Розроблення транзисторних генераторів мікрохвильового діапазону на основі діелектричних та мікросмужкових резонаторів
DOI:
https://doi.org/10.64915/RADAP.2026.103.16-27Ключові слова:
діелектричний резонатор, мікросмужковий резонатор, метаматеріальний резонатор, розрізний кільцевий резонатор, транзисторний генератор, коєфіцієнт відбиванняАнотація
У статті показана можливість створення в Україні транзисторних генераторів мікрохвильового діапазону на основі використання як діелектричного резонатора, так й мікросмужкового метаматеріального резонатора (ММР) у вигляді розрізного кільцевого резонатора (РКР), з параметрами вихідних коливань, що є порівняними з параметрами вихідних коливань аналогічних транзисторних генераторів, які на поточний момент часу розроблені провідними науковими групами світу.
У теоретичній частині роботи продемонстровано аналітичні та графічні характеристики коефіцієнтів відбивання S11, запропоновано ММР у вигляді РКР та обґрунтовано реально досяжний рівень підвищення добротності резонансної системи, що складається з двох РКР, порівняно з добротностями окремих РКР.
За допомогою аналізаторів спектра Signal Hound та Rohde & Schwarz досліджено параметри вихідних коливань чотирьох зразків розроблених транзисторних генераторів діапазонів 4 та 10 ГГц, три з яких побудовано на базі польового транзистора, а четвертий — на біполярному транзисторі. Вихідна частота двох транзисторних генераторів — на польовому і біполярному транзисторі стабілізована діелектричним резонатором (ДР). Вихідна частота двох інших транзисторних генераторів стабілізована ММР у вигляді одного та двох РКР.
Порівняння даних отриманих результатів вимірювання спектральної щільності фазових шумів для частот відстройки 10 кГц показали, що розроблені транзисторні генератори на біполярному та HEMT польовому транзисторі, що стабілізовані ДР, не поступаються зарубіжним аналогам таких генераторів. В свою чергу, для частот відстройки 100 кГц та 1000 кГц розроблені транзисторні генератори, що стабілізовані ММР, не поступаються зарубіжним транзисторним генераторам, що стабілізовані ММР більш складної геометричної конфігурації.
Стаття може бути корисною для розробників пристроїв інфокомунікацій мікрохвильового діапазону, зокрема систем радіорелейного, тропоферного та супутникового зв’язку.
Посилання
1. Plourde, J. K. and Chung-Li Ren. (1981). Application of Dielectric Resonators in Microwave Components. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 29, Iss. 8, pp. 754–770, doi: 10.1109/tmtt.1981.1130444.
2. Pozar, D. (2012). Microwave Engineering. 4th edn. New Jersey: John Wiley & Sons Inc., 752 p.
3. Kajfez, D. and Pierre, G. (1998). Dielectric Resonators, 2nd edition. Atlanta: Noble Publishing Corporation, 576 p.
4. Mohanan, P., Mridula, S. (2017). Applications of Dielectric Resonators. Microwave Materials and Applications 2V Set, pp. 683–714, doi: 10.1002/9781119208549.ch16.
5. Jung, D., Seo, C., Ko, S. (2009). Design of low phase noise VCO using microstrip complimentary split ring resonator. 2009 Asia Pacific Microwave Conference, doi: 10.1109/apmc.2009.5384291.
6. Yoon, K.-C., & Lee, J.-C. (2011). A low phase noise oscillator with a high-Q split ring resonator using MNG metamaterial. Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 53, Iss. 12, pp. 2967–2971. doi: 10.1002/mop.26404.
7. Wang, X., Duan, Z., Wang, F., Zhan, X., Li, S., Wang, Z., Gong, Y. (2018). Novel Microwave Oscillator Based on the Complementary Split-Ring Resonators. 2018 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT), doi: 10.1109/icmmt.2018.8563974.
8. Dong Y. and Itoh T. (2012). A dual-band oscillator with reconfigurable cavity-backed complementary split-ring resonator. 2012 IEEE/MTT-S International Microwave Symposium Digest, doi: 10.1109/MWSYM.2012.6259451.
9. Shtin, N., Ojha, S., Chenakin, A., Khanna, P. (2025). Fundamentals and Recent Trends in Microwave Oscillators. IEEE Microwave Magazine, Vol. 26, Iss. 5, pp. 18-32, doi: 10.1109/MMM.2025.3538559.
10. Ranjan, P., Khandare, S. (2021). Design and Analysis of Dielectric Resonator Oscillator at 26 GHz for Space Applications. 2021 Emerging Trends in Industry 4.0 (ETI 4.0), doi: 10.1109/ETI4.051663.2021.9619384.
11. Kızılbey, O., Palamutçuoğulları, O., Yarman, B. S. (2013). Design of low phase noise 7.7 GHz dielectric resonator oscillator. 2013 8th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), doi: 10.1109/ELECO.2013.6713914.
12. Osadchuk, I., Osadchuk, O., Osadchuk, V., Semenov, A., Semenova, O. and Koval, K. (2020). Microwave Oscillator on Transistor Structures with Dielectric Resonators. 2020 IEEE Ukrainian Microwave Week (UkrMW), doi: 10.1109/UkrMW49653.2020.9252748.
13. Mahyuddin, N. M. and Latif, N. L. A. (2013). Design of a 10 GHz low phase noise oscillator using split-ring resonator array. 2013 IEEE International RF and Microwave Conference (RFM), doi: 10.1109/RFM.2013.6757271.
14. Jung, J., Cho, C. S., Lee, J. W., Kim, J. and Kim, T. H. (2006). A Low Phase Noise Microwave Oscillator Using Split Ring Resonators. 36th European Microwave Conference, doi: 10.1109/EUMC.2006.281208.
15. Choi, J. and Seo, C. (2008). Microstrip Square Open-Loop Multiple Split-Ring Resonator for Low-Phase-Noise VCO. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 56, Iss. 12, pp. 3245-3252. doi: 10.1109/TMTT.2008.2007363.
16. Vidyalakshmi, M. R. & Raghavan, S. (2009). A CAD model of triangular Split Ring Resonator based on equivalent circuit approach. Applied Electromagnetics Conference (AEMC), doi: 10.1109/AEMC.2009.5430633.
17. Öznazl, V. and Erturk, V. B. (2013). On the use of Split-ring Resonators and Complementary Split-ring Resonators for Novel Printed Microwave Elements: Simulations, Experiments and Discussions. Available at: https://www.emo.org.tr/ekler/0a7476842882400_ek.pdf.
18. KiCad — Schematic Capture & PCB Design Software (2025). Available at: https://www.kicad.org.
19. Ilchenko M. Y. et al. (2023). Modeling of Electromagnetically Induced Transparency With RLC Circuits and Metamaterial Cell. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 71, Iss. 12, pp. 5104-5110. doi: 10.1109/TMTT.2023.3275653.
20. Zhivkov, A., Ilchenko, M., Fedorchuk, O., Vyunov, O., Plutenko, T., Belous, A. (2022). Modified Split-Ring Resonator with Electromagnetically Induced Transparency. Research & Development in Material Science, Vol. 17, Iss. 3, doi: 10.31031/RDMS.2022.17.000914.
21. Ilchenko, M., Zhivkov, A. (2025). Microwave Dielectric Devices Based on 3D Metamaterial Cells, In: Ilchenko, M., Uryvsky, L., Globa, L. (eds) Advanced Smart Information and Communication Technology and Systems. MCT 2024. Lecture Notes in Networks and Systems, Vol. 1470, doi: 10.1007/978-3-031-94799-5_22.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Г. Л. Авдєєнко, О. П. Живков , М. Ю. Ільченко, О. Ф. Крилач , В. М. Степаненко
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
