Джерела НВЧ-випромінювання терагерцевого діапазону на кремнієвих лавинно-пролітних діодах

Андрій Володимирович Бичок; Євгеній Георгійович Волков; Микола Федорович Карушкін; Володимир Петрович Рукін

doi:10.20535/S0021347024050030

Автор(и)

Андрій Володимирович Бичок https://orcid.org/0009-0000-3817-723X
Євгеній Георгійович Волков ГП НДІ Оріон, Україна
Микола Федорович Карушкін ГП НДІ Оріон, Україна
Володимир Петрович Рукін ГП НДІ Оріон, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347024050030

Ключові слова:

генератор, терагерцевий діапазон, лавинно-пролітний діод, перетворювачі частоти, радіальна лінія, когерентне випромінювання

Анотація

В роботі наведено результати досліджень щодо створення та розроблення джерел випромінювання в діапазоні частот 100–400 ГГц із використанням кремнієвих (Si) лавинно-пролітних діодів (ЛПД). Запропоновано та реалізовано ефективні перетворювачі частоти високостабільних низькочастотних сигналів з рівнем вихідної НВЧ потужності безперервного випромінювання 10–30 мВт. Мінімальні контурні втрати та максимальна вихідна потужність ЛПД, які мають низький імпеданс, досягаються в коливальній системі на відкритій радіальній лінії. Розглянуто еквівалентні схеми генераторів та наведено електрофізичні параметри лавинно-пролітних структур. Наведено схеми конструкції джерел випромінювання та їх основні параметри. Використання таких джерел випромінювання дозволяє реалізувати якісно нові перспективні застосування в цьому діапазоні, зокрема, отримувати зображення цілей з високою роздільною здатністю, реалізувати швидкість передачі до 100 Гб/с і більше, детально досліджувати властивості матеріалів, особливості будови всесвіту.

Посилання

В. Е. Чайка, Л. В. Касаткин, Полупроводниковые Устройства Диапазона Миллиметровых Волн. Севастополь: Вебер, 2006.
M. A. Othman, N. S. M. Arshad, M. N. Hussain, Y. A. Ranim, “Si IMPATT diode optimization for performance analysis: an overview,” J. Eng. Appl. Sci., vol. 9, no. 7, pp. 1140–1148, 2014.
Н. Ф. Карушкин, “Твердотельные компоненты и устройства электронной техники терагерцевого диапазона в Украине,” Радиофизика и электроника, vol. 23, no. 3, pp. 40–64, 2019, uri: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/150216.
А. В. Бичок, О. В. Зоренко, Д. В. Соболєв, Є. Г. Волков, “Дослідження шляхів створення імпульсних генераторів терагерцового діапазону на кремнієвих IMPATT-діодах,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 67, no. 3, pp. 167–175, 2024, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347024040046.
Л. В. Касаткин, В. П. Рукин, “Мощные импульсные полупроводниковые источники миллиметрового диапазона длин волн в режиме внешней синхронизации,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 48, no. 6, pp. 3–19, 2005, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347005060014.
Н. Ф. Карушкин, И. А. Обухов, Е. А. Смирнова, “Применение промышленного часового камня в качестве корпуса полупроводникового устройства миллиметрового диапазона длин волн,” Патент на изобретение RU2657324С2 от 13.06.2018, 2018.
Н. Ф. Карушкин, “Умножители частоты миллиметрового диапазона на основе полупроводниковых диодных структур,” Техника и конструирование в электронной аппаратуре, no. 13, pp. 22–37, 2018.
P.-A. Rolland, J. L. Vaterkowski, E. Constant, G. Salmer, “New modes of operation for avalanche diodes: frequency multiplication and upconversion,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 24, no. 11, pp. 768–775, 1976, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.1976.1128958.
И. А. Бас, О. П. Грибский, С. Б. Мальцев, “Использование активных умножителей частоты в радиорелейной связи миллиметрового диапазона,” Прикладная радиоэлектроника (Харьков), vol. 7, no. 2, pp. 179–182, 2008.
В. П. Дворниченко, Н. Ф. Карушкин, С. Б. Мальцев, В. Е. Чайка, “Работа ЛПД в режиме радиоимпульсного умножения частоты,” Электронная техника. Серия1. Электроника СВЧ, no. 4, pp. 40–44, 1985.
Н. Ф. Карушкин, В. Е. Горлaчев, В. П. Дворниченко, “Корпус полупроводникового СВЧ диода,” Патент Украины UA 9375 от 30.09.1996, 1996.
С. А. Гамкрелидзе, “Промышленные СВЧ-технологии мирового уровня,” Наноиндустрия, no. 5, pp. 8–19, 2017.