Генератор шумовых сигналов

 

Использование изобретения: радиотехника , электроника и измерительная техника . Сущность изобретения: генератор шумовых сигналов содержит нагрузку 1, первый активный многополюсник 2, элемент связи 3, первый формирователь 4 субгармоник , первый колебательный контур 5, первую цепь обратной связи 6, второй активный многополюсник 7, второй формирователь субгармоник 8, вторую цепь обратной связи 9, второй колебательный контур 10 и позволяет сформировать шумовой сигнал с равномерной спектральной плотностью и расширенным спектром. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„5U„„1806439 А3 (sl)s Н 03 В 29/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ в ;.,-, " м 1

К ПАТЕНТУ (21) 4892301/09 (22) 17,12,90 (46) 30.03,93. Бюл. N 12 (71) Саратовское научно-производственное объединение "Алмаз" (72) Е. Е. Железовский и А. Л, Рязанцев (73) Государственное научно-производственное предприятие "Алмаз" (56) Авторское свидетельство СССР

N 1050090, кл. Н 03 В 29/00, 06,11,81. (54) ГЕНЕРАТОР ШУМОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Использование изобретения: радиотехника, электроника и измерительная техника. Сущность изобретения; генератор шумовых сигналов содержит нагрузку 1, первый активный многополюсник 2, элемент связи 3, первый формирователь 4 субгар, моник, первый колебательный контур 5, первую цепь обратной связи 6, второй активный многополюсник 7, второй формирователь субгармоник 8, вторую цепь обратной связи 9, второй колебательный контур 10 и позволяет сформировать шумовой сигнал с равномерной спектраль. ной плотностью и расширенным спектром.

1 ил.

1806439

Изобретение относится к области радиотехники и электроники и может найти применение в контрольной и измерительной технике, установках СВЧ-нагрева, радиолокации, медицинской и другой радиоэлект- 5 ронной аппаратуре, Цель изобретения — повышение равномерности спектральной плотности мощности и расширение спектра шумовых сигналов. 10

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого генератора шумовых сигналов.

Генератор содержит соединенную с выходом генератора и выходами активных многополюсников нагрузку 1, первый актив ный многополюсник 2, элемент связи 3, первый формирователь субгармоник 4, первый колебательный контур 5, первую цепь обратной связи 6, второй активный многопо- 20 люсник 7, второй формирователь субгармоник 8. вторую цепь обратной связи

9, второй колебательный койтур 10.

Генератор шумовых колебаний работает следующим об разом. 25

При незначительной связи или ее отсутствии в каждой из систем, состоящей из активного многополюсника 2 или 7 и последовательно соединенных с ним колебательного контура 5 или 10 и цепи обратной связи 30

6 или 9, возбуждаются колебания основной частоты, а в формирователях субгармоник 4 или 8 одновременно вырабатываются их субгармоники с амплитудами, отличающимися от амплитуд основных колебаний не 35 более чем в 10 раз. Элементы 2, 4, 5, 6 образуют первую динамическую систему (первый из связываемых автогенераторов), эволюционирующую на простом аттракторе и вырабатывающую регулярные двоякопе- 40 риодические колебания, а элементы 7-10 образуют вторую динамическую систему (второй из связываемых автогенераторов), также эволюционирующую на простом, но отличном от первого аттракторе, и выраба- 45 тывающую регулярные двоякопериодические колебания, частоты компонент которых (основиая частота и ее субгармоника) находятся в некратных отношениях с частотами основного колебания и его субгармоники 50 первой динамической системы. Колебания каждой динамической системы поступают в нагрузку 1, При сильной (превышающей критическую величину) связи этих двух динамических систем, осуществляемой по- 55 средством элемента связи 3, происходит качественное изменение характера колебаний; благодаря эффекту поочередного самопроизвольного захватывания одного автогенератора другим наблюдается стохастизация колебаний и ансамбль из связанных автогенераторов превращается в генератор шума, представляющий собой динамическую систему, эволюционирующую на странном аттракторе, Колебания, поступающие в нагрузку 1, становятся хаотическими. Наличие в схеме связываемых автогенераторов формирователей субгармоник приводит к расширению спектра хаотических колебаний генератора шума до величин, превышающих октаву, и повышению равномерности их спектральной характеристики. При построении генератора шумовых колебаний на твердотельных акTMBHblx многополюсниках целесообразно в качестве формирователя субгармоник использовать элемент структуры самых активных многополюсников, являющихся слоем пространственного заряда (называемый также обедненной областью).и представляющий собой нелинейный конденсатор. В частности, при построении генераторов шума на биполярных транзисторах (активных четырех полюсниках) формирователями субгармоник являются их р - n-переходы. В области сверхвысоких частот генерируемых колебаний в качестве колебательного конту- . ра эффективно применение распределенных колебательных систем, допускающих конструктивное исполнение в виде единого элемента с цепью обратной связи, Изобретение иллюстрируется примером конкретного выполнения генератора

СВЧ-шума в микрополосковом (МП) гибридно-интегральном исполнении; на припаянной к металлическому теплоотводу поликоровой пластине нанесена кольцеобразная несимметричная Mll-линия с МП-перемычкой и МП-выходом. В разрывы кольцеобразной МП-линии впаяны биполярные транзисторы, в разрыв МП-перемычки-конденсатор емкостной связи, в разрыв MR-линии выхода — разделительный конденсатор. Особенности топологии MRлиний и взаимного расположения функциональных элементов экспериментального макета иллюстрируются фиг. 2, на которой введены следующие обозначения: 11 и 12— биполярные транзисторы соответственно первого и второго связываемых автогенераторов; 13 — конденсатор емкостной связи;

14; 16, 17, 19 — отрезки кольцеобразной несимметричной МП-линии; 15, 18 — отрезки

MR-линии перемычки; 20 — MR-линия выхода генератора хаотических колебаний; 21— разделительный конденсатор выхода, Перемычка (отрезки 15, 18) разделяет кольцеобразную МП-линию на два неравных(с целью частотной расстройки) полукольца, образующих (совместно с реактивными элемента1806439 ми и резисторами транзисторов) колебательные системы и цепи обратной связи связываемых эвтогенераторов. Биполярные транзисторы выполняют функции ак. тивных многополюсников автогенераторов, а их р - п-переходы — функции формирователей субгармоник.

Спектральные характеристики выходных колебаний первого и второго автономных автогенераторов и ансамбля связанных автогенераторов (генератора шумовых колебаний) показаны нэ фиг, За,б,в соответственно, На фиг. За,б,в обозначены А — амплитуда и-й частотной компоненты регулярного колебания, f частота колебания, fo — частота нормирования,. S — спектральная плотность генерируемого хаостического сигнала, Различие амплитуд основной и субгармонической компоненты регулярных колебаний каждого из автономных автогенераторов невелико и спектр хаотических колебаний равномерен в широком частотном интервале.

Работоспособность предлагаемого устройства продемонстрирована с использованием формирователей вторых субгармоник, но в нем могут быть использованы формирователи иных субгармоник или нескольких субгармоник.

Формула изобретения

5 Генератор шумовых сигналов, содержащий первый активный многополюсник, второй активный многополюсник, последовательно соединенные первый колебательный контур и первую цепь обрат10 ной связи, последовательно соединенные второй колебательный контур и вторую цепь обратной связи, элемент связи, один вывод которого подключен к другим выводам первой и второй цепей обратной связи, а другой

15 вывод элемента связи соединен с выходами первого и второго активных многополюсников и является выходом генератора шумовыхсигналов, отл ича ющийся тем, что, с целью повышения равномерности

20 спектральной плотности мощности и расширения спектра шумовых сигналов, между входом первого активного многополюсника и другим выводом первого колебательного контура введен первый формирователь суб25 гармоник, а между входом второго активного многополюсника и другим выводом второго колебательного контура введен второй формирователь субгармоник, 1806439 го У î

9,0

100

t2,0

yqo

Составитель Е.Железовский

Техред М,Моргентал Корректор M.Êóëü

Редактор

Прбизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 978 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5