Осадчук В С, Осадчук О В Вінницький національний технічний університет Хмельницьке шосе, 95, Вінниця, 21021, Україна тел: (0432) 59-84-81, e-mail: osadchuk69@mailru

Анотація-Представлені дослідження характеристик надвисокочастотного генератора на основі транзисторної структури, що з біполярних транзисторів одного типу провідності Показана можливість як оптичної, так і електричного регулювання частоти генерації

I                                       Введення

Розширення діапазону перебудови частоти генерації автогенераторів надвисоких частот є одним з найважливіших завдань при їх проектуванні Одним із шляхів вирішення цього завдання є зміна еквівалентної ємності коливального контуру СВЧ генератора і динамічного негативного опору, компенсуючого втрати енергії в контурі Зміна цих параметрів можливо за допомогою дії оптичного випромінювання на фоточуттєвий діод, вкпюченний в ланцюг зворотного позитивного звязку автогенератора Такий підхід можна реалізувати в автогенераторного пристроях, побудованих на використанні динамічного негативного опору і реактивних властивостей біполярних транзисторних структур, що дозволяє спростити схеми автогенераторів, підвищити потужність вихідного сигналу, розширити діапазон перебудови частоти генерації і реалізувати їх за інтегральною технології [1, 2, 3] У роботі представлені дослідження залежності частоти генерації, як від впливу потужності оптичного випромінювання, так і електричного режиму

II                    Математична модель

На рис1 представлена ​​схема автогенератора Вона являє собою гібридну інтегральну схему, що складається з трьох біполярних транзисторів, трьох резисторів, ємності, індуктивності і фоточув-ствительность діода Така схема реалізує автогенератор надвисоких частот з оптичною регулюванням частоти генерації Коливальний контур індуктивності L1 і еквівалентної ємності повного опору, існуючого на електродах колектора і емітера біполярного транзистора VT2

Рис 1 Електрична схема автогенератора Fig 1 Ап electric circuit of the oscillator

Резистори R1-R3 здійснюють режим електричного живлення пристрою від джерела постійної напруги U1 Фоточутливий діод VD1 вкпючен в ланцюг позитивного зворотного звязку

автогенератора При впливі оптичного випромінювання на фоточуттєвий діод VD1 змінюється його повний опір, яке викликає зміну еквівалентної ємності коливального контуру і динамічного негативного опір, що призводить до зміни частоти генерації Біполярний транзистор VT3 з закороченним р-п переходом колектор-база і резистор R3 забезпечують термостабілізацію роботи автогенератора Ємність С1 є блокувальною і захищає джерело постійної напруги U1 від дії

надвисокочастотних коливань

Умовами виникнення гармонійних коливань в автогенераторі є:

ImZ=0                                                                                       (1)

ReZ<0                                                                                      (2)

де Z – повний опір на затискачах колектор-емітер біполярного транзистора VT2 Повний опір Z, активна складова якого має відємне опір, визначається з нелінійної еквівалентної схеми пристрою, на підставі рішення системи рівнянь Кірхгофа Система рівнянь Кірхгофа розраховується в обчислювальному середовищі «Matlab 65» на персональному компютері Параметри еквівалентної схеми автогенератора, необхідні для розрахунку, взяті з роботи [4]

З умови (1) визначається частота генерації, яка залежить від дії потужності оптичного випромінювання Р

де-активна складова повного опору

тивления на затискачах колектор-емітер біполярного транзистора VT2, яка має негативне значення С (Р)-еквівалентна ємність коливального контуру автогенератора I-індуктивність контуру Чутливість пристрою, яка визначає швидкість зміни частоти генерації від потужності оптичного випромінювання, визначається з формули (3)

III Експериментальні дослідження

На рис2 представлені залежності частоти генерації від потужності оптичного випромінювання при різних напругах живлення Як видно з графіка, зміна потужності оптичного випромінювання від О до 120 мкВт / см ^ призводить до зміни частоти генерації на 70 МГц при напрузі живлення 5 В

Рис 2 Залежності частоти генерації від потужності оптичного випромінювання

Fig 2 Dependences of generation frequency vs power of optical radiation

Ha рісЗ представлена ​​залежність частоти генерації від зміни постійної напруги джерела U1 Зміна напруги від 4,0 В до 5,0 В дозволяє регулювати частоту від 895 МГц до 950 МГц

Рис 3 Залежність частоти генерації від зміни напруги живлення

Fig 3 Dependence of generation frequency \/s a supply variation

Зміна чутливості пристрою від потужності падаючого оптичного випромінювання наведено на рис4 Як видно з графіка, найбільша чутливість становить 1,15 МГц / мкВт / см ^ і лежить в діапазоні від 5 мкВт / см ^ до 60 мкВт / см ^

Рис 4 Залежність чутливості від потужності оптичного випромінювання

Fig 4 Dependence of sensitivity vs power of optical radiation

IV                                  Виконання

Автогенератор виконаний у вигляді гібридної інтегральної схеми на основі стандартного технологічного процесу Кристали транзисторів розварені на мікрополоскові плату з поликор на титановому підставі Розмір полікорові плати 10×10 мм Автогенератор забезпечує вихідна напруга від 0,8 В до 2,8 В в діапазоні частот від

0, 1 до 2 ГГц Пристрій споживає струм 2,5 мА при напрузі живлення 5 В

V                                   Висновок

Запропоновано гібридна інтегральна схема надвисокочастотного автогенератора на основі трьох біполярних транзисторів, дослідження якої показали можливість регулювання частоти генерації як за допомогою оптичного випромінювання, так і зміною напруги живлення, при цьому оптична перебудова частоти генерації складає 70 МГц, а електрична – 55 МГц

VI                           Список літератури

[1] ОсадчукВ С, Осадчук О В, Вербицький В Г Температури та оптичні м1кроелектронн1 частотності перетворювач -В | ННДЦ: УН1ВЕРСУМ-В | ННДЦ, 2001 -196с

[2] Осадчук В С, Осадчук О В реактивністю властівост тран-зістор в i транзисторних схем – В1нніця: «УН1ВЕРСУМ – В | ННДЦ», 1999 – 275 с

[3] Пат № 44001 А Украта, МКІ Н01L 27/14 М | кроелект-ронний оптичний давач / Осадчук В С, Осадчук

О В Бюл № 1,2002

[4] Разевіг В Д Система наскрізного проектування електронних пристроїв DesignLab 80 – М: Солон-Р, 2000 – 698 с

THE AUTOMATIC GENERATOR OF SUPER-HIGH FREQUENCIES WITH OPTICAL CONTROL

OsadchukV S, OsadchukA V

Vinnitsa National Technical University 95, Khmelnitskiy highway, Vinnitsa, 21021, Ukraine Ph: (0432) 59-84-81 e-mail: osadchuk69@mailru

Abstract – The investigations of characteristics of the su- perhigh frequency oscillator are represented on the basis of transistor structure consisting of bipolar transistors of one type of admittance The opportunity, both optical, and electric frequency control of generation, is shown

The expansion of a tuning frequency range of generation of self-excited oscillators of superhigh frequencies is one of major problems at their design One of paths of the decision of this problem is the variation of equivalent capacity of a tuning circuit of UHF of the oscillator and dynamic negative resistance canceling power losses in the tuning circuit The variation of these parameters is possible through action of optical radiation on a photosensitive diode switched on in a circuit of backward positive communication of the self-excited oscillator

On Fig1 the circuit of the self-excited oscillator is represented It represents a hybrid integrated circuit consisting of three bipolar transistors, three resistors, capacity, inductance and photosensitive diode Such circuit implements the self-excited oscillator of superhigh frequencies with optical frequency control of generation The tuning circuit consists of inductance LI and equivalent capacity of a complete resistance existing on electrodes of a collector and the emitter of the bipolar transistor VT2

The variation of power of optical radiation from 0 up to 120 uWt/cm^ reduces in a frequency change of generation on 70 MHz at supply voltage of 5 V The greatest sensitivity makes 115 MHz/uWt/cm^and lays in a range from 5uWt/cm^up to 60 uWt/cm^

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