Надширокосмуговий генератор шуму надвисокочастотного діапазона на лавинно-пролітному діоді
DSpace at NTB NTUU KPI
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Надширокосмуговий генератор шуму надвисокочастотного діапазона на лавинно-пролітному діоді
|
|
| Creator |
Павлюченко, Андрій Валерійович
|
|
| Description |
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.27.01 – Твердотільна електроніка. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2009. У пролітному режимі (IMPATT) практично досягнуто теоретичного рівня можливостей за величиною рівня шумів та ширині робочої смуги частот. Запропоновано комбінований спосіб живлення лавинно-пролітних діодів для отримання підвищеного рівня шумів: на постійну напругу зміщення, яка нижча пробивної, накладаються імпульси струму з амплітудою, яка забезпечує роботу діодів у заданому частотному діапазоні. Експериментально показано, що для отримання високого рівня шумів генератора шуму необхідна наявність ділянок або областей з від’ємним диференційним опором на статичних та низькочастотних вольт-амперних характеристиках діодів. Розроблена оригінальна методика, яка дає змогу однозначно визначити асиметрію пролітних просторів двухпролітних лавинно-пролітних діодів та величину сумарного та від’ємного зарядів збіднених шарів по залежності середнього струму від періоду повторення імпульсів живлення, для технологічного відбору діодів з необхідним рівнем шумів. Розроблений та метрологічно атестований по частоті та рівню вимірюваних шумів радіометричний приймач з динамічним діапазоном 70 дБ для проведення вимірювання спектральної щільності потужності шуму надширокосмугових генераторів шуму в діапазоні 80-110 ГГц. Показана залежність коефіцієнту якості генераторів шуму від параметрів імпульсної складової живлення діода: амплітуди імпульсів, протяжності імпульсів, періоду слідування імпульсів та напруги зміщення. Розроблений та досліджений надширокосмуговий генератор шуму на лавинно-пролітному діоді, який працює в аномальному режимі в діапазоні 80-110 ГГц, забезпечує рівень спектральної щільності потужності шуму не менше 58дБ/кТ0 у смузі робочих частот не менше 20 ГГц, при нерівномірності характеристики не більше ±1,5 дБ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.01 – Твердотельная электроника. Национальныйтехнический університет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2009. Проведенный анализ разработанных зарубежных и отечественных генераторов шума на лавинно-пролетных диодах показывает, что в пролетном режиме (IMPATT) практически достигнут теоретический предел по величине уровня шумов и ширине рабочей полосы частот. Ограничение связано с взаимно исключающими свойствами лавинно-пролетных диодов: для повышения рабочей полосы частот необходимо увеличивать величину рабочего тока, что приводит к снижению величины уровня шумов. Предложен комбинированный способ питания лавинно-пролетных диодов для получения повышенного уровня шумов: на постоянное напряжение смещения, которое ниже пробивного, накладываются импульсы тока с амплитудой, обеспечивающей работу диодов в заданном частотном диапазона. Экспериментально показано, что для обеспечения высокого уровня шумов генератора шума необходимо наличие участков или областей с отрицательным дифференциальным сопротивлением на статических и низкочастотных вольт-амперных характеристиках диодов, что достигается применением комбинированного питания двухпролетных диодов и их настройкой в цепи включения. Разработана оригинальная методика, позволяющая однозначно определять асимметрию пролетных пространств двухпролетных лавинно-пролетных диодов и величину суммарного и разностного зарядов обедненных слоев по зависимости среднего тока от периода повторения имульсов питания, для технологического отбора диодов с заданным уровнем шумов. Разработан и метрологически аттестован по частоте и уровню измеряемых шумов радиометрический приемник с динамическим диапазоном 70 дБ для проведения измерений спектральной плотности мощности шума сверхширокополосных генераторов шума в диапазоне 80-110ГГц. Экспериментально показана зависимость коэффициента качества генераторов шума от параметров импульсной составляющей питания диода: амплитуды импульсов, длительности импульсов, периода следования импульсов и напряжения смещения. Разработан и исследован сверхширокополосный генератор шума на лавинно-пролетном диоде, работающий при комбинированном режиме в диапазоне 80-110 ГГц, обеспечивающий уровень спектральной плотности мощности шума не менее 58дБ/кТ0 в полосе рабочих частот не менее 20 ГГц при неравномерности характеристики не более ±1,5 дБ. This is a dissertation for the graduate degree competition of technics candidate for the science 05.27.01 “Solid state electronics”. National technical University of Ukraine “Kiev polytechnic institute”, Kiev, 2009. The analysis of developed foreign and domestic noise oscillators with avalanche diodes has proved that theoretical limit of noise level and frequency range is nearly reached within IMPATT mode. The limitation is created by avalanche diodes’ mutually exclusive characteristics. It is needed to increase the quantity of working current to increase frequency range, which leads to the quantity of noise level decrease. The combined method of avalanche diodes’ supply is offered to obtain heightened noise level. It proposes that current impulses, that are providing diodes’ operation in predetermined frequency range, are collided on constant bias voltage, which is lower than discharge voltage. It is experimentally proved that sections or areas with negative differential resistance on static and low-frequency volt-ampere diodes’ characteristics are needed to provide noise oscillator’s high noise level. And that is attained by combined double-drift diodes’ supply and their tuning in relay. The unique methodology, allowing to rate avalanche diodes’ drift space’ skewness, is developed. The barrier layer quantity of summarized and differential charge is rated by average current’s dependence on supply impulse’s pulse time. This methodology is used to process diodes selection with predetermined noise level. The radiometric detector with dynamic range of 70 dB is developed and has passed a metrological certification of monitored noise level. It is intended for super wide band noise oscillators’ spectral density of noise power in 80-110 GHz range. The dependence of noise oscillator’s quality coefficient from the parameters of diode’s supply component such as pulse amplitude, pulse duration, pulse repetition cycle and bias voltage is experimenally shown. The superwide band noise oscillator with avalanche diode is developed and researched. It works in anomaly mode in 80-110 GHz range. It also provides energy-to-noise ratio not lower than 58 dB/kT0 in operating frequency range not lower than 20 GHz when ripple is not more than ±1,5 dB. |
|
| Date |
2010-06-11T15:58:26Z
2010-06-11T15:58:26Z 2009 |
|
| Type |
Thesis
|
|
| Identifier |
http://ela.kpi.ua/handle/123456789/364
|
|
| Language |
uk
|
|