Orientador : Rui Fragassi Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T15:52:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_EdsonPereira_M.pdf: 2265476 bytes, checksum: 1a33b5e2522ef06704ebd31152f3290f (MD5) Previous issue date: 1982 / Resumo: Este trabalho trata do estudo, projeto e implementação de um oscilador Impatt na banda X. Faz-se um estudo sobre a caracterização do diodo Impatt e uma análise sobre a admitância de uma cavidade coaxial com terminação capacitiva. A interação entre o elemento ativo (o diodo) e a cavidade, através da qual ocorre a oscilação em freqüências de microondas, também e analisada. Na parte final são apresentados alguns resultados sobre o desempenho do oscilador Impatt construído em cavidade coaxial / Abstract: Not informed / Mestrado / Mestre em Ciências

Orientadores: Attilio Jose Giarola, David Anthony Rogers / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T16:45:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 D'Assuncao_AdaildoGomes_M.pdf: 3433421 bytes, checksum: 74d30e61ff1303b6cc9c8c9e3def901a (MD5) Previous issue date: 1977 / Resumo: A finalidade deste trabalho foi desenvolver um metodo para projeto de oscilador transistorizado de microonda com sintonia mecânica. estabelecendo assim um roteiro básico ao desenvolvimento de osciladores controlados a voltagem por varactor. O método que faz uso de realimentação externa em serie. foi desenvolvido a partir da caracterização do transistor pelos parâmetros de espalhamento lineares. A realimentação e introduzida através de tocos de linhas de transmissão que são facilmente realizáveis em microfita. A determinação da realimentação e das admitâncias de entrada e de saída do transistor realimentado e feita através de programas de computação. Os circuitos introduzidos na entrada e na sarda do transistor são projetados de modo a satisfazer respectivamente as condições para oscilação permanente e fornecer transferência de potência adequada. A Carta de Smith e alguns programas de computação são utilizados para auxiliar nesta análise. Para efetuar uma comprovação prática, projetamos e construímos um oscilador de microonda, sintonizado mecanicamente, com frequência central de 1.5 GHz. A caracterização dos circuitos em microfita foi feita a partir de programa de computaçao. Na construção destes circuitos foi utilizada a tecnologia, de circuitos impressos / Abstract: Not informed / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

As pesquisas e aplicações de microondas de alta potência (HPM - "High Power Microwaves") têm se desenvolvido grandemente nas últimas décadas. Uma aplicação útil, tanto na área militar com na área civil, é a utilização de sinais de microondas de alta potência para danificar sistemas eletrônicos. Atualmente a microeletrônica está maciçamente presente na vida das pessoas em geral, dessa forma, um armamento destinado a inutilizar sistemas eletrônicos pode auxiliar as operações policiais, seja para imobilizar um veículo em fuga, para subtrair a capacidade de comunicação de um grupo criminoso ou inutilizar aparelhos celulares presentes no interior de presídios. Dentre as fontes capazes de gerar sinais de microondas de alta potência, a que apresenta maiores atrativos é o vircator. As principais vantagens do vircator são sua simplicidade de construção, sua capacidade de operar com níveis elevados de potência e o fato de ser compacto. Sua principal desvantagem é sua baixa eficiência de conversão de potência DC para potência de RF. No decorrer das pesquisas com o vircator diversas configurações foram desenvolvidas, sendo que as de maior interesse atual são as coaxiais e a configuração com dois feixes em contra fluxo. Com essas configurações atingiram-se rendimentos da ordem de 10%. Neste trabalho é explorada a configuração que opera com dois feixes em contra fluxo. Desenvolve-se um modelo teórico para a configuração com dois feixes e partindo-se desse modelo propõe-se uma metodologia para especificar um vircator. Com base na potência e freqüência do sinal de saída, a metodologia especifica as dimensões geométricas e os parâmetros eletrodinâmicos de operação do dispositivo. Utiliza-se também uma ferramenta de simulação, o código Karat, sendo que a contribuição dada pela metodologia é a redução da quantidade de simulações necessárias para se obter uma configuração de vircator satisfatória, uma vez que o modelo teórico direciona os parâmetros que devem ser modificados na busca de um melhor desempenho. Verificou-se que a configuração com dois feixes em contra fluxo é de fato uma configuração com grande potencial de aplicação, apresentando rendimentos da ordem de 30%, valor bastante significativo que supera os resultados apresentados em publicações recentes.

Este trabalho é voltado para o estudo teórico e a implementação de um sistema que combina tecnologia de microondas e tecnologia fotônica. O estudo é feito a partir de um circuito para geração de sinais de rádio freqüência baseado em componentes optoeletrônicos conhecido como Oscilador de Microondas Optoeletrônico, OMOP. São apresentadas as características e funções de cada componente do OMOP e os conceitos fundamentais sobre efeito eletro-óptico, modulação e moduladores. Faz-se uma discussão sobre o OMOP baseada nas características de saída do modulador Mach Zenhder e que levam a obtenção de expressões para o espectro de potência e ruído de fase do oscilador. Partindo de uma configuração previamente apresentada na literatura, introduziu-se uma importante modificação na malha de realimentação, e foi gerado um sinal com múltiplas componentes até o limite de 3 GHz. O espaçamento ajustável permite obter múltiplas componentes separadas de 22 MHz, 70 MHz e 74 MHz após seleção apropriada do tempo de atraso na malha de realimentação. A caracterização do circuito fotônico forneceu amplitude do sinal de saída da ordem de -20 dBm, largura de linha menor que 30 kHz e ruído de fase de -94 dBc/Hz para desvio de 1 MHz. Investigando a sensibilidade do oscilador com a tensão de polarização do modulador foi confirmada a característica, previamente observada, de sintonia fina da freqüência de saída do oscilador. Adicionalmente observou-se que é possível sintonizar a freqüência de saída pelo ajuste fino da potência de saída do laser utilizado. Esse fato, sem ter sido mencionado anteriormente na literatura, abre a possibilidade para um esquema inovador de modulação com aplicações em sistemas de comunicações. Os resultados obtidos são discutidos e sugestões para trabalhos futuros são apresentadas no fim.

[pt] Este trabalho apresenta sistemáticas para projetos de osciladores de microondas empregando basicamente como elemento ativo o transistor FET GaAs em várias configurações. Inicialmente o modelamento a pequenos sinais é estudado e um projeto é desenvolvido para comprovação experimental. Determinações de redes adaptadoras de saídas para o oscilador são apresentadas. A teoria básica de osciladores de microondas a resistência negativa é mostrada com o intuito de modelar o dispositivo ativo em nível de grandes sinais. Um estudo de ruído em osciladores de microondas também é desenvolvido para uma melhor caracterização dos osciladores. Osciladores de microondas estabilizados a ressoadores dielétricos são estudados e um projeto numa configuração original é realizado. Programas Auxiliares de Projetos (PAP) prórpios para calculadoras programáveis de mesa foram desenvolvidos e testados nos projetos apresentados. / [en] In this work some methods of designing microwave oscillators, using GaAs FET`s as the active device, are presented. First, the small-signal is discussed and a pratical circuit is shown . the role of the outpu matching structures is pointed out. The basic theory of negative-resistance microwave oscillator is presented as a tool for the large signal modeling. Noise-effect on the performance of the whole device is also studied. An original contribution on stabilyzed dielectric resonator oscillator is given since a new configuration is suggested. This work was heavily supported by a powerful software that enables computer aided design facilities.

Esta dissertação propõe uma metodologia de projeto de osciladores distribuídos controlados por tensão - DVCO - com realimentação reversa em freqüência de microondas. Estes constituem uma nova classe de osciladores recentemente proposta, a qual é obtida através da realimentação reversa de amplificadores distribuídos e tem como principal vantagem a possibilidade de sintonia em faixa ultra-larga de freqüência. São apresentados os fundamentos teóricos de operação do circuito e é proposta uma extensão da análise linear apresentada na literatura, considerando linhas de transmissão artificiais m-derivadas, a qual permite prever as transcondutâncias mínimas necessárias dos transistores e a freqüência inicial de oscilação. O método de projeto proposto é direcionado a DVCOs com realimentação reversa empregando transistores de efeito de campo dos tipos MESFET (Metal Semiconductor Field Effect Transistor) e PHEMT (Pseudomorfic High Electron Mobility Transistor), bem como ao uso de tecnologia de circuitos híbridos de microondas - MICs, e circuitos integrados monolíticos de microondas - MMICs. A metodologia proposta definiu critérios para implementar a topologia deste circuito através de componentes reais, considerando-se os parasitas associados aos mesmos. Para validação do procedimento de projeto, concebeu-se e simulou-se através do programa ADS da Agilent um oscilador intitulado DVCO 3 GHz, cuja faixa de freqüência especificada estende-se de 1 a 3 GHz e a potência mínima de saída especificada é de 10 dBm. Um protótipo foi construído em circuito híbrido e seus resultados experimentais foram comparados aos simulados. A freqüência de oscilação medida foi de 1,04 GHz a 3,05 GHz e a potência obtida esteve entre 9,8 e 14,3 dBm, apresentando boa concordância com as simulações. O ruído de fase foi medido entre 100 kHz e 1 MHz de distância da portadora, observando-se uma inclinação proporcional a 1/f3. Verificou-se que a diminuição da corrente de polarização Ids dos transistores, através da redução de sua tensão de polarização de porta-fonte Vgs, melhorou o ruído de fase. Na condição de polarização de menor ruído de fase, observaram-se valores entre -84 e -93 dBc/Hz a 100 kHz da portadora. / In this dissertation, a design methodology applied to microwave reverse feedback distributed voltage controlled oscillators - DVCO - is proposed. This circuit constitutes a new class of oscillators, obtained from reverse feeding back of the distributed amplifier. The main advantage of this topology is its capacity to achieve ultra-wideband frequency tuning. Circuit theoretical background is presented and an extension of the linear analysis presented in the literature is proposed. It allows predicting transistor minimum transconductances and the oscillation initial frequency, considering m-derived artificial transmission lines. The proposed design method is applicable to reverse feedback DVCOs employing field effect transistors MESFET (Metal Semiconductor Field Effect Transistor) and PHEMT (Pseudomorfic High Electron Mobility Transistor), as well as using MIC (Microwave Integrated Circuits) and MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits) technology. The proposed methodology defined criterion to employ real components, considering the component parasitics. In order to validate the design method, an oscillator named DVCO 3 GHz was designed and simulated through software Agilent ADS, with specified band from 1 up to 3 GHz and minimum output power of 10 dBm. A prototype was implemented in hybrid circuit technology and the measurements were compared to the simulation results. The measured oscillation frequency varied from 1,04 GHz up to 3,05 GHz and the output power was 9,8 to 14,3 dBm, presenting good agreement with simulations. Phase noise was measured in the range between 100 kHz and 1 MHz shift from carrier; in which it was observed a 1/f3 slope. It was verified that decreasing the transistor bias current Ids through decreasing its gate bias voltage Vgs reduced phase noise. In the biasing condition for lowest phase noise, values between -84 and -93 dBc/Hz at 100 kHz off-set from carrier were measured.

Este trabalho apresenta uma análise de natureza teórica de um dispositivo RF-Photonic denominado de Oscilador de Microondas Optoeletrônico. Este dispositivo, realizado utilizando-se conceitos de óptica integrada, converte a energia contínua de uma fonte laser em sinais na faixa espectral de Microondas ou de Rádio Freqüência (RF). Os sinais gerados por este oscilador são considerados mais estáveis e espectralmente puros do que aqueles gerados pelos tradicionais osciladores eletrônicos que utilizam o cristal de quartzo como seu meio ressonante. Este oscilador, referido pelo acrônimo de OEO, consiste de uma fonte laser e um circuito de realimentação constituído por um modulador eletroóptico de amplitude, uma linha de atraso a fibra óptica, um fotodetector, um amplificador e um filtro. Neste trabalho, abordam-se dispositivos optoeletrônicos nos quais as características de sinais ópticos são controladas por sinais de microondas, por meio do efeito eletroóptico. Desenvolve-se uma análise detalhada do interferômetro de tipo Mach-Zehnder, o qual é utilizado para implementar o modulador eletroóptico existente no OEO. Faz-se um desenvolvimento completo e detalhado de um enlace óptico analógico com a finalidade de constituir uma sólida base teórica. Emprega-se uma teoria quase linear para analisar o limiar de oscilação e determinar os valores de amplitude e freqüência de oscilação do OEO. Apresenta-se uma configuração em malha dupla, a qual resolve a dificuldade na implementação de filtros de RF altamente seletivos, requeridos pelo OEO.

Esta dissertação propõe uma metodologia de projeto de osciladores distribuídos controlados por tensão - DVCO - com realimentação reversa em freqüência de microondas. Estes constituem uma nova classe de osciladores recentemente proposta, a qual é obtida através da realimentação reversa de amplificadores distribuídos e tem como principal vantagem a possibilidade de sintonia em faixa ultra-larga de freqüência. São apresentados os fundamentos teóricos de operação do circuito e é proposta uma extensão da análise linear apresentada na literatura, considerando linhas de transmissão artificiais m-derivadas, a qual permite prever as transcondutâncias mínimas necessárias dos transistores e a freqüência inicial de oscilação. O método de projeto proposto é direcionado a DVCOs com realimentação reversa empregando transistores de efeito de campo dos tipos MESFET (Metal Semiconductor Field Effect Transistor) e PHEMT (Pseudomorfic High Electron Mobility Transistor), bem como ao uso de tecnologia de circuitos híbridos de microondas - MICs, e circuitos integrados monolíticos de microondas - MMICs. A metodologia proposta definiu critérios para implementar a topologia deste circuito através de componentes reais, considerando-se os parasitas associados aos mesmos. Para validação do procedimento de projeto, concebeu-se e simulou-se através do programa ADS da Agilent um oscilador intitulado DVCO 3 GHz, cuja faixa de freqüência especificada estende-se de 1 a 3 GHz e a potência mínima de saída especificada é de 10 dBm. Um protótipo foi construído em circuito híbrido e seus resultados experimentais foram comparados aos simulados. A freqüência de oscilação medida foi de 1,04 GHz a 3,05 GHz e a potência obtida esteve entre 9,8 e 14,3 dBm, apresentando boa concordância com as simulações. O ruído de fase foi medido entre 100 kHz e 1 MHz de distância da portadora, observando-se uma inclinação proporcional a 1/f3. Verificou-se que a diminuição da corrente de polarização Ids dos transistores, através da redução de sua tensão de polarização de porta-fonte Vgs, melhorou o ruído de fase. Na condição de polarização de menor ruído de fase, observaram-se valores entre -84 e -93 dBc/Hz a 100 kHz da portadora. / In this dissertation, a design methodology applied to microwave reverse feedback distributed voltage controlled oscillators - DVCO - is proposed. This circuit constitutes a new class of oscillators, obtained from reverse feeding back of the distributed amplifier. The main advantage of this topology is its capacity to achieve ultra-wideband frequency tuning. Circuit theoretical background is presented and an extension of the linear analysis presented in the literature is proposed. It allows predicting transistor minimum transconductances and the oscillation initial frequency, considering m-derived artificial transmission lines. The proposed design method is applicable to reverse feedback DVCOs employing field effect transistors MESFET (Metal Semiconductor Field Effect Transistor) and PHEMT (Pseudomorfic High Electron Mobility Transistor), as well as using MIC (Microwave Integrated Circuits) and MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuits) technology. The proposed methodology defined criterion to employ real components, considering the component parasitics. In order to validate the design method, an oscillator named DVCO 3 GHz was designed and simulated through software Agilent ADS, with specified band from 1 up to 3 GHz and minimum output power of 10 dBm. A prototype was implemented in hybrid circuit technology and the measurements were compared to the simulation results. The measured oscillation frequency varied from 1,04 GHz up to 3,05 GHz and the output power was 9,8 to 14,3 dBm, presenting good agreement with simulations. Phase noise was measured in the range between 100 kHz and 1 MHz shift from carrier; in which it was observed a 1/f3 slope. It was verified that decreasing the transistor bias current Ids through decreasing its gate bias voltage Vgs reduced phase noise. In the biasing condition for lowest phase noise, values between -84 and -93 dBc/Hz at 100 kHz off-set from carrier were measured.