eng
Просмотры: 1600
30.10.2015
Группа молодых специалистов ФГУП «ВНИИФТРИ» под руководством заместителя генерального директора - начальника ГМЦ ГСВЧ Игоря Блинова изготовила и исследовала макет сверхмалошумящего СВЧ генератора на основе дискового лейкосапфирового резонатора типа «шепчущая галерея», работающего на частоте 6,8 ГГц. Освоенная технология позволяет производить такие резонаторы в диапазоне частот 6,0 – 10,0 ГГц.
Исследования температурной зависимости добротности образца в СВЧ диапазоне частот демонстрируют достижение уровня добротности 450 000 при температурах порядка -40oC. В перспективе планируется продолжить исследования при более низких температурах для повышения добротности резонатора.
При комнатной температуре «потенциал резонатора» по уровню кратковременной нестабильности частоты составляет 21015 для ДДР из лейкосапфира. Добротность металлических объёмных резонаторов в этих условиях ниже на 10−15 дБ, причём разница быстро возрастает при охлаждении ДДР на 50−100°К с помощью термоэлектрических элементов. ДДР не имеет явных ограничений по уровню допустимой мощности, выгодно отличается от сверхпроводящих и пьезоэлектрических резонаторов отсутствием старения и собственных модуляционных шумов. Также при правильном конструировании экранированный ДДР мало чувствителен к вибрациям. Недостатком ДДР из лейкосапфира является зависимость резонансных частот от температуры резонатора.
Изучение спектральной плотности мощности фазовых шумов основного усилителя показывает, что дальнейшее снижение уровня фазовых шумов можно получить при использовании усилителя на базе кремний-германиевых биполярных транзисторов.
Комментируя новость о разработке, во «ВНИИФТРИ» отметили потребность в сверхмалошумящих СВЧ генераторах для задач радиолокации, метрологии (использования в анализаторах спектра, синтезаторах СВЧ сигналов, векторных анализаторов цепей) и многих других прикладных областей вплоть до исследования фундаментальных физических констант. Такое широкое практическое применение сверхмалошумящих СВЧ генераторов обусловлено отсутствием собственных модуляционных шумов и высокой кратковременной стабильностью.
Одним из активно развивающихся направлений для решения таких задач является создание и исследование генераторов на основе дисковых диэлектрических резонаторов (ДДР) с волнами типа «шепчущей галереи». Форма ДДР представляет собой диск с отношением радиуса к толщине от 0.5 до 5. Благодаря использованию волн «шепчущей галереи» в ДДР удается практически исключить потери на излучение при выполнении резонатора из диэлектрика с малыми значениями диэлектрической проницаемости, что, в свою очередь, позволяет увеличить сферу его применения. Исследования макроскопических свойств диэлектриков, в том числе, лейкосапфира, позволяют использовать их в качестве высокодобротных резонаторов в связи с малыми диэлектрическими потерями.
В следующем номере журнала «Вестник метролога» (Издательство ФГУП «ВНИИФТРИ») будет опубликована статья о разработке макета сверхмалошумящего СВЧ генератора на основе дискового лейкосапфирового резонатора типа «шепчущая галерея» и проведенных на нем исследованиях.
Для справки: Шепчущая галерея — помещение, обладающее следующей особенностью: шепот в нем хорошо распространяется вдоль стен, но не слышен в остальной части помещения.
Эффект шепчущей галереи в круглых помещениях связан с распространением вдоль стены акустической волны, испытывающей многократное полное внутреннее отражение. Впервые эффект был исследован в 1910 году Рэлеем в шепчущей галерее Собора Святого Павла в Лондоне. А в 1939 было установлено, что при определенных условиях электромагнитные волны могут иметь такую же пространственную структуру, как и волны «шепчущей галереи», что нашло применение в создании компактных СВЧ и оптических резонаторов с высокой добротностью.
При комнатной температуре «потенциал резонатора» по уровню кратковременной нестабильности частоты составляет 21015 для ДДР из лейкосапфира. Добротность металлических объёмных резонаторов в этих условиях ниже на 10−15 дБ, причём разница быстро возрастает при охлаждении ДДР на 50−100°К с помощью термоэлектрических элементов. ДДР не имеет явных ограничений по уровню допустимой мощности, выгодно отличается от сверхпроводящих и пьезоэлектрических резонаторов отсутствием старения и собственных модуляционных шумов. Также при правильном конструировании экранированный ДДР мало чувствителен к вибрациям. Недостатком ДДР из лейкосапфира является зависимость резонансных частот от температуры резонатора.
Изучение спектральной плотности мощности фазовых шумов основного усилителя показывает, что дальнейшее снижение уровня фазовых шумов можно получить при использовании усилителя на базе кремний-германиевых биполярных транзисторов.
Комментируя новость о разработке, во «ВНИИФТРИ» отметили потребность в сверхмалошумящих СВЧ генераторах для задач радиолокации, метрологии (использования в анализаторах спектра, синтезаторах СВЧ сигналов, векторных анализаторов цепей) и многих других прикладных областей вплоть до исследования фундаментальных физических констант. Такое широкое практическое применение сверхмалошумящих СВЧ генераторов обусловлено отсутствием собственных модуляционных шумов и высокой кратковременной стабильностью.
Одним из активно развивающихся направлений для решения таких задач является создание и исследование генераторов на основе дисковых диэлектрических резонаторов (ДДР) с волнами типа «шепчущей галереи». Форма ДДР представляет собой диск с отношением радиуса к толщине от 0.5 до 5. Благодаря использованию волн «шепчущей галереи» в ДДР удается практически исключить потери на излучение при выполнении резонатора из диэлектрика с малыми значениями диэлектрической проницаемости, что, в свою очередь, позволяет увеличить сферу его применения. Исследования макроскопических свойств диэлектриков, в том числе, лейкосапфира, позволяют использовать их в качестве высокодобротных резонаторов в связи с малыми диэлектрическими потерями.
В следующем номере журнала «Вестник метролога» (Издательство ФГУП «ВНИИФТРИ») будет опубликована статья о разработке макета сверхмалошумящего СВЧ генератора на основе дискового лейкосапфирового резонатора типа «шепчущая галерея» и проведенных на нем исследованиях.
Для справки: Шепчущая галерея — помещение, обладающее следующей особенностью: шепот в нем хорошо распространяется вдоль стен, но не слышен в остальной части помещения.
Эффект шепчущей галереи в круглых помещениях связан с распространением вдоль стены акустической волны, испытывающей многократное полное внутреннее отражение. Впервые эффект был исследован в 1910 году Рэлеем в шепчущей галерее Собора Святого Павла в Лондоне. А в 1939 было установлено, что при определенных условиях электромагнитные волны могут иметь такую же пространственную структуру, как и волны «шепчущей галереи», что нашло применение в создании компактных СВЧ и оптических резонаторов с высокой добротностью.
Комментарии читателей
