Україна, м. Київ, Науково-дослідний інстітут «Оріон».

Успіхи розвитку напівпровідникової електроніки надвисоких частот відкривають широкі можливості для розробки оптимальних схем і конструкцій джерел НВЧ-потужності міліметрового діапазону довжини хвиль, що забезпечують високу стабільність частоти та фази електромагнітних коливань. Великі перспективи пов'язані з використанням синхронізованих діодних генераторів, які знаходять застосування в приймально-передавальних модулях активних фазованих антенних решіток, когерентних радіолокаційних станціях малої потужності тощо. Завдання створення вихідних каскадів передавачів з високим коефіцієнтом посилення, низьким рівнем частотного шуму та рівнем вихідної потужності, відповідним до максимального енергетичного режиму, ефективно реалізується із застосуванням режиму зовнішньої синхронізації напівпровідникових генераторів.
У цій статті наведено першу з двох частин роботи, де узагальнено результати, досягнуті на цей час при розробці синхронізованих генераторів на лавинно-пролітних діодах. У першій частині представлено електродинамічні конструкції генераторів, що синхронізуються зовнішнім джерелом СВЧ-коливань, які містять резонансну коливальну систему з кремнієвим лавинно-пролітним діодом (ЛПД). Вибір кремнієвого дводрейфового ЛПД як активного елементу визначається тим, що при його використанні реалізуються значні рівні імпульсної НВЧ-потужності — на порядок вищі, ніж у найбільш відомих транзисторів HEMT і pHEMT у діапазоні міліметрових довжин хвиль. Показано, що для зменшення втрат коливальну систему слід виконувати у вигляді радіального резонатора з використанням діодного корпусу, що має розподілені параметри. При цьому виключається застосування додаткових реактивних неоднорідностей у вихідному перерізі хвилеводної секції генератора. Через низьку добротність резонансного корпусу діода узагальнена добротність НВЧ-ланцюга приймає мінімальне значення, необхідне для реалізації сталого процесу синхронізації генераторів в діапазоні міліметрових хвиль.
Другу частину роботи буде присвячено синхронізованим генераторам імпульсної дії з вихідною потужністю 20–150 Вт.

Ключові слова: міліметровий діапазон, лавинно-пролітний діод, генератор, синхронізація.

1. Карушкин Н.Ф., Касаткин Л.В., Коростылев В.С. и др. Влияние когерентных свойств излучения твердотельных генераторов СВЧ на характеристики технологических допплеровских РЛС. Твердотельные генераторы и преобразователи миллиметрового и субмиллиметрового диапазона. Сб. Научных трудов ИРЭ АН УССР, 1989, c. 108–119.
2. Давыдова Н.С., Данюшевский Ю.З. Диодные генераторы и усилители СВЧ. Москва, Радио и связь, 1986, 184 с.
3. Теория линий передачи сверхвысоких частот. Перевод с англ. под ред. А.И. Шпунтова. Часть II. Москва, Сов. Радио, 1951, 280 с.
4. Справочник по волноводам. Перевод с англ. под редакцией Я.Н. Фельда. Москва, Сов. Радио 1952.
5. Дворниченко В.П., Карушкин Н.Ф., Малышко В.В., Ореховский В.А. Полупроводниковый генератор импульсного действия с электронным переключением частоты Ка-диапазона. Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2015, № 4, c. 3–7.
6. Карушкин Н.Ф., Обухов И.А., Смирнова Е.А. Применение промышленного часового камня в качестве корпуса полупроводникового устройства миллиметрового диапазона длин волн. Патент России № 2657324С2, 2016.
7. Карушкин Н.Ф. Твердотельные компоненты и устройства электронной техники терагерцового диапазона в Украине. Радиофизика и электроника, 2018, т. 23, № 3, c. 40–64.
8. Gorbachev О., Kasatkin L. Complex coaxial-waveguide transitions at millimeter-waves. Microwave Journal, 2001, vol. 44, р. 90—100.
9. Басанец В.В., Болтовец Н.С., Зоренко А.В. Мощные кремниевые импульсные лавинно-пролетные диоды 8-миллиметрового диапазона. Техника и приборы СВЧ, 2009, № 1, с. 27–30.
10. Карушкин Н.Ф. Использование кольцевых структур ЛПД для увеличения средней импульсной мощности генераторов миллиметрового диапазона. Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ, 2010, вып. 4 (507), c. 46–54.
11. Минакова И.И. Неавтономные режимы автоколебательных систем. Москва, Изд-во. МГУ, 1987, 168 c.
12. Endersz G. Stability and linearity of frequency modulated and injection locked oscillators for communication system. Ericsson Techniques, 1976, vol. 32, no. 4, p. 249–311.
13. Goedbloed I.I., Vluardingerbrock M.T. Theory of noise and transfer properties of IMPATT diode amplifiers. IEEE Trans., 1977, vol. MTT-25, no. 4, p. 324–332.
14. Гершензон Е.М., Левитес А.А., Плохова Л.А. и др. Внешняя синхронизация генераторов на лавинно-пролетных диодах. Радиотехника и электроника. 1984. Т. 29. № 11, с. 2179–2183.
15. Андреев В.С. К теории синхронизации автогенераторов на приборах с отрицательным сопротивлением. Радиотехника. 1975. № 2, c. 43–53.
16. Фомин Н.Н., Андреев В.С., Воробейчиков Э.С. и др. Радиотехнические устройства СВЧ на синхронизированных генераторах. Москва, Радио и связь, 1991, 192 с.
17. Thaler H.J., Ulrich G., Weldmenn G. Noise in IMPATT diode amplifiers and oscillators. IEEE Trans., 1971, vol. MTT-19, no. 8, p. 692–697.