 1089 (1987).

[7] Alferov Zh. I., Portnoy E. L, Zhuravlev A. B., Stel’mah N. N. Pis’ma Zh.Tekh.Fiz., 12 (18), 1093 (1986).

IMPACT IONIZATION WAVE BREAKDOWN AND PICOSECOND UHF PULSE GENERATION IN GaAs DRIFT STEP RECOVERY DIODES

Kozlov V. A., Rozhkov A. V., Kardo-Sysoyev A. F. Ioffe Physico-Technical Institute, RAS 26 Politechnicheskaya Str., St Petersburg,

Russia, 194021 phone +7 (812) 2479972 e-mail: kozlov@mail.ioffe.ru

Abstract UHF IMPATT oscillations followed (under certain conditions) by a reversible impact ionization wave breakdown and picosecond pulse generation at up to 50GHz frequencies have been for the first time experimentally observed in GaAs DSRDs. A possible physical model and practical implementation of the phenomenon observed are discussed for ultra wideband UHF applications and for optoelectronics.

I.  Introduction

In the paper [1] we reported the first experimental observations ofthe delayed wave breakdown in GaAs-diode p+-p°-n°-n+structures in the mode when the bias applied to the p-n junction is switched from direct to reverse. In contrast to the well-known TRAPATT modes of operation for avalanche transit time diodes and so-called avalanche diodes on delayed wave breakdown, the pulsed reverse overvoltage across the p+-p°-n°-n+-structure of the device was not produced in [1, 2] by a triggering pulse from the external source, but was generated by the silicon p+p°-n°-n+-structure itself. In this paper we report the first experimental observations of IMPATT and TRAPATT oscillations in GaAs DSRD structures at 6GHz and 50GHz respectively.

II.  Experiment

Specially designed ultrafast GaAs DSRDs with a 150V*100ps rating of blocking capability and switching speed were used in our experiment. The DSRD structures were fabricated by advanced liquid-phase epitaxy and were tested in the electronic circuit similar to our experiment for silicon DSRDs [1]. The active operating area of the device designed was ~5*109cm2, total thickness ofthe p+-p°-n°-n+ structure ~ 200 | am, active layer thickness ~ 5 ЦТ.

Fig. 1 presents oscillograms of IMPATT (Fig. 1a) and TRAPATT (Fig. 1b) voltage oscillations across the GaAs DSRD with a 50Q load connected in parallel with the device. The operating current density in IMPATT and TRAPATT oscillation modes exceeds the level of 104A«cm’2.

III.  Conclusion

It should be noted that further studies using a special UHF circuit ensuring a reliable recording of these processes are necessary to describe correctly the observed effect. Nevertheless, it is absolutely clear that the phenomenon observed experimentally with GaAs DSRDs is of great importance for UHF ultra wideband electrodynamics and picosecond UHF optoelectronics, especially in the field of wireless telecommunications, radars, lidars and remote sensing.

The research was partially supported by Russian Foundation for Fundamental Investigations (No 02-02-08028) and Pulse Technologies, Inc.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.