Развитие средств радиоразведки и радиопротиводействия, радиоизмерительной техники, радионавигации и ряда других радиолокационных систем требует создания, наряду с высокостабильными, перестраиваемых по частоте СВЧ - генераторов. Из известных способов перестройки сделан выбор в пользу варакторной перестройки, обеспечивающей при создании ГУНов самые высокие скорости перестройки частоты, отсутствие у частотной характеристики гистерезисных явлений, возможность снижения массо - габаритных параметров создаваемых приборов и высокую стабильность выходных параметров.
Большинство видов радиоэлектронной аппаратуры, в которой применяются ГУНы (главным образом, это - противорадиолокационные головки самонаведения, бортовые системы радиоразведки и радиопротиводействия и панорамная радиоизмерительная аппаратура) требуют, как правило, разработки не единичного прибора, а создания ряда генераторов на весь СВЧ диапазон и, в первую очередь, диапазон частот от 1 ГГц до 18 ГГц, наиболее интенсивно используемый в современной радиолокации.
Отсутствие такого ряда не позволяло приступить к разработке у нас в стране современных средств радиоэлектронной борьбы. Это обстоятельство сделало задачу его создания одной из наиболее приоритетных для отечественной СВЧ электроники.
Естественно, что с точки зрения уменьшения массы, габаритов, повышения экономичности и надежности аппаратуры, перекрытие этого диапазона необходимо осуществить минимальным числом приборов. Поэтому расширение диапазона варакторной перестройки является важнейшей проблемой при создании СВЧ генераторов с электрической перестройкой частоты.
В ранних теоретических работах, посвященных исследованию частотных характеристик твердотельных СВЧ генераторов, было показано, что расширить диапазон перестройки можно путем применения варакторов со сверхрезким профилем легирования и сравнительно большой величиной коэффициента перекрытия емкости варактора. Однако при этом практически не исследовалось влияние на диапазон перестройки одной из важнейших характеристик перестраиваемого генератора - крутизны перестройки. Между тем ограничения, накладываемые на величину крутизны, могут существенно влиять на возможности перестройки частоты варактором.
Мякиньковым В.Ю. впервые было показано, что перепад крутизны на границах изменения управляющего напряжения обратно пропорционален перепаду частот с коэффициентом, зависящим от коэффициета перекрытия емкости варактора и коэффициента нелинейности его ВФХ. В результате выполненных исследований им сформулированы требования к параметрам варакторов широкодиапазонных Гуннов и проведены исследования путей расширения диапазона перестройки.
На основе проведения глубоких теоретических исследований в лаборатории был разработан ряд транзисторных генераторов с варакторной перестройкой из 4 - х приборов, непрерывно перекрывающих диапазон частот от 1 ГГц до 8 ГГц. Во всех генераторах используются кремниевые биполярные транзисторы, разработанные в НИИ «Пульсар» и бескорпусные варакторы «Принцип - 1» и «Пурга», созданные на «Истоке». Если в генераторе, работающем в диапазоне частот от 1 ГГц до 2 ГГц перекрытие этого диапазона оказалось возможным при использовании корпусного транзистора 2Т643А-2, то для создания приборов в диапазоне частот от 2 ГГц до 8 ГГц в качестве активных элементов применялись «чипы» (кристаллы) биполярных транзисторов. Использование «чипов» транзисторов позволило создать в этом диапазоне гибридно - монолитные приборы соответствующие лучшему мировому уровню.
В диапазоне частот от 2 ГГц до 4 ГГц в качестве активного элемента генератора используется кристалл биполярного транзистора 2Т648А-5, включенный по схеме с общей базой. Выход СВЧ сигнала осуществляется с коллекторного выхода через разделительный конденсатор К-26. Управление частотой проводится с помощью варактора «Принцип-1», включенного в цепь эмиттера через разделительный конденсатор. Изменяя величину последнего, можно изменять крутизну электрической перестройки частоты. В качестве развязывающего устройства генератора от внешней нагрузки применен постоянный аттенюатор с ослаблением 5...6 дБ и буферный усилитель на кристалле полевого транзистора 3П602Б-5, обеспечивающий развязку порядка 15 дБ.
Устройство генераторного модуля содержит генераторный и усилительный каскады, выполненные по гибридно - монолитной технологии на поликоровых платах размером 6х7,5х0,5 мм. Конструкция основания корпуса, сделанного из сплава 47НД, позволяет закрепить генераторную и усилительную платы с одной стороны, а с другой - платы с подстроечными резисторами, позволяющими оптимизировать питающие напряжения. Герметизация корпуса осуществлялась лазерной сваркой с последующим наполнением инертным газом аргоном.
Важно отметить, что, благодаря применению чипов кремниевых биполярных транзисторов и варакторов, а также вследствие применения в качестве развязки оригинальной конструкции балансного усилителя на полевых транзисторах, у широкодиапазонных транзисторных генераторов удалось уменьшить более чем в 5 раз послеперестроечный дрейф частоты, что позволило резко увеличить скорость перестройки.
Созданные генераторы отличаются высокой надежностью и долговечностью (до 5000 ч.) и предназначены для бортовой самолетной и ракетно-космической аппаратуре.
Подобные требования также важны при выполнении электромонтажных домашних работ. Именно такие высокие стандарты работы приняты в организации «ЭлектроДока» (http://elektrodoka.ru), предлагающей электромонтажные услуги организациям и частным лицам.
Конечной целью работ в области генераторов с широким диапазоном электрической перестройки было создание ряда, перекрывающего диапазон частот вплоть до 18 ГГц. Как отмечалось выше, создать биполярные транзисторы с требуемыми параметрами на частотах выше 10 ГГц пока не удалось. Поэтому при разработке широкодиапазонных генераторов в диапазоне частот от 8 ГГц до 18 ГГц были использованы в качестве активных элементов диоды Ганна.