МИНИСТЕРСТВО ЭЛЕКТРОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР
ОБЗОРЫ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ
Серия I. Электроника. СВЧ
Выпуск 10(1454)
И.И.Бродуленко, А.И.Абраменков, Д.А.Ковтунов,
В.Н.Лебедев, А.М.Сергиенко
СТАБИЛЬНЫЕ И ВЫСОКОСТАБИЛЬНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЧ-
ГЕНЕРАТОРЫ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРАХ
(по данным отечественной и зарубежной печати за 1982-1988 гг.)
ОГЛАВЛЕНИЕ
В в е д е н и е .......................................... 2
I.	Общее состояние развития стабильных СВЧ-генераторов малой
мощности и основные компоненты их нестабильной работы ... 2
2.	Стабильные полупроводниковые диодные СВЧ-генераторы на ди-
электрических резонаторах ................................... 6
3.	Высоко стабильные транзисторные СВЧ-генераторы на диэлек-
трических резонаторах .......................................20
3.1.	Гибридно-монолитные генераторы на диэлектрических ре-
зонаторах ..............................................  33
4.	Методы исследования и конструктивные особенности полупро-
водниковых СВЧ-генераторов на диэлектрических резонаторах 39
5.	Анализ параметров и параметрические возможности стабильных
и высокостабильных полупроводниковых СВЧ-генераторов на
диэлектрических резонаторах ........................ 45
3 а ключ е ни е .....................................49
Л и т е р а т у р а. ............................... 51
Москва
ЦНИИ ’’Электроника”
1989
ВВЕДЕНИЕ
В обзорах [I-5J рассмотрены основные и наиболее актуальные
вопросы, связанные с параметрами и характеристиками миниатюрных
термо стабильных высокодобротных диэлектрических резонаторов (ДР)
и применением их в полупроводниковых СВЧ-генераторах р^вличиых
классов. В течение последних пяти лет продолжались интенсивные
исследования и разработки СВЧ-генераторов малой feO,I Вт) и по-
вышенной (> 0,1 Вт) выходной мощности см- и мм-диапазйнов длин
волн различных конструктивно-технологических исполнений, способ-
ных реализовать различные комплексы параметров и характеристик.
Появились новые публикации по СВЧ-генераторам мадшй и повышенной
мощности, подтверждающие перспективность их развития и применения
в современной РЭА различного функционального назначения.
Данный обзор посвящен схемам построения, конструктивно-техно-
логическим особенностям, параметрам, перспективам и направлениям
развития полупроводниковых СВЧ-генераторов различных классов с
применением ДР и является дополнением и дальнейшим развитием ука-
занных обзоров.
Материал рассмотрен с точки зрения принципа действия генера-
торов, используемых в них активных приборов безотносительно к фак-
ту наличия или отсутствия в них возможности перестройки частоты,
так как эти вопросы были проанализированы в обзоре [з].
В обзоре рассмотрено 127 отечественных и зарубежных публика-
ций, посвященных полупроводниковым СВЧ-генераторам с применением
ДР, а также с техническими средствами повышения стабильности час-
тоты и снижения уровня частотцых шумов (термостатирование, ФАПЧ,
цифровая термокомпенсация и др.).
I. ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ РАЗВИТИЯ СТАБИЛЬНЫХ СВЧ-ГЕНЕРАТОРОВ
МАЛОЙ МОЩНОСТИ И ОСНОВНЫЕ КЭМПОНЕНТЫ ИХ НЕСТАБИЛЬНОЙ
РАБОТЫ
Интенсивное развитие стабильных и высоко стабильных (длитель-
ная нестабильность частоты при и после дестабилизирующих воздейст-
вий Ю”3...Ю-4 и 10“4...10~5 соответственно) СВЧ-генераторов ма-
лой выходной мощности (^0,1 Вт) в см-диапазоне длин волн началось
со второй половины 50.-х годов.
В течение длительного времени СВЧ-генераторы разрабатывались
на базе электровакуумных приборов с применением относительно гро-
моздких и трудоемких в изготовлении объемных высокодобротных
( Qo=(I0...25).I03) металлических резонаторов [б].
2
Разработка, и успешное применение [I-5] высокодобротных
(Qd>I000 в см-диалазоне длин волн) термо стабильных миниатюрных
диэлектрических резонаторов с практически неограниченной долговеч-
ностью, простых и нетрудоемких в изготовлении,обеспечили качест-
венный скачок в развитии стабильных и высоко стабильных полупровод-
никовых СВЧ-генераторов малой мощности на базе транзисторов (бипо-
лярных и полевых), диодов Ганна и ЛПД, предназначенных для приме-
нения в РЭА различного функционального назначения в качестве гете-
родинов и генераторов (автономных, опорных, задающих, возбудителей
усилительных приборов и др.), к которым предъявляются многие ком-
плексы сложных требований по параметрам, характеристикам и эконо-
мическим показателям [l-5,7-15]. Поэтому для реализации требований
по параметрам и характеристикам используются разные схемы построе-
ния СВЧ-генераторов с применением активных приборов различных клас-
сов или разновидностей и различные конструктивные исполнения СВЧ-
генераторов ‘на ДР и на ДР в сочетании с применением дополнительных
технических средств стабилизации частоты (термостатирование, приме-
нение систем ФАПЧ и техники цифровой термикомпенсации).
Известно, что величины стабильности частоты и шумов существен-
но зависят от интенсивности воздействия на них дестабилизирующих
факторов, которые по своему характеру воздействия подразделяются
на внешние и внутренние и могут вызывать как обратимые, так и не-
обратимые изменения ча.стоты, шумов и других электрических парамет-
ров и характеристик. При этом наиболее существенными внешними де-
стабилизирующими факторами являются тепловые (изменения температу-
ры окружающей среды в широких пределах), а также изменения пита-
ющих напряжений и механико-акустические воздействия.
Внутренние Дестабилизирующие факторы, приводящие, как правило,
к необратимым изменениям параметров, связаны с физическими и конст-
руктивно-технологическими изменениями, происходящими в активных и
пассивных приборах (в особенности в транзисторах и диодах) и конст-
руктивных элементах. Основными и наиболее существенными факторами,
приводящими к внутренним изменениям ОВЧ-генераторов и ограничива-
ющими их миниатюризацию, являются интэнсивные тепловые нагрузки
[1б]. Поэтому для снижения тепловых нагрузок активных полупроводни-
ковых приборов СВЧ-генераторов, одновременно с обеспечением эффек-
тивного отвода тепла от них, можно использовать схемы построения
СВЧ-генераторов с суммированием мощностей одиночных активных прибо-
ров [l5j.
В общем виде нестабильность частоты СВЧ-генераторов на ДР, вы-
зываемую внешними и внутренними дестабилизирующими факторами, мож-
но представить в виде:
3
п
1 = 4
Где _р - фиксированная частота СВЧ-генера.тора, до воздействия на
него дестабилизирующих факторов; - общее изменение частоты СВЧ-
генератора, при и после воздействия на. него всех дестабилизирующих
факторов; [ - количество компонент нестабильности ча.стоты СВЧ-ге-
нератора, вызванных различными дестабилизирующими факторами.
Из-за комплексности воздействия дестабилизирующих факторов и
других факторов, трудно учитываемых на практике, не все компоненты
нестабильности частоты можно рассчитать. На основании эксперимен-
тальных данных по чувствительности частоты СВЧ-генера.тора. к деста,-
билизирующим воздействиям обычно рассчитываются компоненты неста.-
бильности частоты, вызванные изменением температуры окружающей сре-
ды, изменением питающих напряжений и изменением давления окружающей
среды или механическими воздействиями.
Компонента, нестабильности частоты, вызванная изменением темпе-
ратуры окружающей среды СВЧ-генератора, является наиболее сущест-
венной в общей величине его нестабильности частоты и равна:
где
1 т ЬГ
- - температурный коэффициент частоты СВЧ-генератора.;
лТжТ^ТтсП ~ интервал изменения температуры окружающей среды.
Аналогично рассчитывается компонента нестабильности частоты,
вызванная изменением питающего напряжения:
Sf [МГй\
где gy кРУтизна частоты по питающему напряжению;
Ьгпах ^4ntn “ интервал изменения питающего напряжения.
Отметим, что в большинстве случаев величины и интервалы изме-
нения дестабилизирующих воздействий, при которых обеспечиваются
определенные величины одиночных параметров или различных комплексов
параметров, указываются в технической документации (технические ус-
ловия, справочные листы и др.). Воспользовавшись этими данными и
данными аналогичных СВЧ-генераторов, можно рассчитать основные ком-
поненты нестабильности частоты. Компоненты нестабильности частоты
СВЧ-генераторов, вызванные такими дестабилизирующими факторами,как
акустические шумы, радиационные излучения, старение, механические
удары и вибрации, в основном определяются экспериментально цля каж-
4
до го типа, а иногда для каждого экземпляра. СВЧ-генератора.
В обзоре рассмотрены схемы построения, конструктивно-техноло-
гические исполнения и параметрические возможности стабильных и вы-
соко стабильных полупроводниковых СВЧ-генераторов различных классов
на ДР и в сочетании ДР с другими техническими средствами стабилиза-
ции частоты, величина нестабильности частоты которых в большинстве
случаев определялась только с учетом компоненты нестабильности час-
тоты, вызываемой изменением температуры окружающей среды. Следова-
тельно, в обзоре в основном рассмотрены параметрические возможнос-
ти термостабильных СВЧ-генераторев. Ври этом схемы их построения
и конструктивно-технологические исполнения могут обеспечивать вели-
чины компонент нестабильности частоты, вызываемые другими дестаби-
лизирующими воздействиями (механические удары, вибрация, акустиче-
ские воздействия, изменение питающих напряжений и давления окружа-
ющей среды), существенно меньшие по сравнению с величинами компо-
нент нестабильности частоты, вызываемыми изменениями температуры
окружающей среды в широких пределах.
Надо отметить, что отсутствие сложных и громоздких механизмов
перестройки частоты у рассматриваемых параметрических разновиднос-
тей СВЧ-генераторов создает благоприятные условия для их миниатюри-
зации, повышения стабильности частоты, долговечности и надежности,
а. также для реализации их относительно простых конструктивно-техно-
логических исполнений.
Конструктивно-технологические исполнения рассмотренных в обзо-
ре СВЧ-генераторов выбраны исходя из реализации требуемого одиноч-
ного параметра, или комплекса, параметров, а в отдельных случаях и
с учетом обеспечения высоких экономических показателей. Возможна
реализация нескольких вариантов конструктивно-технологического ис-
полнения стабильных и высокостабильных полупроводниковых СВЧ-гене-
ра.торов на. ДР. На данном этале развития таких СВЧ-генераторов ос-
новным и наиболее распространенным их конструктивно-технологическим
исполнением является гибридно-интегральное. Продолжаются разработки
полупроводниковых СВЧ-генераторов на ДР в водно водно-коаксиальном
исполнении и активизируются работы по созданию стабильных полупро-
водниковых СВЧ-генераторов нэ .ДР в гибридно -монолитном конструктив-
ном исполнении.
Несмотря на интенсивное развитие полупроводштковых СВЧ-гснера-
торов на. ДР в течение последних 20 дет, реализация их параметриче-
ских возможностей в мм- к см-тлалазо.iax дойн волн еще далека от оп-
тимальной. Это объясняется пзгфо.ыъым прогрессом в схемах их пс-
строения, конструктивно-техно, л. л. '. ,окиу. исиолн..',ш:1х, совершенство-
ванием активных и пассивных приборе г. входящих в состав СВч-генера-
тсров, а также непрерывно возраот.'шднд! требованиями к СВЧ-гснера-
торам.
В последние годы наметились успехи в проектировании СВЧ-гене-
раторов на. ДР, в методах и программах их расчетов с применением вы-
числительной техники.
Одновременно с развитием полупроводниковых СВЧ-генераторов на
ДР проводятся исследования и разработки СВЧ-генера.торов с примене-
нием других типов резонаторов, в частности резонаторов, изготовлен-
ных из лейкосалфира, магнитостатических пленок и композитных резо-
наторов, которые по сравнению с диэлектрическими резонаторами име-
ют свои конструктивно-технологические и параметрические особеннос-
ти и находятся в стадии исследований и экспериментального производ-
ства [l7-20] .
2. СТАБИЛЬНЕЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДНЫЕ СВЧ-ГЕНЕРАТОРЫ
НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРАХ
Диодные СВЧ-генераторы продолжают развива.ться и совершенство-
ваться в направлении миниатюрйзации, повышения стабильности часто-
ты, снижения уровня шумов, освоения более высокочастотных участков
СВЧ-диапазона, повышения долговечности и надежности. Перечисленное
достигается за счет прогресса в технологии, применения более эффек-
тивных полупроводниковых диодов и других приборов, входящих в со-
став СВЧ-генераторов, реализации гибридно-интегральных и гибридно-
монолитных конструктивных исполнений.
В зависимости от комплексов требований, предъявляемых к полу-
проводниковым СВЧ-генера.торам, уровня развития их технологии они
имеют различные конструктивно-технологические исполнения. В послед-
ние годы наблюдается устойчивая тенденция к вытеснению в этой об-
ласти СВЧ-техники дискретных волноводных и коаксиальных генерато-
ров приборами, созданными с использованием гибридно-интегральной
и монолитной технологии. Не возникают сомнения в рациональности та-
кого подхода при использовании в качестве стабилизирующего элемен-
та ДР, который благодаря своим свойствам удачно сочетается с микро-
полосковыми элементами (линиями передачи, резонаторами).
Реализация полупроводниковых СВЧ-генераторов на да в объемном
конструктивном исполнении способствует повышению добротности резо-
наторных . систем и снижению частотных шумов, увеличивая стабиль-
ность СВЧ-генераторов. Однако при этом затрудняется решение задачи
миниатюризации СВЧ-генераторов, а также обеспечение устойчивости
их к жестким механическим и акустическим воздействиям.
Несмотря на указанные недостатки, продолжаются разработки СВЧ-
генераторов, в которых ДР располагается в полости волновода. Это
оправдано в диапазоне миллиметровых волн, где технология 1ИС не
6
получила пока, широкого распространения.
Генераторы объемного конструктивного исполнения в большинст-
ве случаев разрабатывают таким образом, чтобы ДР являлся основным
и, по возможности, единственным резонатором/ Так, в [2l] описан
генератор 3-мм диапазона длин волн, в котором ДР располагается в
выходном волноводе и связан с активным элементом через отрезок ко-
аксиальной линии, нагруженной на согласованную нагрузку (рис. I).
Отмечается повышенная тем-
пературная стабильность час-
тоты такого генератора по
сравнению с распространенной
в данном частотном диапазоне
конструкцией генераторов с
радиальным резонатором. По-
вышение температурной ста-
бильности достигается путем
использования при изготовле-
нии ДР материалов с опреде-
ленной величиной ТКЕи ком-
пенсацией температурных ухо-
дов частоты [22J. ДР на та-
ких высоких частотах выпол-
няют из алунда (Л12о3 ),ти-
тана бария или титаната цир-
кония Г21]. В качестве ак-
тивных элементов в таких ге-
нераторах используются ла-
винно-пролетные диоды (ЛПД)
и диоды Ганна (ДГ). Хорошие результаты в этом диапазоне частот
обеспечивают ДГ на основе фосфида индия (.inP). Например, в [23]
описан генератор на частоте 94 ГГц, обладающий уровнем ЧМ-шумов
при отстройке от несущей на 10 кГц минус 60 дБ/Гц и температурной
стабильностью 2,2 МГц/°С, причем отмечается, что использование ДР
дает снижение уровня шумов на 15 дБ по сравнению с генераторами
волноводной конструкции.
Настройка генераторов такого типа, осуществляется за счет под-
бора. оптимальных связей между активным элементом и ДР, ДР и волно-
водом. Это достигается путем изменения положения и ориентации от-
носительно структуры поля в волноводе резонатора. Для этого ДР
предлагается [24] закреплять в диэлектрическом держателе, который
имеет возможность перемещения в двух направлениях в пазах, выпол-
ненных в стенках волновода. Конструкция такого генератора показана
на рис. 2. В отличие от изображенного на рис. I, где ДР включен
7
Рис.I. Схематическое изображение
конструкции волноводно-коаксиально-
го генератора 3-мм диапазона длин
волн:
I - активный элемент; 2 - ДР;
3 - согласованная нагрузка
а проход, в этом генераторе используется отражающий резонатор. Со-
гласованная нагрузка в конце волновода за ДР обеспечивает устойчи-
вый одно частотный режим генерации. Держатель, в котором закреплен
ДР, может быть кольцевым [25] , а связь резонатора с волноводом мо-
жет изменяться путем поворота его вокруг своей оси.
Рис.2. Схематическое изображение волноводного генератора.,
обеспечивающего регулировку положения ДР:
I - полупроводниковый диод; 2 - диэлектрический держатель; 3 - ДР;
4 - согласованная нагрузка.
На, более низких частотах, в см-диалазоне длин волн, ДР в гене-
раторах объемного конструктивного исполнения обычно располагают в
волноводах, являющихся запредельными на рабочей частоте. Вывод
энергии в этом случае удобно выполнить с помощью коаксиальной ли-
нии. Примером генераторов такого типа является конструкция, предло-
женная в [26,27] и схематически доказанная на рис. 3. С активным
элементом ДР также связан через отрезок коаксиальной линии опреде-
ленной длины, обеспечивающей выполнение условий самовозбуждения ге-
нератора.. Изменение связи ДР с коаксиальными линиями может произво-
диться путем его перемещения в генераторе. В работе [2?] это пред-
лагается реализовать путем поворота внешней оболочки коаксиальной
линии, имеющей окно связи. При этом ДР может быть закреплен непо-
движно, что повышает виброустойчивость и надежность генератора,.
Чтобы исключить уменьшение добротности ДР вследствие потерь в
стенках волновода, резонатор крепится к нему через прокладку из ди-
электрика с малой величиной диэлектрической проницаемости и низки-
ми потерями [28 j. Более оригинальный способ крепления ДР, показан-
ный н < рис. 4, предложен в [29]. Резонатор приклеивается к трубча-
т и д/’и’актрической подставке, закрепленной в углублении стсшш
волновода. Для обеспечения необходимой жесткости подставка дополни-
8
тельно укрепляется диэлектрической пластиной.
Во всех рассмотренных конструктивных исполнениях диодных гене-
раторов с ДР последний играет роль основного и, как правило, един-
ственного резона,тора колебательной системы. Несколько иное предна-
значение у ДР, использу-
емого в генераторе, опи-
санном в [зо,31] и изо-
браженном на рис. 5.
Этот генератор содержит,
кроме ДР, объемный резо-
натор цилиндрической
формы, в углублении бо-
ковой поверхности кото-
рого помещен генератор-
ный диод. Авторы не при-
водят данных о значениях .
частот резонаторов и раз-
мерах полости с диодом,
поэтому провести даже ка-
чественный анализ харак-
теристик системы генера-
тора не представляется
возможным. Наиболее веро-
ятная роль ДР в этой кон-
струкции состоит в увели-
чении связи активного
элемента с объемным резо-
натором и селекции его
"паразитных” типов коле-
баний.
6
Диодные генераторы
гибридно -интегрально го
исполнения, стабилизиро-
ванные ДР, в настоящее
время являются одними из
наиболее хорошо исследо-
Рис.З. Конструкция диодного генератора
с использованием запредельного волново-
да и коаксиальным выводом энергии:
I - запредельный волновод; 2 - винт под-
стройки частоты; 3 - согласованная на-
грузка: 4 - ДР; 5 - полупроводниковый
диод; 6 - коаксиальный вывод энергии
ванных типов СВЧ-генераторов малой мощности. По мере развития тран-
зисторной техники они все выше продвигаются по диапазону частот и
занимают лидерство в коротковолновой части см-диалазона длин волн
в случаях, когда от генератора, требуется повышенный уровень выход-
ной мощности. Число публикаций, посвященных таким генераторам, не
уменьшается, хотя принципиально новых схемных решений за последние
5-7 лет не предложено. В основном ведется оптимизация известных
9
схем построения генераторов [2j и их конструктивно-технологическо-
го исполнения.
В настоящее время практически не встречаются публикации, в
которых предлагается использовать в диодном генераторе многокон-
Рис.4. Способ крепления ДР к металлической
поверхности:
I - ДР; 2 - металлическое основание;
3 - диэлектрическая пластина; 4 - цилин-
дрический диэлектрический держатель;
b - места приклеивания
Рис.5. Схематическое изображение конструк-
ции высоко стабильно го диодного генератора,
связанного с объемным резонатором через ДР:
I - вывод энергии; 2 - винт подстройки
частоты; 3 - полупроводниковый диод;
4 - ДР; 5- цилиндрический объемный резо-
натор
турную колебательную
систему, как это сде-
лано, например, в [32] ,
где описан генератор
на. ЛПД 3-см диапазона
длин волн, обладающий*
из-за нерациональной
схемы построения край-
не низкими характерис-
тиками. Обоснованием
для использования мно-
гоконтурной колеба-
тельной системы, обла-
дающей несколькими
степенями свободы, мо-
жет являться высокая
рабочая частота гене-
ратора, на которой ре-
активные параметры ак-
тивных элементов носят
резонансный характер.
В этом случае корпус
диода, иногда о допол-
нительными конструк-
тивными элементами, вы-
полняет роль активного
резонатора колебатель-
ной системы.
Пример такого ге-
нератора на рабочей
частоте 87 1Тц описан
в [33], а его тополо-
гическая и эквивалент-
ная схемы приведены на рис. 6. ДР в этом генераторе играет роль
внешнего стабилизирующего контура. Он выполнен из нано титаната ба-
рия, имеет размеры 0,8x0,8x0,2 мм и добротность 420.
В более низкочастотном диапазоне лидирующее положение занима-
ют схемы диодных генераторов, которые благодаря их стабильной ра-
боте на одной частоте некоторыми авторами [34J называются оДнокон-
10
турными. В действительности в любой из них помимо ДР имеется еще
один резонатор, образованный реактивностью диода и отрезком линии,
соединяющим его с ДР, и поэтому более удачным является термин "ге-
нератор с резистивной связью", используемый в работе Гз5|.
матор резонатор
S)
Рис. 6. Топологическая (а) и эквивалентная (б) схемы гибридно-инте-
грального диодного генератора, мм-диалазона. длин волн, стабилизиро-
ванного ДР:
I - дисковый резонатор; 2 - полупроводниковый диод; 3 - фильтр
питания; 4 - ДР; 5 - полосково-волноводный переход
В эквивалентной схеме "генератора, с резистивной связью" два
контура, колебательной системы связаны через чисто активное сопро-
тивление.
В зависимости от того, из какого элемента, эквивалентной схемы
отбирается мощность в полезную нагрузку, генераторы с резистивной
связью делятся на.:
II
-	генераторы с полосно-отражающим резонатором в линии вывода
мощности при использовании полезной нагрузки в качестве элемента
резистивной связи;
-	генераторы с проходным резонатором при подключении полезной
нагрузки к стабилизирующему контуру;
-	генераторы с отражающим резонатором в линии, нагруженной на
антипаразитную нагрузку, при подключении полезной нагрузки к актив-
ному контуру.
Генераторы с полосно-отражающим ДР в линии вывода энергии
(ШОР) были первыми из приборов рассма.триваемого типа. В этой схе-
ме резонатор кроме стабилизирующих функций выполняет роль трансфор-
матора импеданса, причем активная и реактивная составляющие сопро-
тивления нагрузки, пересчитанные к диоду, изменяются в очень широ-
ких пределах [Зб] , что обеспечивается оптимальным согласованием с
различными активными двухполюсниками.
Один из вариантов такого генератора описан в [з?]. Его особен-
ностью является крепление ДР к диэлектрической подставке, которая
имеет возможность перемещения вдоль полосковой линии при настройке
генератора (рис. 7). Такое техническое решение повышает оператив-
ность настройки генератора,
хотя может снизить его устой-
чивость к механическим воз-
действиям. Кроме того, разме-
щение ДР на подставке, как
будет показано ниже, уменьша-
ет его связь с МПЛ, которая
должна быть не меньше опреде-
ленной величины для обеспече-
ния устойчивой работы генера-
тора в интервале температур.
Если от генератора/тре-
буется повышенный уровень вы-
ходной мощности, то необходи-
мо, наоборот, повышать связь
ДР с линией. Это может быть
осуществлено способом, опи-
санным в [38] , путем удале-
ния трапециевидного участка
с проводника МПЛ в место расположения резонатора, (рис. 8). Еще
больших величин связи ДР с линией передачи достигают в генераторе,
описанном в Гзэ], в котором благода.ря особой конфигурации провод-
ника МПЛ (рис. у) резонатор оказывается связанным с ней в двух точ-
12
Рис. 7. Топологическая схема диодно-
го генератора с возможностью переме-
щения ДР в линии вывода энергии:
I - полупроводниковый диод; 2 - ДР;
3 - диэлектрический держатель
кс!л. При этом для того чтобы связь ДР с линией увеличилась, элек-
трическая длина между сечениями I и 2, в которых она осуществляет-
ся, должна, быть кратна Л /2 (Л- длина волны в МИД на. рабочей час-
тоте). Как отмечается в [зэ], такое техническое решение можно ис-
пользовать при необходимости повышения выходной мощности генерато-
ра. за счет согласования с низкоомным диодом Ганна. Очевидно, что
добротность колебательной
системы генера.тора заметно
снижается вследствие резко-
го увеличения потерь в обо-
их проводниках МИД, что
приводит к уменьшению ста.-
бильности частоты в различ-
ных ее проявлениях. В ГПОР
более оптимально, чем в ге-
нераторах других типов, со-
четаются требования по уров-
ню выходной мощности и по
стабильности частоты [зб],
в то время как его диапазон-
ные свойства ухудшаются.
Это обусловлено действием ДР
как режекторного фильтра.,что
приводит к резкому изменению
приведенного к ДГ импеданса
при изменении частоты.
Генератор с проходным
ДР (ГПР) по диапазонным
свойствам значительно превос-
ходит генераторы, созданные
по двум другим схемам [зб],
однако ему присущ недоста-
ток, указанный при ра.ссмот-
рении колебательной системы
генератора, описанного в [зэ], - снижение добротности колебатель-
ной системы из-за, реализации связи ДР с двумя МИД.
В отличие от ранее ра,осмотренного варианта включения полезной
нагрузки к генератору, ДР в ПЕР выполняет роль полосно-пропускающе-
го фильтра., и поэтому на его резонансной частоте потери выходной
мощности минимальны.
Однако в этой схеме элемент резистивной связи вносит дополни-
тельные потери мощности. С целью исключения этого явления в [40]
предлагается выполнить резистор связи частотозависимым, включив ло-
13
Рис.8. Схематическое изображение ме-
тода увеличения связи ДР с МИД пу-
тем удаления трапециевидного участ-
ка. проводника, линии:
I - МИЛ; 2 - ПР
Рис.9. Топологическая схема, диодного
генератора, с ДР, связанным с выход-
ной ЙШ1 в двух точках
следовательно с ним полуволновый микро полосковый фильтр, как это
показано на рис. 10.
Поскольку такое техническое решение ухудшает диапазонные свой-
ства генератора, то наиболее рационально егб использовать при со-
ацании генераторов на фиксированных частотах.
5
Рис. 10. Схематическое изображение гибридно-интегрального генерато-
ра, с проходным ДР 6 и режекторным фильтром 4, включенным последо-
вательно с антипаразитной нагрузкой 7:
I - блокировочный конденсатор; 2 - полупроводниковый диод; 3 - ди-
электрическая подложка; 5 - выходная линия; 8 - четвертьволновый
радиальный коротко замыкатель
Одним из недостатков рассматриваемой схемы, препятствующим
распространению ГОР, является жесткая привязка положения ДР к обо-
им МЛЛ, делающая невозможным независимое изменение связи с ними.
Рис.II. Топологическая схема, диодного
генератора, с проходным ДР и двумя выхо-
дами энергии:
I - полупроводниковый диод; 2 - ДР; ’
3 - согласованная нагрузка; 4 - выход-
ная МПЛ
Частично избавиться от
этого недостатка можно,
подключив две полезных*
нагрузки к выходной ли-
нии, как это предложено
в [4l] и показано на
рис. II. Модификации
этой же схемы построения
генератора с ДР, но в
несколько ином направле-
нии, посвящена заявка.
[42], в которой предла-
гается расположить обе
МШ1, связанные с ДР, с
одной стороны от'Него,
14
как это показано на рис. 12. Авторы |42J справедливо считают, что
такое техническое решение повысит стабильность частоты генератора
и уменьшит потери мощности,
лишь при условии значитель-
ного зазора мевду проводни-
ками, соизмеримыми с шири-
ной линии.
Генератор с отражающим
резонатором в линии, нагру-
женной на антипаразитную
нагрузку (ГОР), по комплек-
су параметров занимает про-
межуточное положение между
двумя рассмотренными ранее
разновидностями. По данным
[35^,он уступает ГПОР по
нагруженной добротности ко-
лебательной системы и, сле-
довательно, по стабильности частоты, а ГПР по максимально возможно-
му диапазону перестройки.
В качестве примера. ГОР рассмотрим описанный в [43] и изобра-
женный на рис. 13 генератор на IMPATT-диоде на. частоте 26 ГГц. Вы-
вод энергии в этом генераторе осуществляется из активного контура.
хотя отнести такую схему к iiir можно
Рис. 12. Топология генератора, с про-
ходным ДР с односторонним расположе-
нием МПЛ:
I - выходная МИД; 2 - МПЛ генератора.;
3 - ДР; 4 - согласованная нагрузка.
6
Рис.13. Схематическое изображение ГЛПД с отражающим ДР в согласо-
ванной линии:
I - развязывающая емкость; 2 - фильтр питания; 3 - ЛЛД; 4 - ДР;
5 - согласованная нагрузка.; 6 - золотая перемычка; 7 - теплоотвод
15
колебательной и^тем* путем подключения нагрузки непосредственно
к активному элементу. Рассматриваемая публикация интересна тем,
что в ней подробно анализируются основные составляющие нестабиль-
ности частоты, вызванной изменением температуры. Общая нестабиль-
но сть частоты генератора, равна:
х д-fr JL 4fc _ _Л_	.
4, *T~-f00 дТ 2(/>-пеодТ га0 лт
Первое слагаемое обусловлено изменением Л-£00 резонансной час-
тоты ДР, второе вызвано изменением импеданса активного элемента
дхси третье - изменением электрической длины а 8 линии, соединя-
ющей ДР с диодом. / - КСВН в сечении включения ДР на его резонанс-
ной частоте; $	- собственная добротность ДР. В [4з] подробно
рассмотрена кавдая из указанных составляющих. Показано, что на ТИП
резонатора, кроме параметров материала, из которого он выполнен,
оказывают влияние экранирующая крышка генератора, и диэлектрическая
подложка, на которой резонатор располагается. Зависимости, позволя-
ющие оценить степень этого влияния, изображены на. рис. 14,а. На
рис. 14,б,в приведены зависимости других составляющих нестабильнос-
ти частоты генератора от ТКЧ, jo и относительного расстояния резо-
натора от диода . Как известно из теории диодных генераторов,
эффективность их работы в значительной степени определяется формой
напряжения на активном элементе. С целью использования этого явле-
ния, как правило, создают колебательные системы, обладающие значи-
тельным сопротивлением на частотах, соответствующих высшим гармони-
кам основного сигнала.
С использованием ДР это может быть выполнено достаточно прос-
тым способом, например, так, как показано на рис. 15, где изобра-
жен ГОР на ЛСД* описанный в |44j. С линией, нагруженной на согласо-
ванную нагрузку, помимо резонатора, на основной частоте связан до-
полнительный ДР на частоте в два раза большей частоты генерации.
Правильный выбор места включения этого ДР позволяет, как показыва-
ют исследования, почти в 1,5 раза повысить КЦЦ генератора. Естест-
венно, что уровень второй гармоники в выходном сигнале такого гене-
ратора повышен, поэтому не случайно в качестве выходного устройст-
ва используется полосно-пропускающий фильтр на. связанных линиях,
который обладает полезной особенностью подавлять вторую гармонику
сигнала на десятки децибел.
Интересной особенностью этого генератора является способ пода-
чи напряжения питания на диод через согласованную нагрузку, исклю-
чающий влияние реактивностей фильтра, питания на параметры генерато-
ра.
16
Как показывают иссле-
дования [34j, ГОР может
быть реализован не с любым
активным прибором, что
объясняется двойной на-
грузкой на. диод как со
стороны полезной нагрузки,
так и со стороны антипара,-
зитной. Связь с полезной
нагрузкой может быть умень-
шена так, как показано на
рис. 16 и предложено в [45J.
В этом ГОР нагрузка, под-
ключается через ответви-
тель, образованный линией
активного резонатора., и мо-
жет быть значительно сниже-
на. Интересным является
расположение ДР в генерато-
ре,который помещен в по-
лость, образованную в осно-
вании связи с МИЛ через
щель в экране. Такое техни-
ческое решение в диодных
генераторах встречается не
часто, так как для стабиль-
ной его работы, как прави-
ло, требуется достаточно
сильная связь ДР с линией.
Снизить перегрузку диода, и
уменьшить потери мощности
можно и путем уменьшения
влияния антипаразитной на,-
грузки на. рабочей частоте
так, как это было показано
на рис. II для случая ГПР
или как предложено в [4б]
(рис. 17). Полуволновый
резонатор, подключенный к
антипаразитной нагрузке по-
следовательно, резко увели-
чивает ее сопротивление на
рабочей частоте.
Рис.14. Зависимости составляющих тем-
пературной стабильности частоты гене-
ратора. с отражающим ДР от ТКЧ матери-
ала резонатора (а), КСВИ на. резонанс-
ной частоте ДР (б) и относительной
длины линии межцу диодом и ДР (в)
17
Рис. 15. Топологическая схема ГЛПД с повышенной эффективностью за
счет использования второй гармоники СВЧ-напряжения:
I - согласованная нагрузка; 2 - ДР на частоте второй гармоники;
3 - ДР на основной частоте; 4 - ЛСД; 5 - выходной фильтр
«выход
Рис.16. Схематическое изображение конструкции гибридна-интеграль-
ного генератора, о ДР, расположенным в полости основания:
I - полупроводниковый диод; 2 - щель связи; 3 - четвертьволновый
отрезок линии; 4 - антипаразитный резистор; 5 - ДР; 6 - диэлек-
трическая подставка.
18
во всех описанных выше схемах построения диодных генераторе!;
большое влияние на комплекс их параметров оказывает расположение
ДР. Путем его изменения производится настройка, генераторов на. за-
данный комплекс параметров изделия. В некоторых случаях при изъятии
экранирующей крышки генератора связь ДР с МПЛ, резонансная частота
ДР и режим работы активного прибора изменяются настолько сильно,
Рис. 17. Гибридно-интегральный генератор с отражающим ДР в линии,
нагруженной на. частотно-зависимую согласованную нагрузку:
1 - блокировочный конденсатор; 2 - полупроводниковый диод; 3 - ДР;
4 - четвертьволновый отрезок линии; 5 - выходная МПЛ; 6 - подложка.;
7 - антипаразитный резистор; 8 - полуволновый резонатор
что затрудняют оптимизацию его параметров. С целью упрощения опера-
ций настройки генератора, предлагается закреплять ДР не на микро по-
лосковой плате, как практикуется в большинстве случаев, а на крыш-
ке или подвижной части корпуса [47 j.
Возможность взаимного перемещения указанных конструктивных
элементов с их последующей надежной фиксацией позволяет быстро и
достаточно оптимально настроить генератор на, заданный комплекс па-
раметров .
Как показано в [43], значительный вклад в суммарную нестабиль-
ность частоты генератора, вносит изменение импеданса активного эле-
мента, причем эта составляющая характеризуется большим разбросом.
Этот факт ставит задачу регулировки температурного коэффициента
частоты ;jp с целью компенсации уходов частоты генератора.. В [48!
это предлагается осуществить путем введения в отверстие во внешнем
,1Р внутреннего ДР с другим знаком ТКЧ. (рис. 18). Причем отмечается,
что пределы регулировки суммарного ТКЧ определяются не только ха-
рактеристиками материалов ДР, но и размерами отверстия в резонато-
ре, которое может выполняться смещенным относительно его центра..
Еще одной актуальной задачей, решаемой при разработке диодных
генераторов, является достижение максимально возможного разноса
19
частот низшего -типа колебаний в ДР и высших типов. В качест-
ве одного из вариантов решения этой задачи предлагается [49] выпол-
нение в диэлектрическом резонаторе ряда концентрических прорезей
(рис. 19), которые практически не сказываются на частоте колебаний
типа, вследствие совпадения их направления с силовыми линиями
электрического поля и сильно увеличивают частоту ближайших высших
типов колебаний.
изображение со-
Рис.18. Схематическое ___________ ,
ставного ДР, допускающего возможность
регулировки ТКЧ:
1 - внутренняя часть ДР; 2 - внешняя
часть ДР; 3 - отверстие в ДР
Рис. 19. Диэлектрический
резонатор, обеспечива-
ющий подавление высших
типов колебаний с по-
мощью концентрических
щелей
3. ВЫСОКОСТАБИЛЬНЫЕ ТРАНЗИСТОРНЫЕ СВЧ-ГЕНЕРАТОРЫ
НА ^ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ - РЕЗИСТОРАХ
В последние годы в связи с известными преимуществами по срав-
нению с диодными СВЧ-генераторами (низкие питающие напряжения,
малая потребляемая мощность, низкие собственные шумы, большая
долговечность и эффективная работоспособность в высокочастотном
участке СВЧ-диапазона) начали более интенсивно развиваться и при-
меняться в РЭА различного функционального назначения транзистор-
ные СВЧ-генераторы.
Транзисторные генераторы на ДР работают в широком диапазоне
частот - от I до 70 ГГц. При освоении высокоча.стотных участков
СВЧ-диапазона особенно перспективны генераторы на полевых транзис-
торах, эффективно работающие как на основной частоте, так и на,
гармониках.
При необходимости реализации низкого уровня частотных шумов
на частотах до 8...ТО ГГц предпочтение отдается биполярным кремни-
евым транзисторам.
20
В последнее время в связи с освоением технологии гетерострук-
тур интенсивно разрабатываются новые типы СВЧ-приборов, способ- .
ные работать на частотах до IOO ГГц и выше. Наиболее перспективны-
ми из них являются полевые транзисторы на гетероструктурах с селек-
тивным легированием и биполярные транзисторы с широкозонным (по
сравнению с базой) эмиттером.
Появились сообщения об экспериментальных исследованиях гене-
раторов с применением таких транзисторов и стабилизацией их на час-
тоты ДР [bOj. Отмечается, что генераторы на биполярных гетеротран-
зисторах имеют несколько меньшие ЧМ-шумы по4 сравнению с генератора-
ми на полевых транзисторах.
Транзисторные генераторы на ДР разрабатываются в нескольких
конструктивно-технологических исполнениях с реализацией различных
схемных решений. Большинство публикаций посвящено исследованию и
разработке генераторов в гибридно-интегральном исполнении.
Существующая в настоящее время классификация схем генераторов
исходит из способов включения ДР в цепь положительной обратной
связи (ОС), вариантов включения полезной и резистивной нагрузки
доя подавления паразитных частот генерации.
Исходя из способов включения ДР в цепь положительной обратной
связи различают схемы с параллельной [51-57] и последовательной
[58-72J обратной связью.	7
Один из вариантов
схемы генератора с парал-
лельной ОС показан на
рис. 20. В качестве ак-
тивного элемента в этом
генераторе используется
биполярный транзистор с
заземленным эмиттером.
Стабилизирующий конструк-
тивный элемент генератора,—
ДР - расположен между мик-
рополосковыми линиями,со-
единенными с коллектором
и базой транзистора., и с
помощью электромагнитного
поля связан с ними. В результате этого в генераторе образуется по-
ложительная ОС.
По мнению авторов [б?], достоинством этого генератора являет-
ся низкий уровень частотных шумов (-95..гЮ0 дБ/Гц при отстройке
от несущей частоты на 10 kIU) на частоте генерации 4 ГГц.
Рис.20. Топология генератора, на бипо-
лярном транзисторе и ДР с параллель-
ной обратной связью:
I - ДР; 2 - транзистор; 3 - МПЛ
21
Реализация низкого уровня частотных шумов при использовании
таких схем может быть осуществлена только при условии применения
транзисторов с большим коэффициентом усиления, обеспечивающих гене-
рацию при малых величинах коэффициента передачи петли ОС, слабых
«связях ДР с МПД и, как следствие этого, при больших величинах эф-
фективной добротности ДР. В большинстве случаев в транзисторных ге-
нераторах используются схемы с последовательной обратной связью
[73]. Это объясняется тем, что при реализации таких схем обеспечи-
вается оптимальное сочетание низкого уровня частотных шумов и ма,-
лых ВЧ-потерь мощности на стабилизацию частоты. На. рис. 21 пред-
ставлен один из вариантов транзисторного генератора, созданного
Рис.21. Схема генератора на полевом'транзисторе и ДР с последова.-
тельной обратной связью:	\
I - ДР; 2\- транзистор
по схеме с последовательной обратной связью. Этот генератор работа-
ет на частоте 17 ГГц с выходной мощностью более 10 мВт и имеет час-
тотные шумы при. отстройке от несущей на 100 кГц не более-110 дБ/Гц.
По отношению к цепи вывода энергии диэлектрический резонатор
включается по двум вариантам: на проход [б1,67,70,72] и на отраже-
ние [57,60,63,64,69].
Пример варианта включения ДР на отражение описан в [б4] и по-
казан на рис. 22. Достоинствами таких генераторов являются просто-
та их структуры и компоновки. Однако возможности оптимизации их па.-
раметров ограничены, так как изменения расстояния от ДР до МПЛ при-
водят к изменению связи активной части схемы с ДР и полезной на-
грузкой.
Генератор, созданный по схеме (рис. 22),работает на частоте
7 ГГц с выходной мощностью 4 мВт и имеет крутизну перестройки час-
тоты при изменении напряжения питания 20 МГц/В.
Вариант схемы транзисторного генератора, с ДР, включенным на
проход в цепи вывода, мощности, показан на рис. 23. Он обеспечивает
22
хорошие электрические параметры [74]: на частоте 6 ГГц его выход-
'ая мощность превышает 200 мВт, а относительная нестабильность час-
тоты в интервале температур (0...50 °C) при длительной работе (до
8000 ч) составляет примерно I.10”'J.
Рис.22. Схема, генератора на полевом транзисторе и ДР в цепи
вывода мощности, включенным на отражение
(/?н - согласованное сопротивление нагрузки)
млл
3—0ВЫХОЭ
Рис.23. Схема, генератора, на. биполярном транзисторе и ДР
в цепи вывода мощности, работающего в полосно-пропускающем
режиме
Аналогичные параметры имеют и другие высоко стабильные генера.-
торы на. биполярных транзисторах в диапазоне частот 2...8 ГГц.
Достигнуты успехи в реализации повышенных выходных мощностей
и КХ1Д в сочетании с повышенной стабильностью частоты*и в более вы-
сокочастотном участке СВЧ-диапазона. Например, на частоте 10 ГГц
создан генератор на. полевом транзисторе, застабилизированный дР
23
c(J0 = 7000 и € » 30, обеспечивающий выходную мощность около
500 мВт при КПД 18 % и относительной нестабильности частоты
±2.10“5 в интервале температур от 0 до +50 °C.
Стабилизированные транзисторные генераторы, во многих из кото-
рых используются много контурные колебательные системы, помимо гене-
рации на основной частоте, определяемой ДР, могут возбуждаться на
"паразитных” резонансах, поэтому для их подавления большинство
схем выполнено с учетом реализации настолько малых добротностей ко-
лебательной системы на этих частотах, чтобы они не возбуждались
или отсутствовали дополнительные частоты.
Такие условия обеспечиваются введением в схему специальных со-
гласованных резисторов. Как правило, резистор подключают к концу
микрополосковой линии, с которой связан ДР (рис. 21, 23). В этих
генераторах на частотах, отличных от резонансной частоты ДР, микро-
полосковая линия, подключенная к транзистору, оказывается согласо-
ванной и не имеет резонансных частот. В связи с этим генерация воз-
можна только на основной частоте, определяемой частотой ДР. При
включении ДР в выходную цепь на отражение (рис. 22) роль согласу-
ющего резистора выполняет полезная нагрузка. В схемах с параллель-
ной ОС согласованный резистор может быть подключен либо к одной из
МПЛ, связанных с ДР (рис. 24), либо к двум (рис. 25) [54].
Рис.24. Схема генератора на полевом транзисторе и ДР с параллель-
ной обратной связью:
I - ДР; 2 - согласованное сопротивление нагрузки .
Наряду с такими достоинствами схем с согласованными резистора-
ми,как отсутствие паразитных частот генерации и простота, очевидны
их недостатки: ухудшение нагруженной добротности и КПД генератора
за счет потерь, вносимых резисторами. В связи с этим предложены ва-
рианты схем [12,75], в которых согласованный резистор подключен
к МПЛ через полосовой фильтр. Одна из таких схем	показана на
рис. 26. К концу МПЛ, связанной о ДР, подключена цепь, состоящая
24
из последовательно соединенных резистора, и отрезка МПЛ длиной Л/2,
образующего полосовой фильтр. Поскольку на основной частоте гене-
рации эквивалентное сопротивление фильтра, велико, резистор не вли-
яет на работу схемы. На. паразитных же частотах генерации, находя-
щихся вне полосы фильтра, потери, вносимые резистором, достаточны,
чтобы колебания на них не возбуждались.
Рис.25. Топология генератора, на. полевом транзисторе и ДР с двумя
оконечными резисторами:
I - транзистор; 2 - ДР; 3,4 - оконечные резисторы
Рис.26. Схема, генератора на полевом транзисторе и ДР с согласован-
ным резистором и фильтром:
I - ДР;. 2 - согласованный резистор; 3 - полосовой фильтр
Рассмотренные схемы и топология гибридно-интегрального испол-
нения являются базовыми для дальнейшего развития транзисторных ге-
нераторов, стабилизированных ДР. В результате использования базовых
схем и топологии гибридно-интегральных транзисторных СВЧ-генерато-
25
ров предложена схема на полевом транзисторе с двумя ДР, один из
которое связан с МПЛ цепи затвора., а другой расположен в цепи
истока рб] (рис. 27). Такая схема, по мнению авторов работы р76
Рис.27. Топология генератора на полевом транзисторе с двумя ДР
характеризуется неплохими возможностями по оптимизации параметров
при наличии дополнительных выводов энергии. Генератор, созданный
по такой схеме, обеспечивает на частоте 8,5 ГГц низкий уровень час-
тотных шумов (-97 дБ/Гц при отстройке от несущей на 10 кГц) и повы-
шенный КПД (22 '%).
В работе [I2J для подавления паразитных частот генерации и оп-
тимального согласования импедансов ДР и транзистора предложена схе-
ма, содержащая дополнительный микрополосковый резонатор (рис. 28),
состоящий из отрезков линий W5,W6,W7.
С целью повышения рабочей частоты предложены схемц, в которых
вывод энергии осуществляется по второй гармонике ВЧ-сигнала. Одна
из таких схем показана на рис. 29. Генератор, созданный по этой
схеме, на частоте 22 ГГц имеет повышенный КПД (7,5 %) [74].
Возможны и другие варианты схем генераторов с удвоением часто-
ты [?7-79] . Например, на рис. 30 представлена балансная схема, гене-
ратора на двух транзисторах, в которой ДР является общим для обоих
транзисторов, а возбужденные ими колебания первой гармоники нахо-
дятся в противофазе. Выходная цепь генератора является сумматором
СВЧ-сигналов, в котором колебания второй гармоники складываются,
а колебания первой гармоники взаимно компенсируются. Выходная мощ-
ность этого генератора на. частоте 34 ГГц равна. 2 мВт, а уровень
частотных шумов (при отстройке от несущей т00 кГц) не более
•100 дБ/Гц |73].
При создании стабилизированных транзисторных СВЧ-генераторов
используются различные варианты и способы расположения, крепления
2ё
WR
W7
+_SZZXKL|
Выгод
Bic.28. Принципиальная электрическая схема генератора на. биполярном
транзисторе и ДР с дополнительным резистором:
IVR- ДР; /?4 - дополнительный резистор; |< .|л/о »И/а	• И/-у-
микрополосковые линии	1	*	°	* “ ь i
Рис.29. Схема генератора, на. полевом транзисторе и ДР с выводом
мощности по второй гармонике сигнала.
27
и взаимосвязи ДР с МПЛ. При этом, поскольку крепление ДР непосред-
ственно на. подложку существенно снижает его добротность, предложе-
ны различные варианты конструкций, в которых крепление осуществля-
ется с помощью специальных диэлектрических подставок с малыми ВЧ-
потерями [l2,74,80] . Так, в [во] ДР установлен на кварцевом диске
(рис. 31). Путем подбора, величины связи ДР, расположенного на та-
ком диске, с МИД реализована на частоте генерации 11,5 ГГц (при
Рис.30. Балансная схема генератора на двух полевых транзисторах
с общим ДР и выходной цепью в виде сумматора.
изменении температур! в интервале -20...+80 °C) нестабильность час-
тоты ±120 кГц (относительная нестабильность ±1.Ю~5). В работе [74],
где ДР также закреплен на диэлектрической подставке, достигнута от-
носительная нестабильность частоты примерно такой же величины в ин-
тервале температур от 0 до +50 °C.
С целью обеспечения высокой стабильности параметров СВЧ-гене-
раторов при воздействии на них внешних дестабилизирующих факторов
предложена конструкция резонаторного узла [8l] , в котором ДР распо-
ложен в полости цилиндрической камеры (рис. 32).
Рис.31. Конструкция резонаторного узла, на ДР:
I - ДР; 2 - кварцевый диск; 3 - диэлектрическая подложка; 4 - МПЛ
28
В последние годы достигнуты существенные успехи в исследовани-
ях и разработках транзисторных СВЧ-генераторов в гибридно-монолит-
ном исполнении. Схемы построения таких генераторов мало отличаются
от рассмотренных выше схем построения транзисторных'гибридно-инте-
гральных СВЧ-генера.торов. При этом для реализации оптимальной свя-
зи монолитных полупроводниковых кристаллов с ДР используются отрез-
ки микро по лосковых линий [б2,6з]. Остальная часть схем генератора
содержит элементы с сосредоточенными параметрами (рис. 33).
Рис.32. Резонаторный узел на ДР с металлическим экраном:
I - экран цилиндрической формы; 2 - ДР; 3 - металлическое основа-
ние; 4 - выводы металлические; 5 - диэлектрическая подложка;
6 - спаи из изоляционного материала
Рис.33. Схема генератора, на. полевом транзисторе и ДР в гибридно-
монолитном исполнении с сосредоточенными / и С
Использование монолитной технологии обеспечивает не только
качественный скачок в миниатюризации СВЧ-генераторов, упрощение
технологии и повышение надежности, но и открывает возможность ре-
ализации низкого уровня шумов. В [821 описан гибридно-монолитный
29
генератор о уровнем частотных шумов -120 дБ/Гц при отстройке от
несущей частоты на 5 кГц , достигнутым за счет реализации слабой
связи ДР с МИЛ. В этом генераторе в качестве активного элемента ис-
пользуется монолитный усилитель о большим коэффициентом усиления.
Рассмотренные выше схемы построения и конструктивно-технологи-
ческие исполнения транзисторных СВЧ-генераторов на ДР обеспечивают
термо стабильность частоты в среднем до I.I04 и частотные шумы при
отстройке от несущей на 5... 10 кГц менее-100..г!20 дБ/Гц. Для
дальнейшего повышения термо стабильности частоты и снижения частот-
ных шумов необходимо применение дополнительных конструктивных эле-
ментов и радиотехнических средств, в частности, аналоговых и цифро-
вых схем автоматического регу рования [8з]. Простейшим способом
повышения температурной стабильности частоты является термокомпен-
сация. Для компенсации температурных уходов частоты ДР вблизи него
размещаются определенные конструктивные элементы, вызывающие проти-
воположное изменение частоты при изменении температуры среды. Обыч-
но применяются металлические и диэлектрические материалы, имеющие
определенные коэффициенты линейного расширения и температурный ко-
эффициент диэлектрической проницаемости, а также различного рода
биметаллические пластины.
В [з] рассмотрены конкретные примеры конструктивного исполне-
ния термокомпенсаторов. Эффективны способы термокомпенсации пара-
метров (частоты) транзисторных СВЧ-генераторов, суть которых сво-
дится к компенсации реактивности колебательной системы, вызванной
изменением температурного режима, путем регулировки напряжения сме-
щения на электродах активного элемента, подбором ДР с определенной
величиной и знаком ТКЧ , противоположным по знаку ТКЧ генератора,
вызываемого активным элементом (транзистором) [84]. Например, в
[85]'для термостабилизации частоты транзисторного генератора исполь-
зуется термочувствительный элемент - полупроводниковый дибд, вклю-
ченный в цепь смещения одного из электродов транзистора (рис^ 34).
Возможны и другие способы термокомпенсации частоты полупровод-
никовых СВЧ-генераторов [86-89].
В последние годы разработано несколько типов транзисторных
СВЧ-генераторов на ДР с применением термостатов с малым энергопо-
треблением. Один из вариантов конструкции термостатированного тран-
зисторного генератора гюкйзан на рис. 35 [sGJ. В этой конструкции
нагревательный элемент непосредственно соединен с микро полосковой
схемой генератора, поддерживаемой при постоянной температуре. Тер-
мостабильность частоты такого генератора составляет 0,5.10“^ 1/°С.
Стабильность частоты транзисторного генератора, (при изменении
температуры окружающей среды от -35 до +55 °C в течение продолжи-
тельной работы (>5000 ч) не хуже ±I.I0“°)[l2] может обеспечиваться
30
и за. счет поддержания постоянной температуры его корпуса, чему спо-
собствует применение специальных оболочек, изготовленных из матери-
алов с малой теплопроводностью.
1£ак уже отмечалось, одновременно с исследованиями и разработ-
ками терло стабильных транзисторных генераторов проводились работы
Рис.34. Схема, генератора на полевом транзисторе и ДР с термокомпен-
сацией частоты полупроводниковым прибором:
I - ДР; 2 - транзистор; 3 - термочувствительный прибор
Рис.35. Конструкция полупроводникового генератора на ДР с тормо-
комненсацией частоты:
1 - корпус генератора.; 2 - нагревательный блок с термочувствитель-
ным датчиком; 3 - крышка.; 4 - полупроводниковый прибор; 5 - ДР;
6 - подложка,; 7,8 - конструктивные элементы нагревательного блока
31
по снижению их шумов. В частности, для снижения шумов генератора
на полевом транзисторе предложена схема. цепи смещения, в которой
поддерживается низкий импеданс на зажиме затвора и высокий импе-
данс на зажиме стока., а также обеспечивается постоянство величины
напряжения постоянного тока, на стоке транзистора [эо]. Снижение
шумов генераторов на полевом транзисторе и ДР, которые расположены
в контуре положительной ОС меду затвором и стоком, возможно и за
счет использования фазового детектора., на. один из входов которого
поступает часть сигнала с ДР, а. на другой - часть квадратурно-сдви-
нутого выходного сигнала, трансформатора. Обработанный выходной сиг-
нал фазового детектора подается на. затвор транзистора, подавляя
его собственные НЧ-шумы и не допуская их преобразования в область
рабочих частот генератора joi].
Известно, что СВЧ-генераторы на полевых транзисторах по срав-
нению с СВЧ-генераторами на биполярных транзисторах более перспек-
тивны в диапазоне частот свыше 10 ГГц. Однако у них частотные шумы
в среднем на. 10 дБ хуже, чем шумы генераторов на биполярных тран-
зисторах. В связи с этим полезной является информагщя о лучших до-
стижениях по снижению частотных шумов генераторов на. полевых тран-
зисторах |~5б], реализованных за счет подбора оптимального режима
работы по постоянному току активного элемента повышенной мощности
(при отстройке от несущей на 10 кГц уровень частотных шумов состав-
ляет -ИО дБ/Гц на рабочей частоте II ГГц).
В ряде случаев рационально осуществлять повышение стабильнос-
ти частоты и снижение уровня частотных шумов вблизи от несущей час-
тоты за. счет применения схем автоматического регулирования. Рас-
смотрение таких схем выходит за рамки данного обзора. Отметим лишь,
что применение ФАПЧ с опорным сигналом от кварцевого генератора по-
зволяет повысить стабильность частоты и снизить ЧМ-шумы на частотах
отстройки от несущей до 100 кГц. Наиболее существенное снижение шу-
мов (на 10...20 дБ) вблизи несущей обеспечивает схема, частотной
авто подстройки.
Большими возможностями обладают цифровые схемы автоматическо-
го регулирования,используемые для термокомпенсации частоты. Их ис-
пользование позволяет повысить термо стабильность частоты генерато-
ров примерно на порядок по сравнению с термо стабильностью частоты
генераторов, использующих только ДР.
32
3.1.	Гибридно-монолитныо генераторы на диэлектрических
резонаторах
Монолитная полупроводниковая технология находит все большое
распространение в области СВЧ-техники. В первую очередь это косну-
лось разработки СВЧ-усилителей и широкодиалазонных генераторов с
варакторной перестройкой, т.о. устройств, не содержащих высокодоб-
ротных резонансных элементов. О создании стабильных и высокоста,-
бильных генераторов в монолитном исполнении, содержащих публи-
кации пока, отсутствуют, что объясняется несоответствием характе-
ристик материалов, используемых в полупроводниковой технологии для
изготовления высокодобротных ДР.
Более приемлемым для генераторов с ДР является гибридно-моно-
литное исполнение, обладающее целым рядом преимуществ [92] по срав-
нению с чисто монолитным, когда по монолитной технологии изготавли-
вается активная часть схемы с цепями питания и фильтрации, а ДР яв-
ляется внешним ’’навесным" элементом. Описываются две основные схе-
мы построения гибридно-монолитных генераторов, стабилизированных
ДР. В первом случае [рз] монолитная часть схемы представляет собой
двухполюсник с отрицательным сопротивлением (рис. 36,37), к которо-
му на,раду с ДР, используемым при создании стабильных генераторов
Гис.36. Универсальная схема генеоатооа на монолитном активном
приборе (ЧИП):
I - ЖР; 2 - варакторный диод; 3 - ДР
в диапазоне 3...I3 mj, могут быть присоединены ЖИГ-розонатор или
резонатор с варикапом при создашш перестраиваемых генераторов в
указанном диапазоне. В том же монолитном ЧИНе кроме активной части
генератора, содержится буферный усилитель. Использование буферного
усилителя в перечисленных СВЧ<-гонераторах сводит к минимуму эффект
затягивания частоты из-за изоляции генератора, от нагрузки. При
этом работа усилителя в режиме насыщения обеспечивает на его выхо-
33
де, постоянный уровень мощности и способствует минимальной зависи-
мости выходной мощности от температуры. Отмечается, что применение
новой схемы питания обеспечивает минимум тока, необходимого для
эффективной работы СВЧ-генератора, и, как следствие этого, приводит
к> уменьшению тепловых нагрузок активных приборов. По мнению автора
[94], кроме отмеченных достоинств предложенные схемы построения
обеспечивают реализацию надежных в эксплуатации миниатюрных СВЧ-ге-
нераторов, имеющих небольшую себестоимость.
ГЕНЕРАТОР
СВМ-бЫХОД
СВЧ-ВЫХОД О—
УСИЛИТЕЛЬ
Рис.37. Упрощенная схема генератора, с буферным усилителем с обрат-
ной связью
Отметим новые конструктивные особенности описанного СВЧ-ггенера-
тора, использующего для стабилизации частоты ДР:
-	микросхемы заключены в герметичный корпус, смонтированный на
гибкой подложке;
-	для включения ДР используется отрезок 50-омной микрополоско-
вой линии, один из концов которого присоединяется к контакту микро-
схемы, а другой - к согласованной нагрузке (длина МПЛ равна
2,5 см);
-	ДР слабо связан с микрополосковой линией с целью увеличения
его нагруженной добротности, а также приподнят над подложкой на вы-
соту 0,12 мм с цомощью диэлектрического пьедестала. *
Комплекс параметров и характеристик, реализованных на трех фик-
сированных частотах монолитными СВЧ-генераторами с перечисленными
конструктивно-технологическими особенностями, представлен в табл.1.
Данные, содержащиеся в таблице, показывают возможность реализации
достаточно низкого уровня фазовых шумов (-70..-г80 дБ/Гц при отстрой-
ке от несущей на 10 кГц) и повышенной термо стабильности частоты
(^-4 = ±2...5.10"6 1/°С) при изменении температуры окружающей среды
от -54 до +85 °C монолитными СВЧ-генераторами в сочетании с малым
энергопотреблением (0,16...О,39 Вт) и миниатюрностью (размеры микро-
схем 1,3x1,3 мм). Однако их шумовые характеристики и стабильность
частоты гораздо хуже по сравнению с аналогичными параметрами, до-
стигнутыми в транзисторных СВЧ-генераторах на ДР гибридно-интеграль-
ного конструктивного исполнения [7,10,13,95,96-98^ .
34
Таблица I
Параметры монолитных генераторов ,с ДР
Параметр	Диапазоны частот, ГГц		
	3	:	10	:	18
Частота, ГГц	5,027	10,740	13,120
Выходная мощность, дБ.мВт	+12	+16	+10
Фазовый шум при отстройке от несущей: на 100 кГц, дБ/Гц	-115	-НО	-100
на 10 кГц, дБ/Гц	-88	-80	-70
Затягивание частоты при Кст= ЗД	0,02	0,02	0,001
Напряжение питания, В	8	4	II
Ток питания, мА	19	65	35
Нестабильность частоты в интер- вале температуры от -54 до +85°0,	±2.Ю~6	±4.Ю“6	15.I0-6
Стабильность мощности в интерва- ле температуры от -54 до +85 °C, дБ	±0>5	±1.0	±Р,5
Фирма Pactfik Monolitich (США) организовала серийный вы-
пуск новых СаАв монолитных СВЧ-генераторов с применением диэлек-
трических резонаторов [ээ], которые изготавливаются по заказу на
фиксированные частоты в диапазоне 0,7... 18 ГГц. Их параметры при- .
мерно соответствуют параметрам описанных выше "монолитных” полупро-
водниковых СВЧ-генераторов на ДР (см*, табл. 2).
Они поставляются потребителям в корпусах для поверхностного
монтаж с шестнадцатью штырьковыми выводами и имеют относительно
небольшие размеры. В состав такого генератора входят: ДР, схема
с активным полупроводниковым прибором, 50-омная МПЛ, электромагнит-
но связанная о ДР, варакторный диод, предназначенный для электриче-
ской перестройки генератора, в небольших пределах (+7 Д1Гц на часто-
те 10 ГГц) с целью компенсации изменения частоты в процессе
работы и при затягивании частоты генераторами выходной монолит-
ный буферный усилитель, предназначенный для повышения величины вы-
ходной мощности примерно в три раза но сравнению с типичной мощ-
ностью, указанной в табл. 2. Генераторы выпускаются в двух вариан-
тах с разными диапазонами изменения температуры окружающей среды.
35
Таблица &
Параметра GaAs монолитных СВЧ-генераторов
на диэлектрических резонаторах фирмы Pacific Monolithics
Параметр	;	Количественные данные
Диапазон частот, ГГц	0,7...18
Выходная мощность, мВт: минимальная	5
типичная	ТО
Перепад выходной мощности, дБ	±1.5
Диапазон электрической подстройки генератора на частоте 10 ГГц, МГц	±7
Фазовые шумы при отстройке от несущей на 100 кГц, дБ/Гц	-90
Затягивание частоты при /С = 1,5 на частоте 10 кГц, МГц	±1
Температурный уход частоты, 1/°С	5.10е"6
Ослабление сигнала второй, гармоники, дБ	-20
Уровень негармонических составляющих сигнала.,дБ	-80
Интервал изменения напряжения варакторного ди- ода, В	0...+I5
Режим питания: ток, мА	50
напряжение, В	- +15
Интервал изменения рабочих температур, °C: для гражданской РЭА	0...+50
для военной РЭА	-54...+85
Низкие витающие напряжения, малое энергопотребление (< I Вт)
и миниатюризация - таких СВЧ-генераторов при неплохих данных по диа-
пазонное ти, шумовым характеристикам и стабильности частоты откры-
вают перспективу широкого их применения в военной и гражданской
РЭА.
Заслуживают внимания и новые генераторы фирмы Avantek , пере-
крывающие диапазон частот от 2 до 18 ГГц [lOOJ.
36
Рис.38. Схема, гибридно-монолит-
ного генератора с ДР в цепи
обратной связи:
I - монолитный усилитель;
2 -ответвитель; 3 - проходной
резонатор
Вторая известная схема построения гибридно-монолитных генера-
торов, стабилизированных ДР, является аналогом схемы транзисторно-
го генератора с параллельной обратной связью (рис. 25) и представ-
ляет собой монолитный усилитель, охваченный цепью положительной
обратной связи, содержащей резонатор (рис. 38). В отличие от тран-
зисторного варианта такого гене-
ратора, в котором вследствие ма-
лого коэффициента усиления оди-
ночного транзистора шумовые ха-
рактеристики не превышают сред-
него уровня, гибридно-монолитный
генератор, построенный по такой
схеме, позволяет полностью реа-
лизовать стабилизирующие возмож-
ности ДР. Это достигается благо-
даря высокому коэффициенту уси-
ления используемого монолитного
усилителя, содержащего несколько
каскадов. В результате коэффици-
ент передачи полосового фильтра
в цепи обратной связи может со-
ставлять -10...15 дБ. Нагружен-
ная добротность резонатора, в таком фильтре практически не отлича-
ется от собственной, что обуславливает высокие шумовые характерис-
тики генератора.
Уровень ЧМ-шумов в генераторе рассматриваемого типа, как по-
казано в [lOl] , может быть рассчитан по формуле:
П» ХцсП - фазовые шумы усилителя, дБ/Гц; F - частота отстрой-
ки от несущей, Гц; f - несущая частота, Гц; - нагруженная доб-
ротность ДР.
Видно, что шумовые характеристики генератора_во многом опреде-
ляются параметрами используемого усилителя. В Гхох] используется
усилитель на биполярных транзисторах, имеющий при отстройке от не-
сущей на Х00 Гц уровень фазовых флуктуаций -155 дБ/Гц. Это позволи-
ло авторам публикации в генераторе на частоте 2 ГГц получить уро-
вень ЧМ-шумов -Х20 дБ/Гц при отстройке от несущей на X кГц.
Близкие результаты получены и на усилителях, использующих по-
левые транзисторы. Например, в [82] описывается гибридно-монолит-
ный генератор, характеризующийся следующим комплексом параметров:
37
-	частота ................................ 4 ГГц
-	выходная мощность ...................... 11,5 дБ.мВт
-	КПД .................................... 6 %
-	диапазон перестройки частоты ........... 1,5 МГц
-	уходы частоты при изменецииптемпера,туры
окружающей среды от О до 50иС ............. ±4 кГц
-	относительная нестабильность частоты ...	±1.10"^
-	фазовые шумы при отстройке от несущей:
на 10 кПд ................................. -130 дБ/Гц
на 100 кГц .......... -140 дБ/Гц
-	уровень гармонических составляющих в вы-
ходном сигнале ............................ -30 дБ
Перечисленный комплекс параметров реализуется генераторным
устройством, состоящим из активного элемента - миниатюрного усили-
теля мощности (двухкаскадного) на ОаЛв полевом транзисторе с ко-
эффициентом усиления 20 дБ; диэлектрического резонатора - фильтра,
изготовленного из материала (ZrSn )тю4 и характеризующегося по-
вышенной ненагруженной добротностью (Qo = 9000 при ТКЧ = 8 кГц/0С
и £= 38); делителя мощности, представляющего миниатюрный ответви-
тель с сосредоточенными элементами высокодобротного QaAe варак-
тора, предназначенного для электрической перестройки частоты в не-
большом диапазоне, и терморегулятора, поддерживающего температуру
резонатора постоянной (55±0,5 °C).
Пассивные'элементы усилителя и делитель мощности выполняются
по монолитной технологии на подложке толщиной 0,05 мм. Диэлектри-
ческий резонатор в виде таблетки укрепляется на подложку из берил-
лиевой керамики в инваровом корпусе и изолируется от стенок корпу-
са стаканом из кварца. Сигнал усилителя делится в квадратурном от-
ветвителе на выходной сигнал генератора и сигнал связи с диэлектри-
ческим резонатбром фильтра. Последний для реализации высокой нагру-
женной добротности резонатора (примерно на 10 % меньшей собствен-
ной добротности ДР) подбирается слабым. Вносимые потери фильтра со-
ставляют 12 дБ, а потери в делителе - 4 дБ. Сигнал с фильтра на
вход усилителя подается через полужесткий кабель, длина которого
подбирается такой, чтобы обеспечивалась положительная обратная
связь.
38
4.	МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СВЧ-ГЕНЕРАТОРОВ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
РЕЗОНАТОРАХ
На. данном этале развития полупроводниковых СВЧ-генераторов на
ДР уровень их проектирования и конструирования не достиг такого со-
стояния, когда может быть оптимально решена, даже часть основных во-
просов их теории и расчета без проведения экспериментальных иссле-
дований. Поэтому представляет ценность информация о методах расче-
та, исследовании и проектировании не только СВЧ-генераторов на ДР ч
в целом,но и отдельных их конструктивных узлов, в особенности ди-
электрического резонатора, выполняющего функции стабилизирующего
конструктивного элемента [l02,103].
При рассмотрении диодных и транзисторных стабильных и высоко-
стабильных СВЧ-генераторов на ДР отмечались их конструктивно-техно-
логические особенности. В этом разделе обзора представлена дополни-
тельная информация о методиках исследования и оригинальных конст-
руктивно-технологических решениях полупроводниковых СВЧ-генераторов
на. ДР.
За последние годы достигнуты успехи в оптимизации параметров
ДР за счет разработки и применения диэлектрических материалов с ма-
лыми ВЧ-потерями и подбора соотношения их компонент с целью обеспе-
чения малых уходов частоты ДР при изменении рабочей температуры в
широких пределах [104,105,10б]. В частности, фирма Alpha выпуска-
ет материалы различной формы с высокой диэлектрической проницае-
мостью (шайбы, цилиндры, подложки), предназначенные для применения
в качестве резонаторов и характеризующиеся высокой термо стабиль-
ностью (±5.10~7...9.10~6 1/°С) при изменении температуры окружающей
среды от -55 до +100 °C. При этом выбор наиболее подходящего мате-
риала (тетратитаната бария, титаната циркония-олова) определяется
номиналом частоты резонатора., лежащим в пределах от 2,2 до 45 ГГц
(всего 18 фиксированных частот с допуском к номинальной величине
+5 % [107]).
На данном этале возможно создание термо стабильных высокодоб-
ротных ДР, эффективно работающих на частотах 100 ГГц, и стабиль-
ных полупроводниковых СВЧ-генераторов на их основе.
Продолжались исследования термо стабилизации частоты полупровод-
никовых СВЧ-генераторов, направленные на выявление источников неста-
бильности частоты и способов их устранения. В [l08] проведен темпе-
ратурный анализ ДР с помощью простой, удобной и универсальной моде-
ли, позволяющей рассчитать его резонансную частоту при изменении
температуры в широких пределах с учетом теплового расширения корпу-
39
са и подложки. Зависимость частоты ДР от температуры описывается
уравнением, учитывающим температурные коэффициенты изменений резо-
нансной частоты, диэлектрической проницаемости и коэффициент расши-
рения материала ДР. Исследования проводились с применением подложек,
изготовленных из разных материалов при различных расстояниях ДР от
стенок корпуса и МПД. Отмечается постоянство стабилизирующего эф-
фекта при изменении температуры в широких пределах, отсутствие вли-
яния коэффициента связи ДР с МШ1 на частотно-температурную характе-
ристику, а также сильная зависимость частоты ДР от материала, под-
ложки. Последнее показывает возможность компенсации уходов частоты
ДР зз счет подбора коэффициента расширения подложки. При этом в со-
ответствии с расчетом и экспериментом резонансная частота ДР не за-
висит от изменения диэлектрической проницаемости подложки.
Для определения оптимального значения ТКЧ диэлектрического ма-
териала резонатора, обеспечивающего максимум стабилизации частоты
СВЧ-генератора, предложено [бэ] аналитическое выражение, исходя из
которого оптимизированы величины ТКЧ. Исследованы материалы для ДР,
синтезированные на основе	и ва2Т1д02о . Приведенные
экспериментальные данные по температурной стабильности частоты и
добротности ДР, изготовленных из разных материалов, на частоте
/= 10,9 ГГц при изменении температуры в пределах от -20 до +100°С
подтверждают правильность предложенного аналитического выражения
для определения оптимального значения ТКЧ диэлектрического матери-
ала резонатора.
Предложена [l09] простая модель связи цилиндрического ДР с МПЛ
на основном виде колебания на базе которой разработан метод,
расчета параметров эквивалентной схемы резонатора, который рекомен-
дуется проводить в следующей последовательности:
-	расчет резонансной частоты и параметров распространения СВЧ-
колебаний;	'
-	исследование результатов расчета, для более полного расчета
структуры полей;
-	вычисление сопротивления эквивалентной схемы резонатора., ко-
эффициента отражения и внешней добротности резонатора;
-	определение добротности ненагруженного резонатора с учетом
потерь в металлических стенках корпуса;
-	вычисление коэффициента связи ДР с и нагруженной доброт-
ности резонатора.
По мнению авторов работы [юэ], теоретическая модель хорошо
предсказывает поведение ДР, связанного с I.HL/1, а. расчетные данные
с высокой точностью совпадают с экспериментальными.
40
Ранее сообщалось о разработках монолитных СВЧ-генераторов на
СаАв полевом транзисторе и ДР. Пассивные компоненты схем таких
СВЧ-генераторов были выполнены в виде сосредоточенных емкостей и
индуктивностей. Особенностью СВЧ-генератора в монолитном исполне-
нии на ДР является схема построения с общим истоком и емкостной
последовательной обратной связью [б2]. Элементы последовательной
обратной связи - емкость С и настроечные элементы стока и Со
были определены методом экспериментального проектирования, суть
которого состоит в измерении параметров изделия в направлении за-
твора и в оптимизации его мощности, вычисленной из мощности, пада-
ющей и отраженной от затвора, и мощности, снимаемой со стока в со-
ответствии с уравнением:	=р
Г^Г°(Р^Ле ,
где Р& и Р^ - мощность, снимаемая со стоками мощность на затворе
соответственно; Гд - коэффициент отражения от затвора (//^/>7);
Q - коэффициент отражения ДР на частоте резонатора.
В предыдущих разделах обзора рассматривались различные вариан-
ты включения ДР в цепи обратной связи и способы регулировки связи
с ним, способы повышения стабильности частоты и подавления паразит-
ных колебаний. В [по] предлагается одна из схем построения ста-
бильного малогабаритного полупроводникового СВЧ-генератора с ди-
электрическим фильтром, включенным в цепь обратной связи, в кото-
ром вокруг ДР расположена антенна связи (рис. 39). Регулировка свя-
ЛР
Рис.39. Схема генератора, на биполярном транзисторе и диэлектриче-
ском фильтре, электромагнитно связанном с антенной:
41
зи ДР с антенной может осуществляться путем изменения ее длины.
Для повышения стабильности частоты и подавления паразитных
колебаний СВЧ-генератора, на усилителе с применением цилиндрическо-
го ДР используется фильтр пленочного типа [ill]. В этом генераторе
вход усилители подключен к первому элементу связи, электромагнитно
связанному с ДР, с которым соединен и второй элемент связи. Микро -
полосковый фильтр включен между входом усилителя и вторым элемен-
том связи. На одной плоской поверхности цилиндрического ДР выполне-
но соосно с ним цилиндрическое углубление, на внутренней плоской
поверхности которого находится металлизация, а на другой плоской
поверхности расположены усилитель, микро полосковый фильтр и оба
элемента связи. При этом усилитель и микро полосковый фильтр разме-
щены в области металлизации, а элементы связи расположены диамет-
рально противоположно относительно центра ДР (рис. 40). Диаметр
соосного цилиндрического углубления находится в .пределах одной пя-
той ча.сти диаметра, цилиндрического дР. Отсутствие информации по па-
раметрам генераторов со схемами, предложенными в [lIO,IIlJ, затруд-
няет определение их эффективности.
В [II2] описывается стабилизированный с помощью ДР генератор
Ганна с двумя выходами для волноводно-пла.стинчатых линий. Подробно
рассматриваются вопросы крепления диода Ганна и выбора оптимально-
/	*	3
Рис. 40. Схема, генератора, на. ДР с усилителем:
I - полупроводниковый усилитель; 2,3 - элементы связи; 4 - полос-
ковый фильтр; 5 - металлизация
го расположения ДР в схеме генератора. Для обеспечения на каждом
волноводно-пластинчатом выводе мощности 30 мВт и на дополнитель-
ном выходе коаксиального типа мощности около 10 мВт используется
диод Ганна 3-см диапазона длин волн с мощностью примерно ЮО мВт.
42
4
Рис.41. Схема, конструкции стержня
подстройки частоты генератора:
I - конический штифт; 2 - подстро-
ечный стержень с продольными раз-
резами; 3 - диск; 4 - ДР
Реальные условия эксплуатации современной РЭА различного функ-
ционального назначения требуют разработки полупроводниковых СВЧ-
генераторов, устойчивых к механическим и климатическим дестабили-
зирующим воздействиям. Например, для обеспечения высокой стабиль-
ности частоты СВЧ-генератора, использующего ДР при жестких механи-
ческих воздействиях на него, предлагается конструкция перестроечно-
го стержня в виде цилиндрического тела с внешней резьбой и диском
на конце (рис. 41) [lI3j. В те-
ле перестроечного стержня рас-
положена цилиндрическая полость
со стороны, противоположной
диску, а стержень продольно
разрезан. После настройки СВЧ-
генера.тора на заданную частоту
в цилиндрическую полость стер-
жня вводится специальный кони-
ческий штифт с головкой, кото-
рый фиксирует перестроечный
стержень в резьбовом отверстии
крышки СВЧ-генератора, в ре-
зультате чего обеспечивается
его высокая устойчивость к
жестким механическим воздейст-
виям.
Одновременно с возмож-
ностью оптимизации параметров
и характеристик СВЧ-генерато-
ров в отдельных случаях преду-
сматривается простота схемы и подачи смещения на. электроды тран-
зистора. Например, в [б4] описаны СВЧ-генераторы на полевых тран-
зисторах с применением ДР по схеме с общим стоком без внешней це-
пи обратной связи (рис. 22). Генератор разработан в гибридно-инте-
гральном конструктивном исполнении и характеризуется радом свойств,
позволяющих рационально стабилизировать частоту при простом конст-
руктивном решении, несложной подаче смещения на электроды транзис-
тора и оптимальной связи между ним и ДР, используемым в качестве
поло оно-отражающего фильтра.. Для реализации оптимальной связи меж-
ду ДР и активным полупроводниковым прибором (транзистором) регули-
руется длина шлейфа € , соединенного с затвором. Для обеспечения
максимума выходной мощности на частоте ДР производится предвари-
тельная настройка СВЧ-генератора в режим большого сигнала путем
подбора расстояния . Регулировка связи между ДР и транзистором
производится путем изменения расстояния в* .
43
С целью повышения точности расположения ДР и воспроизводимос-
ти параметров СВЧ-генераторов в гибридно-интегральном исполнении
на полевом транзисторе с барьером Шотки, в котором реализуется
внешняя обратная связь за счет расположения Тна диэлектрической под-
ложке мевду электродами стока и затвора транзистора, ДР, предполага-
ется последний располагать в специальной канавке, которая заранее
изготовлена в определенном месте диэлектрической подложки [бз].
Для сочетания повышенной стабильности частоты СВЧ-генератора
при удобной и легкой его настройке на определенные фиксированные
частоты пригодна конструкция СВЧ-генератора на транзисторном We,
расположенном на диэлектрической подложке в металлическом корпусе,
частота которого стабилизируется при помощи связанного с ним ДР
[114]. Диэлектрическая подложка укреплена на выступах в боковых
стенках корпуса. На ее верхней поверхности расположен транзистор-
ный ЧИП и сформированные подводящие микрополоски, а на нижней ук-
реплен ДР. Настройка частоты СВЧ-генератора осуществляется с по-
мощью винта, вводимого внутрь корпуса в непосредственной близости
от ДР.
В [цб] описана, конструкция полупроводникового СВЧ-генератора
гибридно-интегрального исполнения с герметизированным корпусом,
обеспечивающая простую и высокоточную настройку его частоты даже
после герметизации корпуса (рис. 42). Для обеспечения настройки
Рио.42. Схема конструкции генератора с механической подстройкой
частоты:
I - ДР; 2 - герметичный корпус; 3 - подстроечный винт; 4 - актив-
ный полупроводниковый прибор (Ши; 5 - диэлектрическая подложка
частоты используется подстроечный винт, вводимый в сквозное отвер-
стие основания корпуса, ось которого совпадает с осью ДР, располо-
женного на подложке внутри полости корпуса вблизи от активного по-
44
лупроводникового элемента (ЧИПа). Регулировка частоты СВЧ-генерато-
ра, обеспечивается за счет изменения расстояния ме;щу торцевой по-
верхностью винта и нижней торцевой поверхностью ДР.
5.	АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ И ПАРМ1ЕТРИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ
СТАБИЛЬНЫХ И ВЫСОКОСТАБИЛЫШ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ.
СВЧ-ГЕНЕРАТОРОВ НА ДИЭЛЕ1СГРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРАХ
При анализе различных схем построения стабильных СВЧ-генерато-
ров с ДР, проведенном в предыдущих разделах обзора, основное внима-
ние уделено возможностям реализации стабилизирующих свойств ДР, их
оптимальности с точки зрения высокой стабильности частоты и миниму-
ма шумов. В этом разделе проводится более полный анализ параметри-
ческих возможностей рассматриваемого класса СВЧ-генераторов, в част-
ности, их надежностные характеристики и влияние на них тепловых ре-
жимов генераторов, ионизирующих излучений и других дестабилизиру-
ющих факторов. Проведено сравнение с характеристиками генераторов
СВЧ, использующих другие типы стабилизирующих элементов. Отметим,
что проведение комплексного анализа параметров рассмотренных СВЧ-
генераторов затрудняется отсутствием полных и достоверных данных
по их параметрам и характеристикам. Это относится к данным по дол-
говечности, надежности и воспроизводимости параметров и характерис-
тик СВЧ-генераторов, выпускаемых в производство, режимам и услови-
ям, при которых они обеспечиваются.
Отсутствие в настоящее время полной и конкретной информации
по долговечности и надежности полупроводниковых СВЧ-генераторов
различных классов, созданных на ДР, можно объяснить относительно
малым периодом их применения в РЭА различного функционального на-
значения и тем, что имеющиеся данные не связаны с конкретными ре-
жимами и условиями их применения в аппаратуре.
Поэтому при анализе реальных и потенциальных возможностей по-
лупроводниковых СВЧ-генераторов на ДР по долговечности и надежнос-
ти рационально исходить из известных сведений о том, что они в ос-
новном определяются параметрическими возможностями активных прибо-
ров (диодов и транзисторов), используемых в них. Остальные же при-
боры и конструктивные элементы, входящие в состав полупроводнико-
вых СВЧ-генераторов,и диэлектрический резонатор, выполняющий фун-
кции стабилизирующего элемента, в меньшей степени ограничивают дол-
говечность и надежность полупроводниковых СВЧ-генераторов.
В связи с этим отметим, что еще в 70-х годах появились сведе-
ния о средней наработке на отказ отдельных типов корпусированных
транзисторов, лежащей в пределах 10^...I08 ч [IIб]. Правда,при
45
этом не указывались критерии наработки, режимы и условия их испы-
тания, Имеющиеся в настоящее время достоверные данные по эксплу-
атации высоко стабильных транзисторных СВЧ-генераторов на ДР с при-
менением микротермостатов в аппаратуре связи и телевидения подтвер-
ждают высокую надежность их работы в течение многих тыс.часов
(>25.103) при средней наработке на отказ более 2.10^ ч fl2"].
На. данном этале полупроводниковые ИЭТ гибридно-монолитно го ис-
полнения достигли такого состояния, когда возможно успешное исполь-
зование их в РЭА бортового применения различного функционального
назначения. В связи с этим возрастает потребность в исследовании
их возможностей по надежности и долговечности. В	отмеча-
ется, что простые конструктивно-технологические решения полупровод-
никовых гибридно-монолитных СВЧ-изделий способствуют снижению ин-
тенсивности их отказов. На. примере прогноза надежности гибридно -ин-
тегрального полупроводникового усилителя с диапазоном частот
2.. «6 ГГц и монолитного полупроводникового усилителя с аналогичным
диапазоном показывается, что последний при температуре +25 °C тле-
ет примерно вдвое меньшую интенсивность отказов (61,4. Ю-9 отк/ч
при средней наработке на отказ 1,63.10? ч) по сравнению с первым.
Надо полагать, что СВЧ-генераторы "монолитного" конструктивного
исполнения будут иметь примерно такие же характеристики надежности.
Известно, что реализация такого комплекса параметров, как вы-
сокая стабильность частоты, низкий уровень шумов, большая долго-
вечность и высокая надежность осуществляется при эффективном отво-
де тепла от активного прибора СВЧ-генератора, (диода или транзисто-
ра).'По опыту работы и экспериментальным данным известно, что изме-
нение рабочей температуры транзистора, примерно на 10 °C уменьшает
или увеличивает долговечность СВЧ-генера.тора примерно вдвое [lI6J.
С возрастанием рабочей температуры активных полупроводниковых при-
боров ИЭТ интенсивность их отказов возрастает. Например, интенсив-
ность отказов транзисторов при температуре +125 °C по сравнению с
температурой +25 °C может увеличиваться примерно на три порядка..
В соответствии с расчетными данными, приведенными в [lI7,I18], ин-
тенсивность отказов полевого транзистора, на S1 с барьером шотки и
полевого транзистора, на саАв , являющихся основными конструктивны-
ми элементами СВЧ-генерэторов гибридно-интегрального исполнения,
при температуре 125 °C составляет 1,8.10*^ отк/ч, что представляет
собой значительную величину для радиоэлектронных устройств, содер-
жащих сотни и тысячи таких элементов.
Приведенные данные еще раз подтверждают актуальность реализа-
ции эффективного отвода тепла от полупроводниковых приборов и изме-
рения их рабочих температур с малой -погрешностью (^ 1 °C).
46
Надо отметить, что за. последние годы разработано достаточное
количество различных типов полупроводниковых СВЧ-генераторов с гм-
менением ДР, способных над окно работать в более широком интервале
изменения рабочих температур по сравнению с тем, который указывал-
ся на начальном этале их развития [95,98,II9j. Однако они уступают
по этому параметру стабильным малошумящим ЭВП СВЧ-генераторам, со-
зданным с применением высокодобротных металлических объемных резо-
наторов.
Расширению интервала рабочих температур, повышению долговеч-
ности и надежности стабильных малошумящих полупроводниковых СВЧ-ге-
нераторов на ДР способствовали разработанные методики и программы
расчета их тепловых режимов [l6,I2o].
В последние годы в связи с активизацией применений полупровод-
никовых СВЧ-генераторов в РЭА, подвергающихся различным жестким де-
стабилизирующим воздействиям, например, ионизирующим излучениям,
проводились исследования их по устойчивости к этому виду воздейст-
вий. В [l2l] сообщается о сверхмалошумящем биполярном транзистор-
ном генераторе на ДР, работающем на частоте 8,415 ГГц, фазовые шу-
мы которого на расстоянии I кГц от несущей не превышают -82 дБ/Гц,
а температурная стабильность частоты в интервале температур от -20
до +75 °C не хуже (2,4.10"^) 1/°С. Диэлектрический резонатор этого
генератора изготовлен из (ZrSn и имеет собственную доброт-
ность на частоте 6 ГГц примерно 6000. Генератор предназначен для
применения в аппаратуре связи и достаточно устойчив к воздействию
ионизирующего излучения. После воздействия на него гамма-излучени-
ем с уровнем 60 крад (600 Дж/кг) не наблюдалось существенного изме-
нения частоты, мощности, шумов,рабочего тока и других характерис-
тик.
Эксплуатационные достоинства полупроводниковых СВЧ-генерато-
ров на ДР, эффективно работающих в диапазоне частот I...35 ГГц
(и их высокая устойчивость к жестким механическим воздействиям),
подчеркиваются и в работе [122], где дается анализ современного со-
стояния развития твердотельных СВЧ-генераторов на ДР, сравниваются -
их параметры с параметрами других стабильных СВЧ-генераторов раз-
личных классов и конструктивных исполнений.
Большую практическую ценность с точки зрения оптимизации кон-
струкции высоко стабильных генераторов имеют работы, посвященные
анализу составляющих суммарной нестабильности их частоты, влиянию
на нее различных дестабилизирующих факторов. Например, в работе
[г23] описывается генератор на саАв полевом транзисторе и ДР, ра-
ботающий на. частоте 4 ГГц с повышенным 1ОД и высокой надежностью,
в составе которого кроме полевого транзистора и ДР имеются входная
и выходная линии связи, цепи источников питания, блокировочные кон-
47
денсаторы и аттенюаторы. В результате анализа влияния всех дестаби-
лизирующих факторов на длительную стабильность частоты этого гене-
ратора установлено, что она зависит от стабильности питающих напря-
жений, температурных режимов деталей, старения ДР и транзистора.,
механических напряжений и внешних электромагнитных полей. На. осно-
ве перечисленных факторов даны рекомендации по выбору оптимальных
питающих напряжений, поддержанию стабильной температуры, минимиза-
ции электромеханических напряжений, качеству креплений и экраниро-
ванию генераторов на ДР с целью реализации стабильности частоты не
хуже стабильности частоты кварцевых генераторов.
Как известно, частотные и амплитудные шумы стабильных и высоко-
стабильных СВЧ-генераторов существенно зависят от их рабочего диапа-
зона частот, классов и типов используемых в них активных приборов
(диодов и транзисторов) и характеристик резонаторных систем на еди-
ничном и сдвоенных ДР [5,I24j.
На данном этапе развития полупроводниковых СВЧ-генераторов час-
тотные и амплитудные шумы генераторов на. ЛПД примерно на 10-20 дБ
хуже, чем у генераторов на. диодах Ганна. Это объясняется лавинными,
процессами образования носителей заряда в СВЧ-генераторах на ЛПД
[12S],
Исследования, проведенные в 2- и 3-см диапазонах по сопостав-
лению частотных и амплитудных шумов генераторов на диодах Ганна и
арсенидгаллиевых полевых транзисторах при больших и малых отстрой-
ках от несущей частоты,показали, что у СВЧ-генераторов на полевых
транзисторах они на 10-20 дБ хуже по сравнению о шумами генераторов
на диодах Ганна [125]. Существенная разница в величинах шумов объ-
ясняется природой и механизмом возникновения СВЧ-колебаний этих
классов генераторов. Так, в генераторах на полевом транзисторе
СВЧ-колебания возникают в канале, являющемся приповерхностным сло-
ем, и основными 'видами шумов у них являются тепловые шумы канала,
шумы рекомбинации, дробовые шумы, обусловленные током утечки "Затво-
ра, фликкер-шум.
Шумы в диодах Ганна определяются в основном флуктуациями вре-
мени зарождения домена и неоднородностью свойств полупроводника в
пределах поперечного сечения диодов. В диодах Ганна шум рекомбина-
ции практически отсутствует, а тепловые шумы малы. У полевых тран-
зисторов существует также шум в цепи затвора [Т2б]. Поэтому в даль-
нейшем, даже при совершенствовании технологии полевых транзисторов,
оптимизации их конструкций и повышении качества материала, предпоч-
тение при разработке малошумящих СВЧ-генера.торов в коротковолновом
участке СВЧ-диапазона.,очевидно, будет отдано диодам Ганна.
Шумовые характеристики у СВЧ-генераторов на. полевых транзисто-
рах на 5-10 дБ хуже, чем у СВЧ-генераторов на биполярных транзисто-
48
pax. Исследования [93] показали, что полупроводниковые СВЧ-генера-
торы на ДР, работающие на частотах 4...6 ГГц, имеют величины термо -
стабильности частоты, которые несколько уступают величинам генера-
торов, стабилизированных кварцем, но превышают аналогичные характе-
ристики полупроводниковых СВЧ-генераторов, стабилизированных волно-
водными объемными резонаторами. Более высокая добротность ДР по
сравнению с добротностью обычных объемных резонаторов способствует
снижению частотных шумов полупроводниковых СВЧ-генераторов на ДР
примерно на 5-10 дБ. При этом вибрационные характеристики (зависи-
мость девиации частоты от величины ускорения и диапазона частот
вибрации) полупроводниковых СВЧ-генераторов на. ДР более качествен-
ные, чем у полупроводниковых СВЧ-генераторов, застабилизированных
обычными объемными металлическими резонаторами. Это объясняется ми-
ниатюрностью ДР и более жестким конструктивно-технологическим испол-
нением полупроводниковых СВЧ-генераторов на ДР.
Приведенных данных по параметрам и характеристикам стабильных
и высоко стабильных полупроводниковых СВЧ-резонаторов см- и мм-диа-
пазонов длин волн с применением ДР, по мнению авторов обзора, до-
статочно для того, чтобы оценить их научно-технический уровень и па-
раметрические во зможно сти.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исследования и разработка стабильных (10^...I04) и высокоста-
бильных (Ю4...Ю5) полупроводниковых СВЧ-генераторов на ДР малой
(<0,1 Вт) и повышенной (>0,1 Вт) выходной мощности в см- и мм-
диапазонах длин волн проводились в течение последних лет в следу-
ющих основных направлениях:
-	разработка новых и оптимизация ранее известных схем их по-
строения;
-	оптимизация отдельных конструктивных элементов и их парамет-
ров (оптимизация параметров ДР и конструктивных элементов связи ре-
зонаторных систем);
-	применение более эффективных полупроводниковых активных при-
боров, в том числе монолитных усилителей;
-	реализация современных конструктив но-технологических испол-
нений с учетом обеспечения воспроизводимости параметров и снижения
себестоимости в производстве;
-	расширение диапазонности и освоение более высокочастотных
участков СВЧ-диапазона.
49
Реализация научно-технических достижений по этим и другим на-
правлениям развития полупроводниковых СВЧ-генераторов на ДР позво-
лила создать стабильные и высоко стабильные генераторы различных
классов и разновидностей, эффективно работаямцие на частотах до
100 ГГц и выше.
Стабильные полупроводниковые СВЧ-генераторы см-диапазона длин
волн гибридно-интегрально го исполнения - типичный пример использо-
вания ДР - характеризуются следующими усредненными данными по ос-
новным параметрам:
нестабильность частоты ................	(I...4).I0"4
частотные шумы, дБ/Гц ................. -90...-ПО
(при отстройке от несущей частоты
на 5...10 кГц)
масса, г .............................. 50.•.250
долговечность, ч ...................... Ю3...Ю4
Использование дополнительных технических средств стабилизации
частоты (термостаты, системы ФАПЧ, техника цифровой термокомпенба-
ции и др.) повышает стабильность частоты в сочетании с низкими ве-
личинами частотных шумов полупроводниковых СВЧ-генераторов на ДР
примерно на порядок по сравнению с указанными величинами.
На данном этале основным конструктивно-технологическим испол-
нением стабильных и высокостабильных полупроводниковых СВЧ-генера-
торов различных классов на ДР является гибридно-интегральное.
За последние годы активизировалась реализация стабильных полу-
проводниковых генераторов на ДР в гибридно-монолитном исполнении,
параметрические возможности которых еще полностью не определились.
Основные их преимущества-в миниатюризации, технологичности, высокой
надежности и воспроизводимости в массовом производстве.'
Дальнейшие исследования и разработки полупроводниковых СВЧ-ге-
нераторов малой й повышенной мощности всех классов с применением
ДР и в сочетании ДР с другими техническими средствами стабилизаций
частоты рационально проводить в следующих научно-технических на-
правлениях:
-	реализация новых комплексов параметров и характеристик с вы- .
с о кими техническими данными;
-	освоение новых участков см- и мм-диапазонов длин волн;
-	повышение долговечности и надежности;
-	реализация предельных возможностей по стабилизации частоты
и снижению шумов;
-	дальнейшая интеграция, миниатюризация и снижение энергопо-
требления;
-	повышение воспроизводимости параметров и снижение себесто-
имости СВЧ-генераторов в производстве;
50
-	расширение функциональности и создание многочастотных UB4-
генераторов с применением принципов построения одно частотных полу-
проводниковых СВЧ-генераторов;
-	разработка простых и технологичных конструкций СВЧ-генера-
торов.
Выбору рациональных вариантов построения стабильных и высоко-
стабильных полупроводниковых СВЧ-генераторов, оптимально реализу-
ющих заданные комплексы параметров и характеристик, могут способ-
ствовать комплексные параметры сравнимости, один из вариантов ко-
торых рассмотрен в [l27j.
Авторы благодарны Елисеевой О.Ф., Соловьевой М.К. и Броду-
ленко Е.И. за участие в подготовке, оформлении и обсуждении мате-
риала обзора.
ЛИТЕРАТУРА
I.	Состояние и перспективы применения миниатюрных диэлектрических
резонаторов в радиоэлектронике. 4.1. Параметры миниатюрных ди-
электрических резонаторов на СВЧ и методы их расчета: Обзоры по
электронной технике. Сер. Электроника СВЧ / Л.В. Алексей-
чик, И.И. Бродуленко, В.М. Геворкян и др. -
М.: ЦНИИ "Электроника". - 1981. - Выл. 13(832).
2.	Состояние и перспективы применения миниатюрных диэлектрических
резонаторов в радиоэлектронике. 4.11. Пассивные и активные СВЧ-
устройства с миниатюрными диэлектрическими резонаторами: Обзоры
по электронной технике. Сер. Электроника СВЧ / Л.В. Але к-
с е й ч и к, И.И. Бродуленко, В.М. Геворкян и
др. - М.: ЦНИИ "Электроника". - 1982. - Выл. 2(865).
3.	Состояние и перспективы применения миниатюрных диэлектрических
резонаторов в перестраиваемых полупроводниковых генераторах:
Обзоры по электронной технике. Сер. Электроника СВЧ /
А.И. Абраменков, И.И. Бродуленко, В.М. Г е-
в о р к я н, Д.А. Ковтунов.- М.: ЦНИИ "Электроника". -
1988. - Выл. 5(1359).
4.	Диэлектрические резонаторы для изделий электронной техники:
Обзоры по электронной технике. Сер.1. Электроника. СВЧ /
Э.И. Батыгина, А.В. Иноземцева, И.П. Клим о-
в а и др. - М.: ЦНИИ " Электро ника". - 1981. - Выл. 5(793*).
51
5.	Состояние и тенденции развития высоко стабильных маломощных гене-
раторов-СВЧ за рубежом (за 1970-1980 гг.): Обзоры по электрон-
ной технике. Сер. Электроника СВЧ / З.М. Горбачев-
ская. - М.: ЦНИИ "Электроника". - 1981. - Вып. 6(794).
6.	Миниатюрный низковольтный пролетный генераторный клистрон малой
мощности / И.И. Бродуленко, Э.И. Бердавцева,
А.В. Павлов и др. // Электронная техника. Сер.1, Электро-
ника СВЧ. - 1982. - Вып. 5(341).
7.	Ч у к и н а Ю.Н., Б о ч а р и н а М.Е., Андриан о-
в а Л.Ф., Соколова Л.Д., Пузанова С.Н.
Лучшие зарубежные СВЧ-приборы / Справочные материалы по ЭТ,
1986.
8-	Microwave System News.-1983.-No 8.-Pa80a
9.	Каталог фирмы Narda •» 1983.-^.168.
10.	Microwave Oscillators / Каталог фирмы Philips.-1983.
II.	Новые типы генераторов, стабилизированные диэлектрическими ре-
зонаторами //Microw.Joum,-1987.-Vol.30fNo б.-Г.1б8,171,
12.	Стабильные транзисторные СВЧ-генераторы малой мощности сантимет-
рового диапазона длин волн на диэлектрических резонаторах /
В.Н. Лебедев, А.М. Сергиенко, И.И. Броду-
ленко, В.А. Мальцев// Электронная техника,. Сер.1,
Электроника СВЧ. - 1987. - Вып. 6(366).
13.	Высоко стабильные интегральные СВЧ-генераторы с диэлектрическими
резонаторами-для аппаратуры телевидения и связи / В.Н. Л е б е-
д е в, А.М. Сергиенко, В.А. Ушаков, И.И. Бро-
дуленко// Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ. -
1984. - Вып. 6(366).
14.	БрОдуленко И.И., Геворкян В.М., Ковту-
нов Д.А. Связь микрополосковой линии передачи с объемным
резонатором // Электронная техника. Сер.1, Электроника. СВЧ. -
1984. - Вып. 6(366).
15.	Современное состоянье и тенденции развития электро ники СВЧ за
рубежом: Обзоры по электронной технике. Сер. Электроника, СВЧ /
И.К. Викулов, З.М. Горбачевская, В.Ф. Кова-
ленко, Ю.Н. Ч у к и н а. - М.: ЦНИИ "Электроника,". - 1979.
16.	Тепловые режимы и миниатюризация полупроводниковых гибридно-ин-
тегральных СВЧ-генераторов / И.М. Б л е й в ас, И.И. Бро-
дуленко, Д.А. Ковтунов и др. // Электронная тех-
ника,. Сер.1, Электроника. СВЧ. - 1987. - Вып. 8(402).
52
17.	СВЧ-устройства на магнити ст этических волнах: иозоры по элек-
тронной технике. Сер. Электроника СВЧ / ГЛ. Вапнэ. - М.:
ЦНИИ "Электро ника”, - 1984. - Выл. 8(1060).
18.	Sethares J.C. MSW devices and applications// Journ.
Appl.Phyr.-1982.-Vol.53,No 3.-P.2646-2651.
19.	J s h a k W. 4-20 GHz Magnet о static-wave delayline// Oeoillator-
Electronics letters 27	0otober.-1988.-Vol»19,No 22.-P.930-
932.
20.	Слоистые (композитные) резонаторы // ТЕЕВ MTT-S Digest.-1985.-
P.234-246.
21.	Заявка Jfc 25.82.156, МКИН 01 p. I/2I7 H03 В 9/12 /oscillatenr
hyperf requeues fonctlonnant et bands mllllmetrlque mamodaly
narguese bert alain Thomson-CSP.( Франция). - Опубл.21.10.86.
22.	DR for Circuits at shout millimeter wavelenghts // Morgan GB
MJ.-1986.-Vol.29,No 7.-Р.Ю7-115.
23.	A Fundamental Mode InP Gann DRO at 94 GHz //15*^ European Micro-
wave Conf. Paris.Sept.-1985.-P.170-176.
24.	Заявка. JS 227516 (ЧССР). Генератор с диодом Ганна с цилиндриче-
ским ДР. - Опубл. 16.04.84.
25.	Заявка № 60245301, НОЗ В 9/12, H0I р 5/04 (Япония). Генератор
СВЧ. - Опубл. 05.12.85.
26.	Заявка $ 5635361, НОЗ В 9/12, H0I р 7/10 Сшсния). СВЧ-генера-
тор. - Опубл. 17.08.81.
27.	Заявка № 57-58803, НОЗ В 9/12 (Япония). СВЧ-генератор. -
Опубл. II.12.82.
28.	Заявка 58-18001, МНИ НОЗ В 9/I2I (Япония). Твердотельный ге-
нератор микроволнового диапазона. - Опубл. 11.04.83.
29.	Заявка. № 60-21601, ЖИ H0I р 7/10 (Япония). - Опубл. 04.02:85.
30.	Пат. Я 4386326, США, НОЗ B/I2. НКИ 331.96. Перестраиваемый
твердотельный СВЧ-генератор.с ДР. - Опубл. 31.05.83.
31.	Заявка № 2463538, НОЗ В 5/30, H0I р 7/10. Полупроводниковый
СВЧ-генератор. - Опубл. 27.03.81.
53
32.	MIC IMPATT Diode Oso.Stabilized by Temperature compensated DR
(Morgan GB,Obe GO)//Electronics Letters 22nd Janizary 1981,-
Vol.17,Ho 2,
3*3	. Stabilisation of W-band microstrip oscillator by a DR,Morgan
GB //Electronics Iietters.-1982.-Vol,18,No 13.-P.556.
34.	В ы p о в о й С.И., Гуменный C.H., Ц в и p к о Ю.А.
Сравнение одноконтурных схем стабилизации генераторов на. ак-
тивных двухполюсниках // Электронная техника. Сер.1, Электро-
ника СВЧ. - 1976. - Вып. 3. - С. 47-58.
35.	Ц а р а п к и н Д.П. Стабилизация частоты возбудителей радио-
передатчиков СВЧ. - МЭИ, 1985.
36.	Абраменков А.И., Б а л ы к о А.И., Варгу-
зов С.И. Исследование мощностных характеристик генераторов
на, диодах Ганна, стабилизированных диэлектрическим резонато-
ром // Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ. - 1985. -
Вып. II. - С. 12-15.
37.	Заявка $ 56-35364, ЮЗ В 9/14 (Япония). СВЧ-генератор. -.
Опубл. 17.08.81.
38.	Заявка 60-242702 МКИ H0I р 5/08, H0I р 7/10 (Япония). Диэлек-
трический резонатор. - Опубл. 02.12.85.
39.	А.с. П07258,Н03 В 7/14 (СССР). Генератор СВЧ. - Опубл.
07.08.84.
40.	Заявка $ 2436527,НОЗ В 9/12 (Франция). Твердотельный стабилизи-
рованный генератор СВЧ и один из вариантов его изготовления. -
Опубл. 16.05.80.
41.	Заявка $ 60-204104 МКИ НОЗ В 5/18 (Япония). Диэлектрический
резонатор. - Опубл. 15.10.85.
42.	Заявка $ 61-94403,НОЗ В 5/18 (Япония). Генератор с ДР. -
Опубл. 19.05.86.
43.	Design Consideration for frequency-stabilised MIC IMPATT Osc.
in the 26 GHz band J Maz N and Jamamotok //IEEE Trans.МТТ-ЗЛ-
196?—Но 3—P.142,
44.	Заявка № 4514707 МКИ4 НОЗ В 5/18 (США). Регулируемый генератор
на плоском ЛПД с ДР. - Опубл. 30.04.85.
54
45.	Заявка № 56-35365, ЮЗ В 9/14, Юз В 9/12 (Япония). СВЧ-генера-
тор. - Опубл. 17.08.81.
46.	Заявка 43П970,ЮЗ В 5/12 (США). Твердотельный СВЧ-генератор.-
Опубл. 19.01.82.
47.	Пат. № 4591806 МКИ НОЗ В 5/38 (США), МКИ 3 31/96. Генератор,
стабилизированный ДР,и метод оптимизации его характеристик. -
Опубл. 27.05.86.
48.	Заявка 60-98703 МКИ НОТ р 7/10 (Япония). Диэлектрический резо-
натор. - Опубл. 01.06.85.
49.	Заявка $ 6I-I39I03 МКИ НОТ р 7/10 (Япония). Диэлектрический ре-
зонатор. - Опубл. 26.06.86.
50.	Dielectric resonator oscillators using GaAs (GaAl)Aa heterojun-
ction bipolar transistors //IEEE- MT-S Int.Microwave Syap.Balti-
more Md.,June 2-4.-1986.New Y ork.-1986,-P.95-88.
51.	Microwave Dielectric Resonators .*// (S,Jerry Piedziusko) M.J,
Vol.29,No9,Sept.1986,-P.189-200.
52.	Расчет генератора на полевом транзисторе с диэлектрическим резо-
натором: Обзоры по электронной технике. Сер. Электроника СВЧ /
А.П. П р о т о п о п о в. - М.: ЦНИИ ’’Электроника”. - 1986. -
Вып. 8(1392). - С. 20-22.
53.	Заявка, # 60-237703 МКИ ЮЗ В 5/18 (Япония). Полупроводниковый
генератор СВЧ-диапазона. - Опубл. 26.11.85.
54.	Заявка № 61-19167, ЮЗ В 5/18 (Япония). Интегральный СВЧ-гене-
ратор. - Опубл. 16.05.86.
55.	Заявка № 4357582 (США). Микро полосковый генератор на полевом
транзисторе с использованием ДР. - Опубл. 02.11.82.
56.	Серия полупроводниковых СВЧ-генераторов на ДР в диапазоне
4-II ГГц //(Varlan KR), Microwave Joum.-1986.-Vol.29>No10.-P.
111-116.
57.	Dielectric resonator oscillators at 4,6 and 11 GHz (Varlan ЖД)
// IEEE-MTTS Int.Microwave Symp,Baltimore Md,June 2-4.-1986—
Dig,New Ybrk —1986.-P.87-9O.
58.	Podeameni A, ,C о n r a d о I.P.M, Design of Microwave
Oscillators and filters using transmission-mode dielectric re-
sonators coupled to microstrip lines // IEEE Trans.on ЮТ-33 —
1985.-No 12.
55
59.	Highly stable DR НЕТ Oscil.ch.Tslnonls//lEEE MTT.-1985.-No4.-
P.310-314.
60.	Протопопов А.П., Чернухин В.И. Генераторы
СВЧ на полевых транзисторах трехсантиметрового диапазона, стаби-
лизированные ДР // Изв.вузов. Сер. Радиоэлектроника. - 1984. -
Т.27, № 12. - С. 26-30.
61.	И в а н ч е н к о И.А., Ильченко М.Е. Характеристики
микро полоскового транзисторного генератора с полосковым диэлек-
трическим фильтром // Электронная техника. Сер.1, Электроника
СВЧ. - 1985. - Вып. 9(381). - С. 15-21.
62.	Stable monolithic GaAs НЕТ Oscillator/ Е.Т slronls, С.
Hermarrec, J.H ague t,P.H a г г о p //Electronics
letters 15th April.-1982.-Vol.18,No 8.-P.345-347.
63.	A 69 GHz Monolithic FBI Oacillater/ Maki BW,Schellenberg,Jana-
sakl M // IEEE MTT-.Digest.-1984 —P. 62-66.
64.	A stabilized common-*drain GaAs HET Oscll.Usings ЛР in 7 GHz band
(Deepak SjRangari KP Chatterjec) Int.Jorn.Electron.-1983.-Vol.
55*No 6.-P.805-810.
65.	Stabilized G-band GaAs HET-»osoillator //IEEE Techn.Rev.-1985.-
Vol.2,Nc 6.-P.212-214.
66.	Mio.Assembly for 12 GHz direct broadcast Sattellite receive^
Gu M о 1 1 n,H.G h u a n d о n g,Zu S h a о s h l,Gu.Jhon g r u
Xu Q 1 a n g //IEEE MTT-S Digest.-1985.-P.107-110.
67.	Заявка 60-25307 МКИ НОЗ В 5/18 (Япония). СВЧ-генератор. -
Опубл. 08.02.85.
68.	Пат. й 4630003 (США); заявка, $ 57-5886, МНИ НОЗ В 7/12,
НКИ 331/99 (Япония).08с111а±ог exhibiting negative re-
sistance due to high Impedance- at the sorse of an fet
there of. - Опубл. 16.12.86.
56
69.	Петров Г. В., Хромов А.В. Транзисторный сверхвысоко-
частотный автогенератор, стабилизированный ДР // ПТЭ. - 1982. -
4. - С. 158-160.
70.	Б о ндаренко G.C., Венгер А.Э., Тюрин А.М.
Генератор на транзисторе с ДР // ПТЭ. - 1984. -И. - С. 129.
71.	А 4 GHz DKO/fe*V е n d е 1 1 n,W.M и о 1 1 • г, А.К h a a m a ,
R.S о о h о о // Microwave Joum.-1986.-Vol.29,No 6.-Р.151-152.
72.	ЫЗС Research and Development.-1983.-No 70.-P.112-120.
73.	P a v 1 о A.M. tS m 1 t h M.A. A 20-40 GHz push-push dielectric
resonator oscillator // IEEE Trans.on MTT-33.-1985.-No 12.
74.	Mlzumura M.,W а о 1 a K.#H a g a I. Oscillators sta-
bilised with a dielectric resonator in microwave communication
systems //NEC Research Development.— 1983. — No70. - P.11? - 1?0.
75.	Пат. В 80I99I7 МКИ НОЗ В 5/30 (Франция). Транзисторный генера-
тор на ДР. - Опубл. 19.03.1982.
76.	Efficient low-noise three port X band PET Oscillator using two
HR / A.К h a n a, J.Ob r e g о n,P»G r e 1 1 1 о n,J-In G a r a-
e e 1 t // The European Microwave Conf.-1981.-P.457-463.
77.	Пат. № 4539530 (США); заявка $ 57-50789, МКИ ЮЗ В 5/00,
НИИ 331/217.РЕ— транзисторный СВЧ-генератор с умножением частоты
(Япония}. - Опубл. 03.09.85.
78.	Заявка, 6I57I02, МКИ НОЗ В 5/18, НОЗ В 19/00 (Япония). Генера-
тор второй гармоники. - Опубл. 24.03.86.
79.	U t s u m 1 J.,1 m а 1 К. 2? GHz band low-noise down conver-
ter for satellite broadcasting//IEEE Trans. Broadcast Ing BC-30.-
1984.-N0 3.-P-1-7.
80.	7s lronisC,,PankarV. Temperature stabilization
of GaAs MESPET oscillation using dielectric resonators // IEEE
Trans.on MTT-31.-1983.-No3.
81.	Заявка. 60-140905, Miud НОЗ В 57/18. (Япония). Генератор СВЧ. -
Опубл. 25.07.85.
57
82.	MA Revi.ew.-1986.-Vol. 47,No 4.-P.472-485.
83.	lew noise design of DR JBT Oscillators/ M.C a n 1 a d e,A,B  r t
J.G r a f f 1 1 1,G.P a t a u t / / 13th EMC.-1983.-P.297.
84,	Заявка Л 4435688, H03 В 5/18, НКИ 331/99 (США). СВЧ-генератор
на полевом транзисторе со стабилизацией частоты. - Опубл.
06.03.84.
85.	Заявка Л 4187476 (ЮЗ В 5/04, 5/18) (США). СВЧ-генераторы на
полевом транзисторе. - Опубл. 05.02.80.
86.	Заявка Л 053500479, НОЗ В 5/04, 7/14 (ФРГ). Микроволновый ге-
нератор с температурной стабилизацией. - Опубл. 31.07.86.
87.	Заявка Л 58-18002, НОЗ В 9/12, НОЗ 1/04 (Япония). Генератор
микроволнового диапазона. - Опубл. 11.04.83.
88.	Заявка Л 3339870, МКИ НОЗ 1/02, ЮЗ В 7/14 (ФРГ). Устройст-
во для компенсации температурных уходов частоты СВЧ-генерато-
ров. - Опубл. 15.05.85.
89ф 16 GHz DB Oscillators with digital teeperatur© compensation //
Microwave Jorn.-1984.-Vol*27,No 11 .-P.155-156,158.160.
90.	Пат. Л 4626802 (США), МКИ ЮЗ В 5/00, НКИ 33I/II7 El GaAs
VET ’•Oscillator nols reduction circuit* - Опубл. 02.12.86.
91.	Пат. Л 4556678 (США), ЮЗ В 5/22, НКИ 33I/IA. СВЧ-генератор. -
Опубл. 26.11.85.
92.	Quse-Monolithic an alt emat iv, Intermediate Approach to Fully
Monolithic/ A<C olviello ,A.C a p p e 1 1 o,P,'В 1 e,
P.P о ж a i a,P.M e 1 о r// Baton Gorp. Mlkrowave Journal985-
Tol.29,No 5—P.243-252.
93.	Microwaves .-1979 .-Ho 11.-P.99.
94.	СВЧ-монолитные.генераторы на арсениде галлия //тек Trans.on
Microwave Theory and Techniques.-1987.-Vol.MTT-35,No 12.-P.
1283-1287.
95.	Соколова Л.Ф. Зарубежные генераторы на диодах Ганна,
ЛПД и транзисторах, рекламированные в 1985-1986гг. / Справоч-
ные материалы по электронной технике, 1988.
96.	Dielectrically Stabilised Oscillators 4th 20 GHz / Defense
Electronics,August.-1988.-Vol.20,Ho 9.
58
97.	Microwaves RF.-1988.-June.-Vol.?7,No 6,
Ф00-
I0£.
98.	Eliminate the Holes in System "Frequency Coverage With Avantek’s
New Dsa Assembliee^Microwave Joum.-July 1988.-Vol.31 ,No 7.
99.	Microwave RF.-1988.-Vol.27,No 2.-1.169,170,172.
Новые генераторы фирмы Awantek , перекрывающие диапазо-
ны частот 2... 18 ГГц // Defense Elektronik-1988.- No P.-
Р.100,102,104.
Loboda M.J.,P a r k e r T.E.,M entrees G.K. Frequ-
ency Stability of t-Band,Two-Port Dielectric Resonator Oscilla-
tors -У/ IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques.-
Dec.1987.-Vol.MTT-35,No 12.
£02. Characteristics of Coupling between dielectric resonators and
slotline // Electronics letters,24th November.-1988.-Vol.24.-
No24.
103. A idan C,Murphy,Patrick J.M u r p h y. Compu-
ter program aids dielectric resonator feed back oscillator de-
sign// University College Cork,Jreland Microwave Journal,Sep-
tember,1988.
104.	Dielectric Resonators up to 32 GHz MSN S Communications Tech-
noloy Volume 18 Number 10// Microwave Systems News.-Oct. 1988.
£05 .Alpha/ Trans-Tech hat Produktpalette an Dielectriechen Resona-
toren Wesentlich enweltert// Microwellen Magazin.-1988.-Vol.14>
No 7.
£06.Co-Axial and Dielectric Ceramic Resonators as Microwave Fre-
quency Determining Elements // Microwellen Military Electronics
Magazin.-1088.-Vol.14tNo 6.
£07. MSN.-1987.-Vol.17,No 4.-P.55.
59
£08. d a c g u e s R, having wny -Tor stabilized DR Oscillators//
Microwaves and RF.-19«7.-Vol.26,No 9.-1.103-104,106,108.
IOS.	Champagne 1. Better coupled model of DR to microstrip
ensures repeatability//Microwaves and RP.-1987,-Vol .26,Mo 9,-
P.113-114,116-118.
НО. Заявка 61-20165, НОЗ В 5/18, HOI p 1/20 (Япония). СВЧ-гено-
pa,тор. - Опубл. 1985 В БИ.
Ш. А.с. 367438/24-09 МКИ НОЗ В 5/18 (СССР). СВЧ-генератор. -
Опубл. 1985 В БИ.
112.	Goebel U. ,С г 1 m р е К. Dual output stabilized Gunn oscil-
lator for finlines //IEEB-MTT-S Int. Microwave Symp. Baltimore ,Md.
dune 2-4.1986 Dig.Rew York.-1986,-1,197-190,
из. Заявка. Й 60-140906 МКИ НОЗ В 7/14 (Япония). Генератор ОВЧ. -
Опубл. 25.07.85.
114.	Заявка Л 60-51009 МКИ НОЗ В 5/18 (Япония). Генератор СВЧ. -
Опубл. 22.03.85.
115.	Заявка № 0I2I824 КПВ H0I р 1/30. СВЧ-генератор. - Опубл.
17.10.84.
116.	Величковский И.А. Состояние и тенденции развития
зарубешшх полупроводниковых СВЧ-генераторов: Обзоры по ОТ,
1978.
117.	MSN.-1987.-Vol.17,Ко 9.-Р.96-101.
118.	MSN.-1987.-Vol,17,No 10.-1,130-139.
119.	Microwellen Magazin.-19^7.-Vol.13,No 2.-1.149.
120.	MSN.-1987.-Vol.7,No 7—1.21.
121.	A low-noise dielectric resonator stabilized X-band bipolar
oscillator lakshmiuarayana mysore.H17th blen Univ.(Gov)Mioro-
electron Symp.Rochester,New York,dune 0-11.-1987?New York,
No 7,1987.-1,211-213.
60
122.	DROs meet EW and contermeasure system needs Bierman Haward//
Microwave Jom«-1987.-Vol.30,No 10,44,46,48,52,54,56,60,64
123.	long term stability of DROs comparared to crystal// Oscillator va-
rian KR "IEEE MTT-S.Int. Microwave Symp.Dig.Iias Vegas,New York,
9-11 June,1987.-Vol.2,New York,No 1,1987.-?.583-586.
124.	Пат. $ 4565979, НОЗ В 7/00 (США). Стабилизированный генератор
с двойным ДР. - Опубл. 21.01.86.
125.	Microwave System News,-1983.-No 8.-P.80.
126.	Зарубежная радиоэлектроника, 1980. - Is 10. - С. 28-47.
127.	Бродуленко И.И., Абраменков А.И. Комплекс-
ные параметры сравнимости СВЧ-генераторов и устройств малой и
повышенной мощности // Электронная техника. Сер.1, Электрони-
ка СВЧ. - 1984. - Вып. 8(368).
ОБЗОРЫ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ
Серия 1. Электроника СВЧ
Иван Иванович Бродуленко,
Александр Иванович Абраменков,
Дмитрий Александрович Ковтунов,
Всеволод Николаевич Лебедев,
Алексей Михайлович Сергиенко
СТАБИЛЬНЫЕ И ВЫСОКОСТАБИЛЬНЫЕ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЧ-ГЕНЕРАТОРЫ
НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРАХ
Редактор И. А. Богданов
Т-09955	Подписано к печати 4/V-89 г.	Формат 60X90/16
Печать офсетная Усл. п. л. 3,6 Уч.-изд. л. 3,8 Тираж ИЗО экз.
Заказ № 480	Цена 76 к.	Индекс 4847
Издательство ЦНИИ «Электроника», Москва, 117415
61