Анотація до роботи:

Семенов А.О. Генератори електричних коливань на основі транзисторних структур з від'ємним опором. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.08 – Радіовимірювальні прилади. – Вінницький національний технічний університет, Вінниця – 2007.

Дисертаційну роботу присвячено розв’язанню актуальної науково-технічної задачі підвищення коефіцієнта корисної дії, стабільності та розширення діапазону перебудови частоти електричних коливань генераторів на основі транзисторних структур з від'ємним опором. Удосконалено лінійну і нелінійну математичні моделі генераторів на основі транзисторних структур з від'ємним опором, на основі яких отримано співвідношення для визначення умови збудження генераторів, амплітуди і частоти генерованих коливань, дисперсійних значень флуктуацій амплітуди і фази, нелінійних спотворень і нелінійних відхилень частоти. Розроблено схемотехнічні рішення діапазонних генераторів на основі БТ-, МДН-, СІТ- і НЕМТ- транзисторних структур зі збільшеними стабільністю і потужністю генерованих коливань, підвищеним ККД. Удосконалено квазілінійні моделі генераторів на основі БТ-, МДН-, СІТ- і НЕМТ- транзисторних структур з пасивним і активним індуктивним елементом з електричною і оптичною перебудовою частоти генерації та отримано аналітичні співвідношення для інженерного розрахунку вольт-амперних характеристик активних елементів генераторів. Результати експериментальних досліджень підтверджують правильність теоретично отриманих співвідношень.

Дисертаційну роботу присвячено розв’язанню актуальної науково-технічної задачі підвищення коефіцієнта корисної дії, стабільності та розширення діапазону перебудови частоти електричних коливань генераторів на основі транзисторних структур з від'ємним опором.

В науковому аспекті розроблені математичні моделі генераторів електричних коливань на основі транзисторних структур з від'ємним опором, які мають покращені технічні та експлуатаційні характеристики, на основі нелінійної апроксимації статичних і динамічних характеристик генераторів і нелінійного диференційного рівняння коливального контуру генератора, що дало змогу отримати рівняння умов збудження генераторів, амплітуди і частоти генерованих коливань з врахуванням фізичних і геометричних параметрів транзисторів. В інженерно-технічному аспекті розроблені і досліджені нові схемотехнічні рішення генераторів електричних коливань на основі транзисторних структур з від'ємним опором в широкому діапазоні частот (10⁵..10⁹) Гц.

Отримані такі основні наукові та практичні результати:

1. Вперше отримано аналітичні співвідношення для інженерного розрахунку вольт-амперних характеристик активних елементів генераторів електричних коливань на основі БТ-, МДН-, СІТ- і НЕМТ- транзисторних структур з допомогою нелінійних рівнянь, що враховують фізичні процеси, які в них протікають, що забезпечує вибір оптимального режиму їх електричного живлення.

2. Удосконалено лінійну математичну модель генератора електричних коливань для транзисторних структур з від'ємним опором, у яких спадаюча ділянка вольт-амперної характеристики описується поліномом третього степеня, що лягло в основу розв'язку нелінійного диференціального рівняння коливальної системи методом фазової площини і дозволило отримати аналітичні вирази для розрахунку амплітуди і частоти генерованих коливань, дисперсійних значень флуктуацій амплітуди і фази генерованих коливань.

3. Удосконалено нелінійну математичну модель генераторів електричних коливань з електричною перебудовою частоти генерації на основі транзисторних структур з від'ємним опором, яка, на відміну від існуючих, враховує режими живлення генераторів для отримання гармонічних і релаксаційних коливань, що дозволило отримати рівняння амплітуди стаціонарних коливань, нелінійних спотворень форми і нелінійного відхилення частоти генерованих коливань.

4. Вперше отримано аналітичні співвідношення для визначення умови збудження генераторів електричних коливань на основі НЕМТ-транзисторних структур, амплітуди і частоти стаціонарних коливань, запасу стійкості генерації, які є базовими для інженерного розрахунку генераторів.

5. Удосконалено квазілінійні моделі генераторів електричних коливань на основі БТ-, МДН-, СІТ- і НЕМТ- транзисторних структур з пасивним і активним індуктивним елементом, які, на відміну від існуючих, враховують вплив режимів живлення і оптичного опромінення на розширення смуги перебудови частоти генерації в діапазоні низьких, середніх і високих частот.

6. Розроблено схемотехнічні рішення підвищення короткочасної стабільності частоти електричних коливань генератору різницевої частоти на основі БТ і двохзатворного МДН-транзистора з допомогою двох кварцових резонаторів і діапазонного генератору на основі біполярної транзисторної структури з допомогою струмового дзеркала.

7. Проведено експериментальні дослідження генераторів електричних коливань на основі БТ-, МДН-, СІТ- і НЕМТ- транзисторних структур з пасивним і активним індуктивним елементом з електричною і оптичною перебудовою частоти генерації в діапазоні низьких, середніх, високих і надзвичайно високих частот. Результати експериментальних досліджень підтверджують правильність теоретично отриманих співвідношень.

Публікації автора:

1. Семенов А.О. Генератор гармонічних коливань НВЧ діапазону на основі транзисторної структури з від’ємним опором// Оптоелектронні інформаційно-енергетичні технології. – 2005. - №2(10). – С.124-131.

2. Семенов А.О. Нелінійна апроксимація характеристик НЕМТ-транзисторної структури і дослідження НВЧ генератора електричних коливань на її основі// Вісник Хмельницького національного університету. –2006. – №2, Т.1 (79). Технічні науки. – С.143-147.

3. Семенов А.О. Дослідження оптично-керованого генератора на основі аналогу інжекційно-польового транзистора// Вісник Хмельницького національного університету. – 2006. – №4 (83). Технічні науки. – С.153-158.

4. Осадчук О.В., Семенов А.О. Математичне моделювання генератора НВЧ на основі транзисторної структури з від’ємним опором// Вісник Хмельницького національного університету. – 2005. – №4, Ч.1, Т.2. – С.256-259.

5. Осадчук О.В., Семенов А.О. Дослідження НВЧ генератора електричних коливань на основі транзисторної структури з від’ємним опором// Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2005. - №5(62). – С.149-154.

6. Осадчук О.В., Семенов А.О., Кофанов В.Л., Андрусь Р.В. Дослідження потужного генератора НВЧ електричних коливань на основі СІТ-транзисторної структури// Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - №2(26). – 2005. – С.48-53.

7. Осадчук О.В., Семенов А.О., Андрусь Р.В., Гурський А.П. Дослідження оптично керованого генератора на основі транзисторної структури з від’ємним опором// Вісник Черкаського державного технологічного університету. – Спецвипуск. – 2006. – С.213-215.

8. Осадчук О.В., Семенов А.О. Дослідження мікроелектронного широкодіапазонного генератора на транзисторній структурі з від’ємним опором// Вісник Хмельницького національного університету. – 2005. - №4, Ч.1, Т.1. – С.154-160.

9. Осадчук В.С., Осадчук О.В., Семенов А.О. Мікроелектронний частотний сенсор оптичного опромінення// Оптоелектронні інформаційно-енергетичні технології. – 2005. - №1(9). – С.208-214.

10. Осадчук О.В., Семенов А.О. Теоретичні основи побудови генераторів електричних коливань на транзисторних структурах з від’ємним опором// Вісник Хмельницького національного університету. – 2006. – №2, Т.1 (79). – С.147-151.

11. Осадчук О.В., Гурський А.П., Семенов А.О. Вимірювальний пристрій з відкритим каналом для визначення концентрації метану на основі оптичного генераторного перетворювача// Вісник Хмельницького національного університету. – 2007. – №2, Т.1 (90). – С.221-225.

12. Семенов А.О. Апроксимація ВАХ двоелектродної транзисторної структури з від’ємним диференційним опором// Приборостроение 2004: Сборник трудов МНТК. Винница-Ялта, 15-18 сентября 2004 г. – Винница, 2004. – С.49-53.

13. Семенов А.О. Автогенератор електричних коливань на основі аналогу лямбда діода// Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування (СПТТП-2005): Матеріали І-ї МНТК. Вінниця, 2-5 червня 2005 р. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2005. – С.168.

14. Семенов А.О. Електричні параметри широкодіапазонних генераторів НВЧ на основі транзисторних структур з від’ємним опором// Дні науки ‘2005: Матеріали МНПК. Дніпропетровськ, 15-27 квітня 2005 р.– Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2005. – Том 36. Техніка. – С.56-57.

15. Семёнов А.А. Автогенератор с электронной перестройкой частоты генерации на основе транзисторной структуры с отрицательным сопротивлением// Молодёжь и современные проблемы радиотехники (РТ-2005): Материалы МНТК студентов, аспирантов и молодых учёных. Севастополь, 24-29 апреля 2005 г. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2005. – С.96.

16. Семенов А.О. Генератор гармонічних коливань НВЧ діапазону на основі транзисторної структури з від’ємним опором// Контроль і управління в складних системах (КУСС-2005): Тези доповідей 8-ї МНТК. Вінниця, 24-27 жовтня 2005 року. – Вінниця: “УНІВЕРСУМ-Вінниця”, 2005. – С.119.

17. Семенов А.О. Дослідження стійкості НВЧ діапазонного генератора на основі транзисторної структури з від'ємним опором// Автоматика-2006: Тези доповідей ХІІІ-ої МНТК з автоматичного управління. Вінниця, 25-28 вересня 2006 р. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2006. – С.201.

18. Семёнов А.А. Автогенератор на основе транзисторной структуры с отрицательным сопротивлением// Молодёжь и современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций: Материалы ІІ-й МНТК студентов, аспирантов и молодых учёных (РТ-2006). Севастополь, 17-21 апреля 2006 г. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2006. – С.217.

19. Семенов А.О. Узагальнене диференційне рівняння ГЕК на основі ТСВО// Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування (СПРТП-2007): Матеріали ІІ-ї МНТК. Вінниця, 31 травня – 2 червня 2007 р. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2007. – С.77-78.

20. Семенов А.О., Осадчук О.В. Апроксимація сімейства статичних ВАХ лямбда-транзистора// Наука і освіта ’2005: Матеріали VIII МНПК. Дніпропетровськ, 7-21 лютого 2005 р.– Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2005. – Том 62. Техніка. – С.39-42.

21. Возняк О.М., Анфілов Р.А., Семенов А.О. Дослідження енергетичних властивостей від’ємної ємності// Наука і освіта ‘2004: Матеріали 7-ї МНПК. Дніпропетровськ, 10-25 лютого 2004 р. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2004. – Том 63. Технічні науки – С.40-41.

22. Осадчук О.В., Семенов А.О. Генератор з електронною перебудовою частоти генерації на основі транзисторної структури з від'ємним опором// Динаміка наукових досліджень ‘2004: Матеріали 3-ї МНПК. Дніпропетровськ, 21-30 червня 2004 р.– Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2004. – Том 63. Технічні науки. – С.31-33.

23. Семенов А.О., Стальченко О.В., Коваль К.О. Аналіз методів вимірювання S і T параметрів НВЧ чотириполюсників// Науковий потенціал світу ’2004: Матеріали І-ої МНПК. Дніпропетровськ, 1-15 листопада 2004 р. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2004. – Том 61. Технічні науки. – С.41-43.

24. Osadchuk A.V., Semenov A.A., Andrus R.V. The oscillator with an optical control// Оптоелектронні інформаційні технології “Фотоніка ОДС-2005”: Збірник тез доповідей 3-ї МНТК, Вінниця, 27-28 квітня 2005 року. – Вінниця: “УНІВЕРСУМ-Вінниця”, 2005. – С.219.

25. Осадчук О.В., Семенов А.О. Дослідження генератора лінійно змінної напруги на основі транзисторної структури з від'ємним опором// Сучасні проблеми мікроелектроніки, радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування (СПМРТП-2006): Матеріали ІІ-ї МНТК. Вінниця, 16-19 листопада 2006 р. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2006. – С.126.

26. Осадчук О.В., Семенов А.О., Андрусь Р.А. Автогенератор на основі транзисторної структури з від’ємним опором// Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування (СПТТП-2005): Матеріали І-ї МНТК. Вінниця, 2-5 червня, 2005 р. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2005. – С.169-170.

27. Гурський А.П., Семенов А.О., Трофіменков С.В. Вимірювальний пристрій з відкритим каналом для визначення концентрації метану на основі оптичного перетворювача з частотним виходом// Сучасні проблеми мікроелектроніки, радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування (СПМРТП-2006): Матеріали ІІ-ї МНТК. Вінниця, 16-19 листопада 2006 р. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2006. – С.99-100.

28. Рудик А.В., Дрючин О.О., Семенов А.О. До визначення точності результатів вимірювань// Наука і освіта ’2005: Матеріали VIII МНПК. Дніпропетровськ, 7-21 лютого 2005 р.– Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2005. – Том 62. Техніка. – С.35-37.

29. Патент на корисну модель 10400 України, МКИ Н03С3/36. Оптично керований генератор електричних коливань/ Осадчук В.С., Осадчук О.В., Семенов А.О. (Україна). – №200503819; Заявл.22.04.2005; Опубл.15.11.2005, Бюл.№11. – 3 с.

30. Патент на корисну модель 9202 України, МКИ Н03В7/00. Мікроелектронний генератор електричних коливань/ Осадчук В.С., Осадчук О.В., Семенов А.О. (Україна). – №200501559; Заявлено 21.02.2005; Опубл.15.09.2005, Бюл.№9. – 3с.

31. Патент на корисну модель 16587 України, МКИ Н03В7/00. Електрично керований генератор/ Осадчук В.С., Осадчук О.В., Семенов А.О., Кушнір М.В. (Україна). - №u200601788; Заявлено 20.02.2006; Опубл. 15.08.2006, Бюл. 8. – 3с.

32. Патент на корисну модель 14410 України, МКИ Н03В7/00. Різницевий генератор гармонічних коливань/ Осадчук В.С., Осадчук О.В., Семенов А.О. (Україна). – №200510894. Заявлено 17.11.2005; Опубл. 15.05.2006, Бюл. №5.– 3 с.

33. Патент на корисну модель 16590 України, МКИ Н03В7/00. Стабільний діапазонний генератор гармонічних коливань/ Осадчук В.С., Осадчук О.В., Семенов А.О. (Україна). - №u200601795. Заявл.20.02.2006; Опубл.15.08.2006, Бюл.№8.–3с.

34. Патент на корисну модель 7411 України, МКИ Н03В7/00. Генератор з електричним регулюванням частоти генерації/ Осадчук В.С., Осадчук О.В., Семенов А.О. (Україна). – №20041210199; Заявл.13.12.2004; Опубл.15.06.2005, Бюл.№6. – 2 с.

35. Патент на корисну модель 7911 України, МКИ Н03В7/00. Генератор електричних коливань/ Осадчук В.С., Осадчук О.В., Семенов А.О. (Україна). – №20041210233; Заявлено 13.12.2004; Опубл. 15.07.2005, Бюл. №7. – 2 с.

36. Патент на корисну модель 9209 України, МКИ Н03В7/00. Генератор електричних коливань/ Осадчук В.С., Осадчук О.В., Семенов А.О. (Україна). – №200501599; Заявлено 21.02.2005; Опубл. 15.09.2005, Бюл. №9. – 2 с.