Рудий Ю Б, Губарєв В Ф, Галдецької А В ФГУП НПП «ІСТОК» вул Вокзальна, буд2, М Фрязіно, Московська обл, 191120, Росія тел (095) 465 -88 -87, (095) 465 -86 -96, e-mail: rudyy@mailru

Анотація – У даній роботі розглянуті питання залежності фазових шумів і вихідної потужності генераторів на магнітостатичних хвилях (МСВ) від амплітудних характеристик елементів у ланцюзі зворотного звязку даних генераторів

I                                       Введення

Дослідження питань мінімізації фазових шумів генераторів на МСВ дозволили встановити, зокрема, досить різку залежність рівня цих шумів від величини вхідної потужності на фільтр МСВ (узкополосную лінію затримки) у ланцюзі зворотного звязку даних генераторів У роботах [1, 2] експериментально проведена оцінка величини порогової потужності збудження (Р ор = Ю \ . 1 мВт), при перевищенні якої шуми генератора можуть погіршитися на 20 .. 25 дБ Тому вибір режимів і параметрів елементів генератора на МСВ, у цьому звязку, є актуальним завданням, вирішення якої представлено в цій роботі

II                              Основна частина

Схема містить підсилювач з коефіцієнтом підсилення G, спрямований відгалужувач з коефіцієнтом відгалуження потужності Д лінію звязку з сумарним загасанням а і МСВ – фільтр з загасанням L У режимі сталих коливань виконуються умови балансу амплітуд

G*L*fi*a=1                                                                               (1)

Відомо, що для роботи генератора принципово необхідний підсилювач з нелінійним коефіцієнтом посилення, тобто в робочому режимі він повинен знаходитися на нелінійному ділянці залежності вихідної потужності від вхідної потужності Вид цієї залежності представлений, наприклад, в [2] Статисти

Рис 3 Апроксимація залежності коефіцієнта підсилення від вхідної потужності

Fig 3 Approximation of dependence of factor of strengthening from Input power

Структурна схема, розглянутого МСВ – генератора, представлена ​​на Рис1

Рис 1 Структурна схема МСВ – генератора

1 – підсилювач, 2 – спрямований відгалужувач,

3-лінія звязку з регульованим аттенюатором,

4 – МСВ – фільтр (узкополосная лінія затримки)

Fig 1 Block diagram МСВ – the generator 1 – the amplifier 2 – directed coupler 3-communication line with adjustable attenuator 4 – MSW-filter (a narrowband delay line)

чна обробка амплітудних характеристик підсилювачів дозволяє з похибкою не більше 20% апроксимувати цю характеристику до виду представленому на Рис 2

Рис 2 Апроксимація залежності вихідної потужності Р вих підсилювача від вхідної потужності Рвх .

Fig 2 Approximation of dependence of target capacity Рвих of the amplifier from input power Рвх

В аналітичній формі амплітудна усереднена характеристика підсилювачів може бути представлена ​​у вигляді:

де К-коефіцієнт посилення малого сигналу

Ρι – рівень вихідної потужності при коефіцієнті компресії підсилювача 1дБ Р ас – Потужність насичення підсилювача

Висловимо через Piv \ K амплитудную характеристику підсилювача Це зручно зробити, тому, що дані величини найбільш часто є довідковими

З (2) отримаємо вираз для апроксимації

коефіцієнта підсилення G = Р вих / Рвх ·

Графічне відображення виразу (3) представлено на Рис 3

З виразу для балансу амплітуд (1) випливає: G = 1/as (4)

де «2 · = L * β * а

З виразу (4) випливає, що стійка робота генератора можлива тільки на нелінійному ділянці амплітудної характеристики підсилювача, тобто при Рвх> Ρι / Κ, Рис 4

Рис 4 Умова стійкості роботи генератора

на МСВ від коефіцієнта посилення і вхідної потужності підсилювача

Fig 4 А condition of stability of work of the oscillator on MSW from factor of strengthening and input power of the amplifier

Тут Рвх p – що встановилася потужність в кільці генератора на вході підсилювача, її значення можна визначити з (4)

)

Значення вихідної потужності підсилювача в сталому режимі Рвих р, визначається наступним виразом:

Оскільки K * aj > 1, то Рвх р> Ρΐ / К, а Рвих р> ΡιΊ е робочим знову стає нелінійний ділянку амплітудної характеристики

Вибір Рвх р і Р вих р, в даному випадку, здійснюється підбором відповідного значення а ^ З точки зору зменшення фазових шумів, як показано вище, бажано зменшувати Рвхр, проте слід мати на увазі, що при перебудові генератора і впливі дестабілізуючих факторів як а ^ ·, так і К можуть змінюватися Отже, вхідна і вихідна потужності підсилювача будуть змінюватися, як це показано на Рис4 Тому при виборі робочого режиму необхідно орієнтуватися на область від (1 / aj min β, ο (1 / aj) max І встановити деякий коефіцієнт надійності γ , що визначає перевищення До над (1 / aj max

Тоді з (5) і (6) отримуємо критерії для визначення мінімальних вхідний і вихідний потужностей підсилювача

Наприклад, якщо / = 0,8, то [Рвхmin / (Ρι / К)] = 1,3, а Рвих min / Ρΐ = 1, 05

Для забезпечення низького рівня фазових шумів необхідно, щоб величина потужності на вході МСВ – фільтра була нижче деякого граничного значення Р ор

З виразу (10), з урахуванням (9), можна отримати параметр Р підсилювача, тобто вибрати необхідний підсилювач, відповідний вимогу:

Наприклад, якщо в кільці зворотного звязку використовується спрямований відгалужувач з ослабленням

6 дБ, втрати в лінії передачі дорівнюють 2дБ, а Р ор =

0,    5 мВт, то Pi = 3 мВт

Таким чином, якщо є підсилювач, у якого Pi більше необхідного, то в цьому випадку необхідно збільшувати сумарне загасання в лінії звязку а, щоб досягти на вході МСВ – фільтра порогової потужності Рпор Однак, при цьому природно необхідний підсилювач з великим коефіцієнтом посилення, що перекриває сумарні втрати

При цьому треба мати на увазі [3], що при збільшенні втрат шуми генератора погіршуються, тому переважно підібрати підсилювач з необхідної Pi, ніж збільшувати загасання а для зменшення цієї потужності Проте, якщо величина Pi фактично більше, ніж потрібно, то визначити «можна з рівняння (12)

I

тоді, наприклад, якщо Р оо= 0,5 мВт, Ρι = 10 мВт,

При цьому з (7) випливає, що К = 105 (я ^ 20 дБ)

III                                 Висновок

в даній роботі встановлена ​​кількісна звязок з параметрів генератора на МСВ до вимог до елементів: підсилювачам, МСВ – фільтру (вузькосмугової лінії затримки), лінії звязку в кільці зворотного звязку Отримані результати дозволяють значно спростити проектування МСВ – генераторів з низьким рівнем фазових шумів і необхідної вихідною потужністю у всьому діапазоні робочих частот

IV                           Список літератури

[1] р Н Дунаєв, Ю К Фетисов та ін «Експериментальне дослідження фазових шумів генераторів на магнітостатичних хвилях» Радіотехніка та електроніка, 1992р, вип 7, СС1274 – 1280

[2] А С Сокольський, А І Афанасьєв, Ю Б Рудий «Дослідження шумових характеристик генератора на МСВ» Електронна техніка, Сер1, Електроніка СВЧ, 1990, вип 1 (425), сс67-69

[3] І / Ishak, Е Neese, et al «Tunable magnetostatic wave oscillators using pure and doped YAG films» IEEE Transaction on Magnetic, 1984, vol Mag -20, No 5, pp 1229 – 1231

INFLUENCE OF PEAK CHARACTERISTICS OF ELEMENTS IN THE CIRCUIT OF THE FEEDBACK ON THE LEVEL OF PHASE NOISE IN OSCILLATOR ON MAGNETOSTATIC WAVES

Rudyi Yu B, Gubarev V F, GaldetskiyA V

Federal State Unitary Enterprise «Research and Production Corporation «ISTOK»

(FSUE «RPC»ISTOK»)

2a Vokzalnaya Str, Fryazino, 191120, Russia Ph: (095) 465-88-87, (095) 465-86-96 e-mail: rudyy@mailru

Abstract-Problems of dependence of phase noise and target power of oscillators on magnetostatic waves (MSW) from peak characteristics of elements in a feedback circuit of the given oscillators are considered in this work

I                                         Introduction

Research of minimization problems of phase noise of oscillators on MSW have allowed to establish, in particular, rather sharp dependence of these noise levels on size of input power on filter on MSW (a narrow-band delay line) in a feedback circuit of the given oscillators In works [1, 2] the estimation of size of threshold power of excitation {pnop = 10V. 1 mW) at which excess noise of the oscillators can worsen on 20 .. 25 dB is experimentally obtained Therefore the choice of modes and parameters of elements of the oscillators on MSW, in this connection, is an actual task which decision is presented in the present work

II                                        Main Part

The block diagram of the considered oscillator is presented on Fig1 The peak characteristic of the amplifier approximation expression (2),

where К – factor of strengthening of low level,

Р, – a level of target capacity at a compression factor of the amplifier 1dB,

P„ao – capacity of saturation of the amplifier

From a condition of balance of amplitudes [1 ], in view of (2) it is possible to define the minimal entrance and target capacities of the amplifier (8), (9)

For a low level of phase noises it is necessary to provide input MSW capacity value of the filter below a value of threshold level P„op

It is possible to receive criterion for a choice of the amplifier

(11)

For example, if it is used directed coupler with easing 6 dB in a ring of a feedback, losses are equal a line of transfer 2dB, and P„ap = 05 mW, P, = 3 mW

Thus, if there is an amplifier, at which p,more demanded, in this case it is necessary to increase total attenuation in the communication line a to reach on the input MSW-filter of threshold capacity P„op However, thus the amplifier with the greater factor of strengthening overlapping total losses is required

Thus it is necessary to mean [3], that at increase in losses noise of the oscillator worsen and the amplifier with demanded P,, therefore it is more preferable to pick up, than to increase attenuation a for reduction of this capacity Nevertheless, if size P,is actually bigger than it is required to define a, it is possible to get from the equation (12), then, for example, ifP^^ = 05 mW, P, = 10 mW, (1 / β) = 4 (6 dBj and Гн = 08, а = 019 (7 dBj

Thus, it follows from (7), that К = 105 (-20 dBj

III                                       Conclusion

Quantitative connection with parameters of the oscillator on MSW with requirements to elements is established in the present work for amplifiers, filter on MSW (a narrow-band delay line), the communication line in a feedback ring The received results allow simplifying considerably designing oscillator on MSW with a low level of phase noise and necessary target power in all ranges of working frequencies

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р