Экономика в промышленности Под редакцией профессора А. В. Ляшенко Саратов Издательство Саратовского университета 2014

Скачать 2.13 Mb.

Название	Экономика в промышленности Под редакцией профессора А. В. Ляшенко Саратов Издательство Саратовского университета 2014
страница	1/16
Тип	Документы

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 16

Министерство обороны Российской Федерации

Министерство промышленности и энергетики Саратовской области

ОАО «Тантал», ОАО «Институт критических технологий»

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского»

Решением Президиума ВАК Министерства образования и науки РФ издание включено в Перечень ведущих рецензируемых изданий, в которых

рекомендуется публикация основных результатов диссертационных

исследований на соискание ученой степени доктора и кандидата наук

Гетеромагнитная

микроэлектроника
Сборник научных трудов
Выпуск 17
Гетеромагнитная микро- и наноэлектроника.

Методические аспекты физического образования.

Экономика в промышленности

Под редакцией профессора А. В. Ляшенко

Саратов

Издательство Саратовского университета

2014

УДК 621.382.029.6

ББК 548.537.611.44

Г44

Г44	Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. / под ред. проф. А. В. Ляшенко. – Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2014. – Вып. 17 : Гетеромагнитная микро- и наноэлектроника. Методические аспекты физического образования. Экономика в промышленности. – 148 с. : ил.

В настоящем выпуске сборника представлены материалы по гетеромагнитной микроэлектронике, в частности по вопросам ориентации и навигации в геомагнитных полях подводных объектов, по проблемам компьютерной обработки сигналов в прикладных аспектах мостостроения, по проектированию микропроцессоров с расширенными возможностями, а также освещены проблемы подготовки бакалавров и инноваций в экономике.

Для специалистов-разработчиков, экспертов, работающих в области микро- и наноэлектроники, а также студентов, аспирантов и докторантов.

Редакционная коллегия:
А. А. Игнатьев, д-р физ.-мат. наук, проф. (отв. редактор); М. Н. Куликов, канд. физ.-мат. наук, проф. (зам. отв. редактора); Л. Л. Страхова, канд. физ.-мат. наук, доц. (отв. секретарь); С. Ю. Глазьев, д-р экон. наук, проф., акад. РАН; В. И. Борисов, д-р техн. наук, член-корр. РАН; С. А. Никитов, д-р физ.-мат. наук, проф., член-корр. РАН; О. С. Сироткин, д-р техн. наук, проф., член-корр. РАН; О. Ю. Гордашникова, д-р экон. наук, проф.; А. Н. Плотников, д-р экон. наук, проф.; Е. А. Наумов, канд. экон. наук, проф.; Л. С. Сотов, д-р. техн. наук, проф.; А. А. Солопов, канд. экон. наук; С. П. Кудрявцева, канд. техн. наук, доц.; С. В. Овчинников, канд. физ.-мат. наук, доц.; В. А. Малярчук, канд. техн. наук., доц.; А. Л. Хвалин, канд. техн. наук, доц.; Б. А. Медведев, канд. физ.-мат. наук, доц.; Л. А. Романченко, канд. техн. наук, доц.; А. С. Краснощекова, зам. нач. КБ КТ по общим вопросам (референт ОАО «Институт критических технологий»)

УДК 621.382.029.6

ББК 548.537.611.44

ISSN 1810-9594

 ОАО «Тантал», 2014

Предисловие
В настоящем выпуске сборника научных трудов «Гетеромагнитная микроэлектроника» в разделе «Теоретические и экспериментальные исследования, компьютерные технологии» представлены материалы, посвященные следующим вопросам:

отработка модели сферического ЖИГ-резонатора;
ориентация вращающихся в геомагнитном поле Земли подводных объектов;
автономная ориентация платформы на подвижном объекте;
проектирование микропроцессора на базе архитектуры OpenRisc1200;
минимизация утечки информации из-за побочных электромагнитных излучений компьютера;
компьютерный контроль процессов надвижки мостовых пролетов;
построение автокорреляционной функции орбит кусочно-линейного хаотического отображения.

В разделе «Экономика в промышленности» рассмотрены:

система венчурного инвестирования высокотехнологичных предприятий;
система показателей и оценки экономико-инновационного потенциала предприятия.

В разделе «Методические аспекты физического образования» приведён материал о компетентностном подходе при подготовке бакалавров по направлению «Физика».

Ответственный редактор

доктор физико-математических наук,

профессор А. А. Игнатьев

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ,

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

УДК 621.317.3
НЕЛИНЕЙНАЯ МОДЕЛЬ СФЕРИЧЕСКОГО ЖИГ-РЕЗОНАТОРА
А. В. Васильев, А. А. Игнатьев
Саратовский государственный университет

Россия, 410012, Саратов, Астраханская, 83

E-mail: kbkt@renet.ru
Приведена нелинейная модель сферического ЖИГ-резонатора для малых (милливаттных) уровней мощности в диапазоне частот от 0,7 до 4 ГГц.

Ключевые слова: ЖИГ-резонатор, эквивалентная схема, нелинейная модель.
Nonlinear Model of Spherical YIG-resonator
A. V. Vasiliev, A. A. Ignatiev
Given a nonlinear model of spherical YIG-resonator for small (mW) power levels in the frequency range from 0,7 to 4 GHz.

Key words: YIG-resonator, equivalent circuit, nonlinear model.
Гетеромагнитные устройства и микросистемы автогенераторного типа имеют в своем составе различные виды и топологии ферритовых резонаторов (ФР) [1], которые представляют собой сферы из монокристаллических ферритов [1], прямоугольные резонаторы из эпитаксиальных пленок ферритов [2], массивы из магнитных углеродных нанотрубок на диэлектрическом основании [3] или сфероиды из разных наноразмерных магнитных материалов [4]. В [5, 6] показан нелинейный характер поглощения входной СВЧ-мощности резонаторами на основе объемных ферритов (сферы, призмы).

В большинстве случаев при проектировании СВЧ-генератора с ЖИГ-резонатором используется линейная эквивалентная схема. Варианты такой схемы приведены в [7, 8]. Блок-схема СВЧ-генератора, в которой ЖИГ-резонатор заменен на линейную эквивалентную схему, приведена на рис. 1.

Применение в расчетах линейных эквивалентных схем сферических ФР в различных участках частотного диапазона (от УВЧ до ТВЧ) на различных уровнях мощности показало их ограниченный характер [1]. Так, расчетные значения центральной частоты генерируемого сигнала, уровень выходной мощности, ширина спектральной линии, уровень фазовых шумов, перестройка центральной частоты гетеромагнитных автогенераторов милливаттного уровня мощности на сферических ФР в диапазоне частот 1 ГГц не соответствовали экспериментальным данным.

В статье предложена нелинейная модель ЖИГ-резонатора, разработанная в среде САПР Microwave Office. Модель построена на основе экспериментально полученных характеристик ЖИГ-резонатора (уровней поглощения входного сигнала ферритовым резонатором на различных уровнях мощности от 0,1 мкВт (–40 дБм) до 200 мВт (+23 дБм) в диапазоне частот от 500 МГц до 4 ГГц).
С

Выход СВЧ

Выход СВЧ

1

2

2

1

ЖИГ-резонатор

L

R

L₁

a

б

Петля связи

Рис. 1. Генератор с ЖИГ-резонатором: а – блок-схема; б – схема генератора с линейной эквивалентной схемой ЖИГ-резонатора; 1 – активный элемент с отрицательным сопротивлением; 2 – цепь согласования; L₁ – индуктивность петли связи с ЖИГ-резонатором; C, R и L – емкость, активное сопротивление и индуктивность ЖИГ-резонатора соответственно
Для исследований был выбран сферический ферритовый резонатор марки 30КГ диаметром 0,8 мм, с намагниченностью насыщения 4πM_S = 360 Гс и шириной ΔH = 0,3 Э линии ферромагнитного резонанса (ФМР) [9]. Резонатор размещен в центре петли связи (см. рис. 1, а), которая представляет собой один виток (диаметр 0,85 мм) медной проволоки (диаметр 0,1 мм). Виток смонтирован на плате из текстолита размером 34×19 мм и толщиной 0,5 мм. Вся конструкция смонтирована в корпусе с СВЧ-разъемами. Для измерения характеристик резонатора устройство устанавливалось в зазор электромагнита, обеспечивающего поле подмагничивания резонатора Н₀ так, чтобы линии магнитной индукции лежали в плоскости витка связи (перпендикулярно монтажной плате). Блок-схема экспериментальной установки приведена на рис. 2.

Сигнал фиксированной частоты (500, 600, 700, 750, 790, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000 МГц) подавался на исследуемый резонатор, а уровень сигнала, прошедшего через него, определялся с помощью анализатора спектра. Поле электромагнита устанавливалось так, чтобы частота ФМР совпала с частотой сигнала, подаваемого на вход резонатора. При этом снималась зависимость коэффициента передачи K резонатора от уровня входной мощности Р_вх. Полученные результаты представлены на рис. 3.

1

2

3

4

5

Рис. 2. Блок-схема экспериментальной установки: 1 – генератор СВЧ-сигналов; 2 – исследуемое устройство; 3 – анализатор спектра; 4 – электромагнит; 5 – блок питания электромагнита

–30

–20

–15

–10

–5

0

K, дБ

–40

–30

–20

–10

0

10

20

Р_вх, дБм

3000 МГц

4000 МГц

2000 МГц

3500 МГц

1504 МГц

1000 МГц

700 МГц

750 МГц

790 МГц

500 МГц

600 МГц

–25

Рис. 3. Зависимость коэффициента передачи К от уровня мощности входного сигнала на частоте ФМР
Аномальное поведение зависимости К(P) на частотах 500 МГц, 600 МГц и 700 МГц обусловлено, по всей видимости, ненасыщенным режимом работы ферритового резонатора (напомним, что использовался резонатор 30КГ с 4πM_S = 360 Гс). Остальные зависимости K(P) носят качественно предсказуемый характер.

По полученным характеристикам (см. рис. 3) можно определить области работы ферритового резонатора в линейном (горизонтальные участки зависимости K(P)) и нелинейном режимах.

Нелинейная модель ЖИГ-резонатора рарабатывалась на частоте (998,2 МГц) близкой к 1 ГГц, исходя из практических потребностей [9].

Результаты измерения параметров ферритового резонатора 30КГ на частоте ФМР 998,2 МГц при поле подмагничивания 356,5 Э представлены на рис. 4–6.

K

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,9

1,0

0,8

f, МГц

970

990

1010

1030
Рис. 4. Зависимость коэффициента передачи ЖИГ-резонатора от частоты f входного сигнала

K

0,00

U₁, В

0

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5
Рис. 5. Зависимость коэффициента передачи от подаваемого на резонатор напряжения U₁. Точки – экспериментальные данные; сплошная линия – апроксимация полиномом 2-го порядка

f, МГц

986

U₁, В

0

988

990

992

994

996

998

1000

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Рис. 6. Зависимость частоты ФМР от подаваемого на резонатор напряжения U₁. Точки – экспериментальные данные; сплошная линия – апроксимация полиномом 2-го порядка
В качестве модели была использована нелинейная эквивалентная схема включения ЖИГ-резонатора, показанная на рис. 7.
U₁

R

R_н

Эквивалентная схема ЖИГ-резонатора

С

U₂

L

L₁
Рис. 7. Нелинейная эквивалентная схема включения ЖИГ-резонатора: U₁ – напряжение с выхода генератора; U₂ – напряжение с выхода ферритового резонатора; R_Н – сопротивление нагрузки (вход анализатора спектра); L₁ – индуктивность петли связи резонатора с линией передачи СВЧ-мощности

Параметры элементов R, L, C ЖИГ-резонатора на рис. 7 определяются по следующим формулам [8]:

(1)

где F₀ – частота ФМР, МГц; H₀ – напряженность поля подмагничивания, Э; Q – добротность RLC-контура; ΔH – ширина резонансной линии ФМР, Э (для КГ30 это 0,3 Э); 4πM_S – намагниченность насыщения ЖИГ-резонатора, Гс (для КГ30 это 360 Гс); γ = 2,8 МГц/Гс – гиромагнитное отношение; ω₀ – циклическая частота.

Коэффициент передачи на резонансной частоте определяется по формуле

(2)

где Ż – полное комплексное сопротивление ЖИГ-резонатора.

В первом приближении можно считать ωL₁ << R, и сопротивление параллельного RLC контура на резонансной частоте становится чисто активным, т. е. Ż ≈ R, тогда

(3)

Так как K – нелинейный параметр (см. рис.3), то и R – нелинейное сопротивление. Используя экспериментальные данные (см. рис. 4–6)
K(U) = 0,055U² – 0,007U + 0,094
и формулу (3), получим зависимость R(U):

(4)

Из (4) можно получить выражение для вольт-амперной характеристики (ВАХ) сопротивления R (рис. 8):

(5)

I, А

U, В

1

0

2

3

4

5

6

7

8

9

1

3

2

4

5
Рис. 8. Вольт-амперная характеристика нелинейного сопротивления R в нелинейной модели ЖИГ-резонатора
Подставляем нелинейное сопротивление (3) в модель резонатора, показанную на рис. 7. В среде Microwave Office это можно сделать двумя способами: заданием ВАХ сопротивления кусочно-линейной аппроксимацией или заменой его двумя встречно-параллельными диодами (рис. 9) с такими же, как на рис. 8, характеристиками. Можно подобрать ВАХ диодов так, чтобы они совпадали с ВАХ сопротивления RLC-контура.
I

U
Рис. 9. Два диода, включенные встречно-параллельно и их вольт-амперная характеристика

Таким образом, смоделировано насыщение ЖИГ-резонатора при переходе в нелинейный режим работы на высоких уровнях мощности. Однако, как видно из рис. 6, с в нелинейном режиме работы ЖИГ-резонатора экспериментально наблюдается изменение резонансной частоты. В эквивалентной схеме ЖИГ резонатора величина изменения резонансной частоты от уровня мощности определяется индуктивностью L₁ петли связи. Зависимости K(f) при разных уровнях мощности (от 20 до +20 дБм) показаны на рис. 10. Точкам минимума зависимости K(f) соответствуют значения резонансной частоты ЖИГ-резонатора. Пунктирной линией показано изменение резонансной частоты от уровня мощности, подаваемой на резонатор, которое пересчитано из зависимости f(U₁) (см. рис. 6). Величина индуктивности L₁ петли связи подбирается так, чтобы смещение резонансной частоты при изменении уровня входной мощности в модели совпало с экспериментально полученными данными.
K, дБ

f, ГГц

0,98

0,99

1,00

1,01

–17

0

–20 дБм

0 дБм

20 дБм
Рис. 10. Зависимость K(f) при разных уровнях мощности
Проведенный расчет в среде Microwave Office показывает, что предложенная модель для частоты 1 ГГц достаточно корректно работает в полосе ±10% с точностью методической погрешности измерений параметров ЖИГ-резонатора.

Таким образом, авторами предложена нелинейная модель ЖИГ-резонатора и приведена методика ее расчета. Однако в модели не учтена зависимость коэффициента передачи на частоте ФМР от самой частоты ФМР (от внешнего подмагничивающего поля). Не учтено также и то, что с ростом частоты увеличивается диапазон линейного режима работы ЖИГ-резонатора (растет пороговая мощность [2, 5, 10]), как это видно из рис. 3. Для учета этих эффектов необходимо вводить зависимость величины R не только от напряжения, но и от частоты (с ростом частоты сопротивление должно увеличиваться). К сожалению, в среде Microwave Office нет такой возможности. Поэтому приходится ограничиваться узкополосной моделью резонатора, что достаточно для многих практических случаев [9].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Игнатьев А. А., Ляшенко А. В. Гетеромагнитная микроэлектроника. Микросистемы активного типа. М. : Наука, 2007. 612 с.
Игнатьев А. А., Ляшенко А. В. Магнитоэлектроника СВЧ-, КВЧ-диапазонов в пленках ферритов. М. : Наука, 2005. 877 с.
Игнатьев А. А., Куликов М. Н., Васильев А. В., Митин И. В. Экспериментальные исследования возбуждения СВЧ-колебаний в магнитных углеродных нанотрубках на микрополосковых устройствах // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2008. Вып. 3 : Гетеромагнитная микро- и наноэлектроника. Прикладные аспекты. С. 81–85.
Глебов В. А., Глебов А. В., Сафронов Б. В., Шингарев Э. Н. Кристаллические магнитные материалы // Цветные металлы. 2011. № 1. С. 83–86.
Лакс Б., Баттон К. Сверхвысокочастотные ферриты и ферримагнетики. М.: Мир, 1965. 675 с.
Гуревич А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. М.: Наука, 1973. 588 с.
Ильченко М. Е., Кудинов Е. В. Ферритовые и диэлектрические резонаторы СВЧ. Киев : Изд-во Киев. ун-та, 1973. 175 с.
Ollivier P. M. Microwave YIG-tuned transistor oscillator amplifier design : application to C band // IEEE J. of solid-state circuits. February. 1972. Vol. sc-7, № 1. Р. 54–60.
Самолданов В. Н., Луконин И. С. Разработка автогенератора с ЖИГ-резонатором для датчика слабых магнитных полей // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2008. Вып. 5 : Прикладные аспекты микро- и наноэлектроники. С. 35–51.
Моносов Я. А. Нелинейный ферромагнитный резонанс. М.: Наука, 1971. 376 с.

УДК 519.6
Автокорреляционная функция ОРБИТ

кусочно-линейного хаотического отображения ОБЩЕГО ВИДА

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 16

	Экономика в промышленности Под редакцией профессора А. В. Ляшенко... Решением Президиума вак министерства образования и науки РФ издание включено в Перечень ведущих рецензируемых изданий, в которых		Экономика в промышленности Под редакцией профессора А. В. Ляшенко... Решением Президиума вак министерства образования и науки РФ издание включено в Перечень ведущих рецензируемых изданий, в которых
	Экономика в промышленности Под редакцией профессора А. В. Ляшенко... Решением Президиума вак министерства образования и науки РФ издание включено в Перечень ведущих рецензируемых изданий, в которых		Экономика в промышленности Под редакцией профессора А. В. Ляшенко... Решением Президиума вак министерства образования и науки РФ издание включено в Перечень ведущих рецензируемых изданий, в которых
	Экономика в промышленности Под редакцией профессора А. В. Ляшенко... Решением Президиума вак министерства образования и науки РФ издание включено в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и...		Экономика в промышленности Под редакцией профессора А. В. Ляшенко... Решением Президиума вак министерства образования и науки РФ издание включено в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и...
	Прикладные аспекты. Экономика. Методические аспекты физического образования... Гетеромагнитная микроэлектроника : сб науч тр. / под ред проф. А. В. Ляшенко. – Саратов : Изд-во Сарат ун-та, 2011. – Вып. 10 : Гетеромагнитная...		Прикладные аспекты. Экономика. Методические аспекты физического образования... Гетеромагнитная микроэлектроника : сб науч тр. / под ред проф. А. В. Ляшенко. – Саратов : Изд-во Сарат ун-та, 2011. – Вып. 11 : Гетеромагнитная...
	Выпуск 3 Гетеромагнитная микро- и наноэлектроника. Прикладные аспекты... Гетеромагнитная микроэлектроника: Сб науч тр. / Под ред проф. А. В. Ляшенко. – Саратов: Изд-во Сарат ун-та, 2008. Вып. Гетеромагнитная...		Экономика в промышленности Под редакцией профессора А. В. Ляшенко... Решением Президиума вак министерства образования и науки РФ издание включено в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и...
	Л. И. Сокиркиной издательство саратовского университета Лингвометодические проблемы преподавания иностранных языков в высшей школе: Межвуз сб науч тр. / Под ред. Л. И. Со		Научно-практической конференции 15 − 23 сентября 2014 года Санкт-Петербург... Инновационная экономика и промышленная политика региона (экопром-2014) / Под ред д-ра экон наук, проф. А. В. Бабкина: Труды международной...
	Аллен Астро- физические величины Переработанное и дополненное издание... Книга профессора Лондонского университета К. У. Аллена приобрела широкую известность как удобный и весьма авторитетный справочник....		Российской Федерации Федеральное агентство по здравоохранению и социальному развитию Под редакцией: заслуженного деятеля науки рф, д м н., профессора Г. Г. Автандилова, д м н., профессора В. Л. Белянинова
	Исследование осуществлено при участии и под редакцией д ф. н, профессора... Халина Н. В., Внучкова Т. Н., Пушкарева И. А., Серова Е. В., Бунчук О. М., Хребтова Т. С., Столярова Н. Н., Злобина Ю. И. Коннективистика:...		Учебное пособие Челябинск 2018 удк: 617+616. 6](07) ббк: 54. 5+56.... Под редакцией проф. В. Н. Бордуновского – Челябинск: Издательство «пирс», 2018. – с

Экономика в промышленности Под редакцией профессора А. В. Ляшенко Саратов Издательство Саратовского университета 2014

Похожие: