Исследование эффекта автодинного детектирования в многоконтурном генераторе на диоде Ганна


     Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию
  Саратовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет
                            им. Н.Г.Чернышевского


                                                Кафедра физики твёрдого тела



 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА АВТОДИННОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ В МНОГОКОНТУРНОМ ГЕНЕРАТОРЕ
                               НА ДИОДЕ ГАННА



                              ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
                 студента 511 группы физического факультета
                              Каца Ефима Ильича



      Научные руководители
      к.ф.-м.н., доцент
                                                              Скрипаль А.В.,
      аспирант
                                                                 Бабаян А.В.
      Зав. кафедрой ФТТ
      профессор, академик МАН ВШ
                                                                 Усанов Д.А.



                             г.Саратов - 1996 г.

Содержание.


|                                                          |Стр.         |
|Введение                                                  |3            |
|1. Анализ возможности использования автодинов на          |5            |
|полупроводниковых активных СВЧ-элементах для контроля     |             |
|параметров материалов и сред.                             |             |
|2. Теоретическое исследование эффекта автодинного         |12           |
|детектирования в многоконтурном генераторе на диоде Ганна.|             |
|                                                          |             |
|3. Экспериментальные исследования эффекта автодинного     |20           |
|детектирования в многоконтурном генераторе на диоде Ганна.|             |
|                                                          |             |
|Заключение.                                               |24           |
|Список литературы.                                        |25           |
|Приложение. Текст программы для моделирования процессов в |28           |
|многоконтурном генераторе на диоде Ганна                  |             |
                                  Введение.

       В связи с развитием современных  технологий,  требующих  непрерывного
контроля  за  многими  параметрами  технологического  процесса,   состоянием
оборудования  и  параметрами  материалов  и  сред   становится   всё   более
актуальной задача создания неразрушающих бесконтактных методов  измерения  и
контроля  параметров  материалов  и  сред.  Измерения   на   СВЧ   позволяют
определить  электропроводность,  толщину,  диэлектрическую  проницаемость  и
другие параметры материалов и сред без разрушения поверхности образца,  дают
возможность автоматизировать контроль параметров  материалов.  Для  этого  в
настоящее время широко  используются  методы,  основанные  на  использовании
эффекта автодинного детектирования в полупроводниковых приборах.
       Применение эффекта автодинного детектирования в полупроводниковых СВЧ-
генераторах для  контроля  параметров  материалов  и  структур  основано  на
установлении  зависимости  величины   продетектированного   СВЧ-сигнала   от
параметров контролируемых величин: толщины,  диэлектрической  проницаемости,
проводимости [1-6].
       Однако, прежде чем создавать  конкретный  прибор  на  основе  данного
эффекта, необходимо провести моделирование его работы. Для этого  необходимо
рассмотреть принципы действия таких устройств.
       При  изменении  уровня  мощности  СВЧ-излучения,  воздействующего  на
полупроводниковые  элементы  с  отрицательным  сопротивлением,   наблюдается
изменение режима их работы по  постоянному  току,  что  можно  понимать  как
проявление эффекта детектирования. В случае,  если  прибор  с  отрицательным
сопротивлением  является  активным  элементом   СВЧ-генератора   наблюдается
эффект автодинного детектирования.
       Одним  из  методов,  позволяющих  провести  расчёт  величины  эффекта
автодинного детектирования при  реальных  параметрах  активного  элемента  и
нагрузки, определить области значений контролируемых параметров  материалов,
в которых чувствительность автодина к  их  изменению  максимальна,  наметить
пути оптимизации  конструкции  генератора,  является  метод,  основанный  на
рассмотрении  эквивалентной  схемы  СВЧ-генератора,  в  которой  комплексная
проводимость нагрузки  определяется  параметрами  исследуемого  материала  и
характеристиками электродинамической системы [7,9].
       Целью дипломной  работы  являлось  исследование  эффекта  автодинного
детектирования в многоконтурных СВЧ-генераторах на диоде Ганна для  создания
измерителей параметров материалов,  вибрации  и  выявления  особенностей  их
работы.
 1. Анализ возможности использования автодинов на полупроводниковых активных
          СВЧ-элементах для контроля параметров материалов и сред.

       При    изменении    уровня    СВЧ-излучения,    воздействующего    на
полупроводниковые  элементы  с  отрицательным  сопротивлением,   наблюдается
изменение постоянного тока, протекающего через них, что можно  понимать  как
проявление  эффекта  детектирования  [2,7].  Если  прибор  с   отрицательным
сопротивлением  является  активным  элементом  СВЧ-генератора,  этот  эффект
называют эффектом автодинного детектирования.
       Исследование эффекта автодинного детектирования  в  полупроводниковых
СВЧ-генераторах  позволило   создать   устройства,   совмещающие   несколько
радиотехнических функций в  одном  элементе  (например,  излучение  и  приём
электромагнитных  колебаний).  Автодины  на  полупроводниковых  генераторах,
получившие к настоящему времени достаточно широкое применение,  используются
в основном для обнаружения движущихся объектов.
       Важной областью применения  автодинов  является  контроль  параметров
материалов  и  сред.  Применение  эффекта   автодинного   детектирования   в
полупроводниковых СВЧ-генераторах для контроля параметров материалов и  сред
основано на  установлении  зависимостей  величины  продетектированного  СВЧ-
сигнала от параметров контролируемых величин: диэлектрической  проницаемости
и проводимости.  Измерения  с  помощью  приборов  основаны  на  сравнение  с
эталонами,  а  точность  измерения   в   основном   определяется   точностью
эталонирования.
       Теоретическое   обоснование   возможности    использования    эффекта
автодинного  детектирования   в   диодных   СВЧ-генераторах   для   контроля
параметров  материалов  и  сред  проведено  на  основе  численного  анализа.
Описание  отклика  диодного  СВЧ-автодина  может  быть  сделано  на   основе
рассмотрения  эквивалентной  схемы  генератора   (Рис.   1.1),   в   которой
комплексная проводимость Yn определяется параметрами исследуемого  материала
и характеристиками электродинамической системы, а Yd - средняя  проводимость
полупроводникового прибора.



        Yd  Yn



Рис. 1.1. Эквивалентная схема автодина на полупроводниковом диоде.

       Эта  эквивалентная  схема  может  быть  описана  соотношением  (1.1),
согласно первому закону Кирхгофа.
                           [pic]                                       (1.1)
                            [pic]                                      (1.2)
I1, U1 -  комплексные  амплитуды  тока  и  напряжения  первой  гармоники  на
полупроводниковом элементе. Т.к. к обеим проводимостям приложено одно  и  то
же напряжение U1, можно записать баланс мощностей:
                                  [pic]                                (1.3)
Активная мощность на нагрузке (1.4) положительна
                                 [pic]                                 (1.4)
отсюда вытекает, что
                                   [pic]                               (1.5)
т.е. Yd должна иметь отрицательную действительную часть при существовании  в
системе   колебаний   с   ненулевой   амплитудой.   Наличие    отрицательной
проводимости характеризует трансформацию энергии: полупроводниковый  элемент
потребляет  энергию  постоянного  тока  и  является   источником   колебаний
ненулевой частоты.
       Возникновение  СВЧ-колебаний  в  электрической  схеме  с   нелинейным
элементом  вследствие  его  детектирующего  действия  приводит  к  появлению
дополнительной составляющей постоянного тока [pic], то  есть  возникает  так
называемый  эффект   автодинного   детектирования   [18].   Величина   [pic]
определяется из выражения
                              [pic]                                    (1.6)

       Детекторный  эффект  наблюдается  в  СВЧ-усилителях   на   биполярных
транзисторах,   СВЧ-генераторах   на   лавинно-пролётных    диодах    (ЛПД),
инжекционно-пролётных диодах (ИПД), туннельных диодах (ТД)  и  диодах  Ганна
(ДГ). В данной работе мы рассмотрим использование  полупроводниковых  диодов
в качестве  СВЧ-автодинов.  Сравнительные  характеристики  полупроводниковых
СВЧ-диодов приведены в  таблице 1.

                                                                  Таблица 1.
|Диод |Мощность      |КПД        |Смещение      |Шумы                |
|ЛПД  |десятки       |           |              |                    |
|     |ватт          |до 15%     |десятки Вольт |25 дБ               |
|ИПД  |десятки       |           |сотни         |                    |
|     |милливатт     |единицы %  |милливольт    |около 5 дБ          |
|ДГ   |десятки       |зависит от |              |                    |
|     |милливатт -   |режима     |4.5-11 Вольт  |10-12 дБ            |
|     |единицы Ватт  |работы     |              |                    |
|ТД   |единицы и     |           |сотни         |                    |
|     |десятки       |единицы %  |милливольт    |около 5 дБ          |
|     |микроватт     |           |              |                    |

       Процессы в полупроводниковых  приборах  описываются  тремя  основными
уравнениями  в  частных  производных  [10]:   уравнением   плотности   тока,
характеризующим  образование   направленных   потоков   заряда;   уравнением
непрерывности, отражающим  накопление  и  рассасывание  подвижных  носителей
заряда,  и   уравнением   Пуассона,   описывающим   электрические   поля   в
полупроводнике.
       Точное решение этих уравнений с учетом граничных условий в общем виде
затруднительно даже на ЭВМ.  Чтобы  упростить  анализ  вводят  эквивалентные
схемы полупроводниковых приборов.
       ТД представляют собой приборы, наиболее удобные для анализа, т.к.  их
эквивалентная   схема   более   проста   и   точна,   чем    схемы    других
полупроводниковых приборов. С  практической  точки  зрения  ТД  представляет
собой интерес при создании  маломощных  автодинов  в  коротковолновой  части
сантиметрового диапазона.
       ИПД (BARITT) обладает малой генерируемой  мощностью  [11],  но  из-за
низкого уровня шумов и малого  напряжения  питания  являются  перспективными
для допплеровских автодинов.
       В  работе  [12]  исследована  возможность  измерения  диэлектрической
проницаемости  материалов  по  величине  продетектированного  работающем   в
режиме  генерации   ЛПД   сигнала.   Использовался   генератор   волноводной
конструкции (канал волновода 23*10 мм.) с ЛПД типа  АА707,  установленным  в
разрыве  стержневого  держателя.   Измерения   продетектированного   сигнала
проводилось   компенсационным   методом.    Исследуемые    диэлектрики,    с
предварительно определёнными  значениями  диэлектрической  проницаемости  на
СВЧ, прикладывались к отверстию на выходном фланце генератора.
       Результаты проведённых исследований  показали,  что  ход  зависимости
величины  продетектированного  сигнала  от   диэлектрической   проницаемости
зависит  от  конструкции  измерительного   генератора,   в   частности,   от
расстояния от плоскости расположения ЛПД до  открытого  конца  волновода,  к
которому прикладывается исследуемых диэлектрик.
       ЛПД обеспечивает наибольшие КПД  и  мощность  колебаний.  Однако,,  в
качестве недостатка  можно  отметить  относительно  высокий  уровень  шумов,
обусловленный, в первую очередь, шумами лавинообразования.
       В ряде работ [2,3,17,18] рассматривается возможность применения  СВЧ-
генераторов на диоде Ганна  для  измерения  параметров  материалов  и  сред.
Отмечается  преимущество  данного  способа  измерения:  исследуемый  образец
находится   под   воздействием   СВЧ-мощности,   а   регистрация   измерений
производится  на  низкочастотной  аппаратуре,  имеющей  высокую  точность  и
отличающейся простой в эксплуатации.
       В  настоящее  время  разработаны  и   изготовлены    устройства   для
неразрушающего  контроля,  принцип  действия  которых  основан  на   эффекте
автодинного  детектирования:   измерители   толщины   металлодиэлектрических
структур и диэлектрической проницаемости  [19,20].  Наибольшее  практическое
применение из разработанных приборов нашёл СВЧ толщиномер  типа  СИТ-40.  На
рисунке 1.2 приведена его блок-схема.



                 4



       Рис. 1.2. Блок-схема СВЧ измерителя толщины.

       В состав  СВЧ  толщиномера  СИТ-40,  предназначенного  для  измерения
тонких плёнок из любого  металла  на  изолирующей  подложке  и  непроводящих
покрытиях,  в  том  числе   разнообразных   лакокрасочных,   нанесённых   на
металлические поверхности, входит: 1 - СВЧ-датчик, представляющий собой СВЧ-
генератор в микрополосковом исполнении и использующий в  качестве  активного
элемента диод Ганна или  СВЧ  биполярный  транзистор;  2  -  предварительный
усилитель; 3 - блок питания; 4  -  система  корректировки  нуля;  5  -  блок
индикации.
       Для уменьшения влияния дрейфа нуля на результат измерений  предложены
схемные  решения,  основанные  на  компенсации  дрейфа  его   параметров   в
промежутках  между  измерениями  и  использовании   напряжения   в   момент,
предшествующий измерению, в качестве опорного в момент измерения [21].
       С целью повышения чувствительности и существенного уменьшения веса  и
потребляемой  мощности  измерителей  исследовалась  возможность   применения
туннельных  диодов  в  качестве  активных  элементов   СВЧ-автодинов   [22].
Исследования проводились в экспериментальных  измерительных  СВЧ-устройствах
на серийных диодах типа ГИ 103Б, работавших на частоте 1.3 Ггц.  В  качестве
детекторных диодов использовались диоды  типа  Д405.  Конструктивно  датчики
измерительных  устройств  представляли  собой   отрезки   полосковых   линий
передачи, выполненных  на  основе  фольгированного  фторопласта,  в  которых
размещались генераторные и детекторные диоды,  фильтры,  НЧ  и  подстроечные
элементы.
       Разработаны  устройства  измерения   толщины   и   электропроводности
проводящих покрытий, а также толщины  и  диэлектрической  проницаемости  для
изолирующих  материалов.  Принцип   действия   автодинного   генератора   на
полупроводниковом  СВЧ-элементе  был  использован  при   разработке   нового
способа  контроля  толщины  плёнок  в  процессе  вакуумного  напыления.  Для
повышения   точности   измерения   в   датчике   применён   СВЧ-выключатель,
обеспечивающий кратковременное отклонение генератора от измеряемого  объекта
[23].
       Разработан новый способ радиоволнового контроля вибраций,  основанный
на  использовании  двух  полупроводниковых  СВЧ-генераторов,  работающих   в
режиме автодинного детектирования и обеспечивающих  возможность  определения
не только амплитуды, но и частоты вибраций [24]. Источники зондирующего СВЧ-
излучения  и  одновременно  приёмники  провзаимодействующего  с  вибрирующим
объектом  сигналов  представляют  собой  отрезки  стандартных  прямоугольных
волноводов,  которые  с  одного  конца  закорочены  и   имеют   регулируемые
подстроечные поршни, а другие концы соединены с камерами, изготовленными  из
металлической  ленты,  свёрнутой  в  кольцо.  Связь  по  СВЧ-полю   отрезков
волновода с каждой камерой осуществляется  через  прямоугольное  волноводное
окно.  В   камерах   помещается   цилиндрический   металлический   стержень,
перемещение    которого    внутри    этих    камер    вызывает     изменение
продетектированного автодинами зондирующего СВЧ-сигнала.
       Применение в автодинных  генераторах  диодов  Ганна  по  сравнению  с
генераторами,  использующими  другие  полупроводниковые  активные  элементы,
позволяет обеспечить преимущества  по  совокупности  таких  параметров,  как
максимальная  рабочая  частота,  выходная  мощность,  стабильность  частоты,
потребляемая мощность питания [13].
     2. Теоретическое исследование эффекта автодинного детектирования в
                  многоконтурном генераторе на диоде Ганна.

       В данной работе проводилось математическое  моделирование  процессов,
происходящих в многоконтурном  автодине  на  диоде  Ганна.  Для  этого  была
составлена эквивалентная схема автодина (Рис. 2.1).
       Теоретическое   описание   характеристик   выходного   сигнала   СВЧ-
генератора на диоде Ганна основывалось на математическом описании  процессов
в  многоконтурной   эквивалентной   схеме,   элементы   которой   моделируют
полупроводниковую структуру  диода  Ганна  в  виде  параллельно  соединённых
ёмкости С3 и  активного  нелинейного  сопротивления,  определяемого  по  ВАХ
диода  I(U),  элементы  корпуса  диода  L3  ,  C4  ,  СВЧ-резонатор  в  виде
последовательного  C2  ,  L2  и  параллельного  L1  ,  Y1  ,  C1   контуров,
низкочастотную часть схемы, состоящую  из  последовательного   L7  ,  C6   и
параллельного  C7  ,  R5  ,  L6  контуров,  дросселя  L5  в  цепи   питания,
шунтирующей ёмкости С5 и индуктивности связи L4 диода с НЧ-схемой.
       Эквивалентная   схема   описывается    системой    из    четырнадцати
дифференциальных  уравнений  (2.1-2.14),  составленных  на  основе   законов
Кирхгофа.

                                             [pic]                 (2.1-2.4)



                Эквивалентная схема автодина на диоде Ганна.

  [pic]



                                  Рис. 2.1.
      [pic]
                                    [pic]                         (2.4-2.14)
      [pic]

       Эта  система  нелинейна  и  решалась  численно  методом   Рунге-Кутта
четвёртого  порядка  с  автоматическим  выбором  шага  [16].   При   расчёте
использовалась типичная ВАХ диода  Ганна  [15],  которая  аппроксимировалась
выражением вида:

                                     [pic],                           (2.15)

где D=0, при UЈUn , D=2, при U>Un ,  m0  =6000  см2/Вс,  VS=8.5  *106  см/с.
Выражение  (2.15)  было  программно  модифицировано   для   случая   ВАХ   с
гистерезисом. График использованной ВАХ  диода  Ганна  приведён  на  рисунке
2.2.



                 Вольт-амперная характеристика диода Ганна.



                                    [pic]



                                  Рис. 2.2.
При решении системы учитывалась  частотная  зависимость  СВЧ-  нагрузки.  По
результатам решения системы (2.1-2.14) вычислялись мощности сигналов Pсвч  ,
Pнч и величины продетектированных сигналов DUfg и DUkg  в  СВЧ-  и  НЧ-цепях
соответственно:
                                    [pic]                             (2.16)
                                [pic]                                 (2.17)
                                      [pic]                           (2.18)
                           [pic],                                     (2.19)
где I70 - постоянный ток через диод Ганна в отсутствии генерации.
       Нагрузка с волноводной  системой  была  представлена  в  виде  линии,
нагруженной на комплексную проводимость отражающей поверхности (Рис.2.3).


            [pic]      [pic]


       Рис. 2.3. Представление нагрузки в виде нагруженной линии.

       Комплексная  проводимость  нагрузки   [pic]   была   выражена   через
коэффициент отражения волны от объекта (нагрузки).  Для  этого  была  решена
система уравнений:
                               [pic]                                  (2.20)
                             [pic]                                    (2.21)
где [pic]ПАД и [pic]ПАД -  комплексные  напряжение  и  ток  падающей  волны,
[pic]ОТР и  [pic]ОТР  -  комплексные  напряжение  и  ток  отражённой  волны.
Коэффициент отражения представляет собой  отношение  амплитуд  отражённой  и
падающей волн
                        [pic]                                         (2.22)
       В результате решения  системы  уравнений  (2.20-2.21)  было  получено
выражение для комплексной проводимости нагрузки
                                  [pic],                              (2.23)
где Z0 - волновое сопротивление пустого волновода,
                            [pic],                                    (2.24)
где  [pic]-частота   генератора,   [pic]-магнитная   проницаемость,   [pic]-
магнитная постоянная, [pic]-фазовая постоянная, l - расстояние до объекта.
       Для  подстановки  в  систему  (2.1-2.14)   комплексная   проводимость
нагрузки (2.23) была представлена в виде действительной и мнимой компонент.
                                            [pic]                     (2.25)
                                            [pic]                     (2.26)

       С учётом (2.25) и (2.26) параметры эквивалентной  схемы  СВЧ-нагрузки
рассчитывались из соотношений:
                                [pic]                                 (2.27)
                              [pic]                                   (2.28)
                                      [pic]                           (2.29)
       где [pic], если Im(Z)<0
       [pic], если Im(Z)>0.
       При расчёте величины продетектированного сигнала не учитывался  вклад
гармонических составляющих СВЧ-сигнала,  с  частотами  равными  4f0,  5f0  и
т.д., мощность которых составляла менее 1% мощности выходного  сигнала  СВЧ-
генератора.  Здесь  f0  -  частота  основной  гармоники  выходного  сигнала.
Результаты теоретического расчёта величин продетектированных  сигналов  DUfg
и DUkg в СВЧ- и НЧ- цепях соответственно представлены на рисунке 2.4.
       Теоретический    расчёт    показал,    что    изменение     положения
короткозамыкающего поршня в СВЧ-тракте наряду  с  изменением  мощности  СВЧ-
колебаний  приводит  к  изменению  амплитуды  колебаний   в   низкочастотном
контуре, что позволяет регистрировать наряду с  сигналом  автодетектирования
в цепи питания по постоянному току сигнал  внешнего  детектирования  как  на
частотах СВЧ-диапазона, так и в низкочастотном  диапазоне.  Как  следует  из
результатов расчёта, на представленных  зависимостях  наблюдаются  локальные
максимумы и минимумы, которые   обусловлены  наличием  в  спектре  выходного
сигнала СВЧ-генератора на диоде Ганна высших гармоник.
       Математическое моделирование процессов в генераторе  на  диоде  Ганна
позволило  установить,   что   существование   областей   значений   входных
сопротивлений  СВЧ-нагрузки,  в  которых  их  изменение  вызывает  изменение
продетектированных  в  СВЧ-  и  НЧ-цепях  сигналов  одинакового   знака,   и
областей,   в   которых   изменения   продетектированных   сигналов    имеют
противоположные  знаки,   обусловлено   наличием   значительной   реактивной
составляющей СВЧ-тока в полупроводниковой структуре диода  Ганна.  В  то  же
время отметим, что изменение реактивных элементов НЧ-контура более,  чем  на
два порядка приводит лишь к незначительному (не более  5%)  смещению  границ
этих областей.



 Теоретические зависимости величин продетектированных сигналов в    СВЧ DUfg
                          (1) и НЧ DUkg (2) цепях.



                                    [pic]



                                  Рис. 2.4.

   3. Экспериментальные исследования эффекта автодинного детектирования в
                  многоконтурном генераторе на диоде Ганна.

       Использование эффекта автодинного детектирования в  полупроводниковых
СВЧ-генераторах позволяет создавать простые  в  эксплуатации  малогабаритные
измерители  толщины  и  диэлектрической  проницаемости   [17,18].   Для   их
нахождения  используют  результаты   измерений   на   нескольких   частотах.
Осуществление   многопараметрового   контроля   упрощается,   если   удаётся
проводить измерения в условиях, когда на результаты  измерений  определяющим
образом  влияет  только  один  из  искомых  параметров.  Такая  ситуация,  в
частности  реализуется,  если   для  измерения  толщины  и   диэлектрической
проницаемости диэлектриков в этом случае применяются измерители,  работающие
на различных  частотных  диапазонах,  например  СВЧ  и  НЧ.  При  проведении
измерений на СВЧ результат зависит как от толщины, так и от  диэлектрической
проницаемости диэлектрика. Если измерения на НЧ проводить  используя  схему,
в которой диэлектрик помещается в зазор между  излучателем  и  металлическим
основанием,  то  результат  измерений  будет  определяться  только  толщиной
диэлектрика и  не  будет  зависеть  от  его  диэлектрической  проницаемости.
Определив таким образом толщину диэлектрика, по её  значению  и  показателям
преобразователя на СВЧ можно определить диэлектрическую проницаемость.
       Было проведено экспериментальное  исследование  зависимости  величины
продетектированного  сигнала  в  автодинном  генераторе  на   диоде   Ганна,
работающем   в   различных   частотных   диапазонах   от    положения    СВЧ
короткозамыкающего поршня. Использовался генератор  волноводной  конструкции
с диодом типа  АА703[1],  помещённым  в  разрыв  металлического  стержневого
держателя. К цепи  питания  диода  Ганна  через  разделительный  конденсатор
параллельно  диоду  был  подключен  низкочастотный  контур.   Частота   СВЧ-
колебаний составляла ~10 ГГц, частота низкочастотных колебаний ~10 МГц.  Для
детектирования низкочастотных колебаний



                     Схема экспериментальной установки.



                                  Рис. 3.1.
использовался диод типа КД503А[2]. Для контроля СВЧ-колебаний  использовался
измеритель мощности  типа  Я2М-66.  Кроме  того,  в  ходе  экспериментальных
исследований регистрировался постоянный ток, протекающий через  диод  Ганна,
по  падению  напряжения  на  резисторе  с  сопротивлением  порядка   1   Ом,
включённом в цепь питания диода Ганна.
       Схема экспериментальной  установки  приведена  на  рисунке  3.1.  Она
включает  в  себя  источник  питания  СВЧ-выключателя  1   для   раздельного
воздействия сигналами СВЧ и  НЧ,  источник  питания  диода  Ганна  2,  схему
обработки информации и  индикации  3,  детекторный  диод  4,  разделительный
конденсатор 5, СВЧ-выключатель 6, диод Ганна 7, конденсатор  низкочастотного
колебательного контура 8  и  катушку  индуктивности  9,  располагающейся  на
поверхности выходного фланца волновода.
       В результате экспериментальных исследований было  обнаружено,  что  в
режиме  многочастотной  генерации  изменение  нагрузки  в   СВЧ-цепи   (т.е.
изменение  положения  короткозамыкающего  поршня)   приводит   к   изменению
сигнала, продетектированному в  НЧ-цепи,  а  изменение  нагрузки  в  НЧ-цепи
(т.е. изменение индуктивности или ёмкости) приводит к  изменению  сигнала  в
СВЧ-цепи. При этом  изменения   продетектированных  в  этих  цепях  сигналов
могут быть как одинакового, так и противоположного знаков.  Как  следует  из
результатов,    приведённых    на    Pис.    3.2,    зависимости    величины
продетектированных  в НЧ- и СВЧ-цепях сигналов DUнч и DIсвч  от  перемещения
короткозамыкающего  поршня  периодичны  и  имеют   локальные   максимумы   и
минимумы. На  этом  же  рисунке  приведена  зависимость  мощности  выходного
сигнала   РCВЧ   СВЧ-   генератора   на   диоде   Ганна    от    перемещения
короткозамыкающего поршня.



 Зависимости величины продетектированных  в НЧ (1) и СВЧ (2) цепях сигналов
          и зависимость мощности выходного сигнала (3) от положения
                         короткозамыкающего поршня.



                                    [pic]



                                  Рис 3.2.

                                 Заключение.

       При выполнении дипломной работы были получены следующие результаты:
       1.  Проведен  анализ  современного   состояния   проблемы   измерения
параметров   материалов   и   структур   с   помощью   эффекта   автодинного
детектирования.
       2.  Построена  теоретическая   модель   многоконтурного   автодинного
генератора на диоде Ганна, разработана и описана эквивалентная схема.
       3. На основе построенной  модели  составлена  программа  для  расчета
параметров многоконтурного генератора на диоде Ганна.
       4. Проведено  компьютерное   моделирование    работы  многоконтурного
автодина на диоде Ганна.
       5. Теоретически и экспериментально исследованы особенности проявления
эффекта автодинного детектирования  в  многоконтурном  генераторе  на  диоде
Ганна с низкочастотным колебательным контуром в  цепи  питания.  Обнаружено,
что  изменение  нагрузки  в  СВЧ-  и  НЧ-цепях  могут   вызывать   изменение
продетектированных  в  этих  цепях   сигналов   как   одинакового,   так   и
противоположного знаков.
       Установлено, что наблюдавшиеся экспериментально локальные максимумы и
минимумы на зависимостях продетектированного сигнала от  изменения  нагрузки
в СВЧ-цепи обусловлены наличием в спектре выходного  сигнала  СВЧ-генератора
на диоде Ганна высших гармоник.
                                 Литература.

1. Альтшулер Ю. Г., Сосунов В. А.,  Усов  Н.  В.  Измерение  малых  амплитуд
  механических  перемещений  с  применением  открытого  СВЧ  резонатора  //
  Известия ВУЗов. - Радиоэлектроника. - 1975. - Т.18. - №10. - С.93-98.
2.   Усанов   Д.А.,   Авдеев   А.А.   Использование   эффекта    автодинного
  детектирования  в  генераторах  на  диодах  Ганна  для  двухпараметрового
  измерения диэлектриков // Дефектоскопия.- 1995. - №4. - С.42-45.
3. Усанов Д.А., Тупикин В.Д.,  Скрипаль  А.В.,  Коротин  Б.Н.  Использование
  эффекта автодинного детектирования в  полупроводниковых  СВЧ  генераторах
  для создания устройств радиоволнового контроля // Дефектоскопия. -  1995.
  - №5. - С.16-20.
4. Зак Е. Когерентные  световые  методы  измерения  параметров  механических
  колебаний // Зарубежная радиоэлектроника. - 1975. - №12. - С. 70-76.
5. Викторов В. А., Лункин Б. В.,  Совлуков  А.  С.  Радиоволновые  измерения
  параметров технологических процессов, - М.: Энергоиздат. - 1989.
6. Коломойцев Ф. Н., Быстряков Н. П., Снежко Е. М., Налча Г. И., Харагай  А.
  С. СВЧ установка для измерения вибраций // Измерительная техника. - 1971.
  - №11. - С. 45-46.
7. Коган И. М., Тамарчак Д. Я., Хотунцев Ю. Л. Автодины  //  Итоги  науки  и
  техники. - Радиоэлектроника. - 1984. - Т.33. - С. 3-175.
8.  Коротов  В.   И.,   Хотунцев   Ю.   Л.   Энергетические   характеристики
  допплеровских автодинов на полупроводниковых приборах //  Радиотехника  и
  электроника. - 1990. - Т.35. - №7. - С. 1514-1517.
9. Хотунцев Ю.Л., Тамарчак Д.Я. Синхронизированные генераторы и автодины  на
  полупроводниковых приборах. М.: Радио и связь, -  1982. - 240 с.
10. Шокли В. Теория электронных полупроводников. Пер. с  англ.  /  под  ред.
  Жузе. - М.: Иностранная литература. - 1953. -С. 558.
11.  Еленский В. Г. Инжекционно - пролетные диоды с проколом базы, BARITT  -
  диоды // Зарубежная радиоэлектроника. - 1977. - №11. - С.98-103.
12.  Усанов Д.А., Вагарин А.Ю., Безменов А.А. Об использовании  детекторного
  эффекта в генераторах на ЛДД для измерения  диэлектричекой  проницаемости
  материалов // Дефектоскопия. - 1981. - №11. - С.106-107.
13.  Усанов Д. А., Горбатов С. С., Семенов А.  А.  Изменение  вида  вольт  -
  амперной характеристики диода Ганна в зависимости от режима его работы на
  СВЧ // Известия ВУЗов. - Радиоэлектроника. - 1991. - Т.34. - №5. - С.107-
  108.
14.  Васильев Д. В., Витель М. Р., Горшенков Ю. Н.  и  др.  Радиотехнические
  цепи и сигналы / под ред. Самойло К. А. - М.: Радио и связь. - 1982.
15. Murayama K., Ohmi T. Static Negative Resistance  in  Highly  Doper  Qunn
  Diodes and Application for Switching and Amplification // Japan. J. Appl.
  Phys.  1973.  V.12. №12.  P.1931.
16.  Эберт К., Эдерер Х. Компьютеры. Применение в химии. Пер. с нем.  -  М.:
  Мир, - 1988. - 416 с.
17.  Усанов  Д.А.,  Вагарин  А.Ю.,  Вениг  С.Б.  Использование  детекторного
  эффекта  в  СВЧ  генераторе  на  диоде  Ганна  для  измерения  параметров
  диэлектриков // Дефектоскопия. - 1985. - №6. - С.78-82.
18.  Усанов  Д.А.,  Скрипаль  А.В.  Эффект  автодинного   детектирования   в
  генераторах на диодах Ганна и его использование для  контроля  толщины  и
  диэлектрической   проницаемости    материалов    /    Изв.    ВУЗов.    -
  Радиоэлектроника. - 1987. - Т.30. - №10. - С.76-77.
19. Усанов Д.А.,  Безменов  А.А.,  Коротин  Б.Н.  Устройство  для  измерения
  толщины диэлектрических плёнок, напыляемых на металл / ПТЭ. - 1986. - №4.
  - С.227-228.
20.  Усанов  Д.А.,   Коротин   Б.Н.   Устройство   для   измерения   толщины
  металлических плёнок, нанесённых на диэлектрическую основу / ПТЭ. - 1985.
  - №1.- С.254.
21. Усанов  Д.А.,  Вагврин  А.Ю.,  Коротин  Б.Н.  Устройство  для  измерения
  параметров диэлектрических материалов. Авт. свид. №1161898. - Бюл. изобр.
  - 1985. - №22. - С.184-185.
22. Усанов Д.А., Тупикин В.Д., Скрипаль  А.В.,  Коротин  Б.Н.  Радиоволновые
  измерители   на   основе    эффекта    автодинного    детектирования    в
  полупроводниковых  СВЧ  генераторах  /  Тез.  докл.  Всесоюзной   научно-
  технической конференции “Оптические, радиоволновые и  тепловые  методы  и
  средства неразрушающего  контроля  качества  промышленной  продукции”.  -
  Саратов: Изд. СГУ. - 1991. - С.4-6.
23. Усанов Д.А., Скрипаль А.В.,  Коротин  Б.Н.,  Лицов  А.А.,  Гришин  В.К.,
  Свирщевский  С.Б.,  Струков  А.З.  Устройство  для  измерения  параметров
  диэлектрических материалов. Авт. свид. №1264109. - Бюлл. изобр. - 1986. -
  №38. - С.138.
24. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Орлов В.Е, Гришин В.К., Левин  М.Н.,  Ефимов
  В.П. Способ измерения амплитуды вибраций осе симметричных объектов.  Авт.
  свид. №1585692. - Бюлл. изобр. - 1990. - №30. - С.204.
25. Корн Г., Корн Т. Справочник  по  математике  для  научных  работников  и
  инженеров. Пер. с амер. / под ред. Арамаковича И. Г. - М.:Наука. -  1973.
  - 831 с.
26.  Будак Б. М., Фомин С. В. Кратные интегралы и ряды. - М.:Наука. -  1965.
  - 608 с.
27.  Маккракен Д., Дорн У. Численные методы и программирование на  ФОРТРАНе.
  Пер. с англ. / под ред. Наймарка Б. М. - М.:Мир. - 1977. - 584 с.
  Приложение. Текст программы для моделирования процессов в многоконтурном
                         генераторе на диоде Ганна.

{$A+,B-,D-,E-,F-,G-,I+,L+,N+,O-,P-,Q-,R-,S+,T-,V+,X+}

program gist_f3;

uses  crt,graph,AN;
      label 1,2;
const
        n=15;

        q1=1.6e-19;
        n123=1e21;     c2=0.03e-12;
        s123=1e-8;     c3=0.3e-12;
        mm1=0.6;       c4=0.8e-12;
        Lg=1e-5;       c5=10e-12; { отсечение НЧ цепи }
        Eb=4e5;        c6=1e-6;
        T10=300.0;     c7=15e-12;
        r1=0.01;       l2=0.2e-9;
        r3=1;          l3=0.6e-9;
        r4=0.0005;     l4=0.01e-9; { крутим }
        r5=100;        l5=100e-9;
        Eds=3.8;       l6=35e-9;
                       l7=0.12e-9;

        ll0=0.03; {sm}
        llk=0.046;     maxpoint=1000000000;
        z0=39.43e3;

Type        FL=EXTENDED;
Type  ry=array[1..1100]of  FL;
Type  tt=array[1..N]of FL;

var   sign,g1,sign1,sign2,sign3:ry;
      oldy1,oldy:array[1..10] of integer;
      K1,y,f,w:tt;

      delta_i,frequency,old_f,old_cur,di,oldc1,oldc2,c1,l1,
sign0,d_visir,bn,iv1,iv11,iv12,x,h,vp1,smax,f0,s0,Vs,Vs1,    y1,s1,ppp:FL;

      mark,count,fcount,point,deltax,fsign,gd,oldx,oldx1,dh,dj,
      visir_1,visir_2,visir_3,visir_4,k,aaa,i,ii,iii,phas_x,
phas_y:integer;

      round,fpoint,iii1,loop:longint;

     visir_f,visir_f1,visir_s,power,size_x,size_y:real;

      c:char;
      P: Pointer;
      Size: Word;
      s:string;


Procedure current;
var U:real;       { BAX }
begin
      Vs:=eds/(Eb*Lg);
     Vs1:=Vs*Vs*Vs;
     Vs:=(1+0.265*Vs1/(1-T10*5.3E-4))/(1+Vs1*Vs);
     Vs:=1.3E7*Eds*Vs/T10;
     if y[3]<3.3 then u:=y[3];
     if y[3]>3.6 then u:=y[3]+2
     else begin
            if f[3]>0 then u:=y[3]
            else u:=y[3]+2;
     end;
     iv12:=sqr(sqr(u/eb/Lg));
     iv11:=mm1*u/Lg+vs*iv12;
      iv1:=q1*n123*s123*iv11/(1+iv12);
end;

procedure kzp;           { КЗП }
var ll2:FL;
begin
      l1:=0.2e-9;
      c1:=0.1e-12;

      llv:=ll0/sqrt(1-sqr(ll0/llk));

      z:=z0*Sin(6.28*lll/llv)/Cos(6.28*lll/llv);

      if z<0 then begin
            ll2:=abs(z)/6.28e10;
            l1:=l1*ll2/(l1+ll2);
      end
      else c1:=c1+1/(z*6.28e10);
}
end;

Procedure anna(y:tt; var f1:tt);
begin
      current;

      f[1]:=(y[6]-y[7]-y[12])/c5;      { Uag }
      f[2]:=(y[7]-y[8]-y[9])/c4;       { Ubg }
      f[3]:=(y[8]-iv1)/c3;                   { Ucc'}
      f[4]:=(y[9]-y[4]*r1-y[10])/c1;         { Udg }
      f[5]:=0;                               { Ueg }
      f[6]:=(eds-y[1]-y[6]*r4)/l1;           { i1  }
      f[7]:=(y[1]-y[2])/l4;                  { i2  }
      f[8]:=(y[2]-y[3]-y[8]*r3)/l3;          { i7  }
      f[9]:=(y[2]-y[11]-y[4])/l2;            { i6  }
      f[10]:=y[4]/l1;                    { iL1 }
      f[11]:=y[9]/c2;                    { Uc2 }
      f[12]:=(y[1]-y[13]-y[14])/L7;      { i3' }
      f[13]:=y[12]/c6;                   { Uc6 }
      f[14]:=(y[12]-y[15]-y[14]/r5)/c7;  { Ukg }
      f[15]:=y[14]/L6;                   { iL6 }
end;

procedure an2;   { spector }
begin
      XMIN:=0;XMAX:=40;YMIN:=0;YMAX:=100;
      YGMIN:=25;YGMAX:=200;XGMIN:=350;XGMAX:=630;
      nx:=4;ny:=5;
      setcolor(7);
      OutTextxy(XGMIN,YGMIN-10,'Спектр тока на диоде');
      OutTextxy(XGMAX-50,YGMAX+20,'f,GHz.');
      setcolor(15);
      moveto(xgmin,ygmax);
end;

procedure an3;   { u,i }
begin
      XMIN:=0;XMAX:=4;YMIN:=-4;YMAX:=10;
      YGMIN:=240;YGMAX:=420;XGMIN:=50;XGMAX:=630;
      nx:=8;ny:=7;
      setcolor(7);
      OutTextxy(XGMIN,YGMIN-10,'i7-green, Uag-magenta');
      OutTextxy(XGMAX-50,YGMAX+20,'t, ns.');
      setcolor(15);
end;

procedure an4;    { phasa i7 }
begin
      XMIN:=-4;XMAX:=8;YMIN:=-15;YMAX:=5;
      YGMIN:=25;YGMAX:=200;XGMIN:=50;XGMAX:=320;
      nx:=1;ny:=1;
      setcolor(7);
      OutTextxy(XGMIN,YGMIN-10,'di7/dt Фаз.портрет тока на   диоде');
      OutTextxy(XGMAX-50,YGMAX+20,'i7');
      setcolor(15);
end;

procedure Result; { вычисление и вывод отношения частот }
begin
      if (visir_f>=visir_f1) then
     begin
            if (visir_f1<>0) then
          begin
                setcolor(0);
                 outtextxy(540,75,'___________');
                 setcolor(13);
               line(540,70,620,70);
                 str((visir_f/visir_f1):5:3,s);
                 outtextxy(540,75,s);
           end;
      end
      else begin
                 if (visir_f<>0) then
               begin
                    setcolor(0);
                       outtextxy(540,75,'___________');
                 setcolor(13);
                 str((visir_f1/visir_f):5:3,s);
                       outtextxy(540,75,s);
                end;
       end;
end;

procedure v12; { вывод информации физиров 1 и 2 }
begin
      d_visir:=1e-9*abs(visir_2-visir_1)*(xmax-xmin)/(xgmax- xgmin);

      setcolor(0);
      outtextxy(540,255,'___________');
      outtextxy(540,35,'___________');

      setcolor(15);

     if(d_visir<>0) then begin
            an2;
      line(trunc(visir_s),ygmin,trunc(visir_s),ygmax);
          visir_s:=xgmax-trunc((xmax-1/(d_visir*1e9))*(xgmax-
xgmin)/(xmax-xmin));
            line(trunc(visir_s),ygmin,trunc(visir_s),ygmax);
            str((1e-9/d_visir):5:3,s);
            outtextxy(540,35,s+' GHz');

     end;

     str(d_visir*1e9:5:4,s);
     outtextxy(540,255,s+' ns');

end;

BEGIN
      oldc1:=0;
      oldc2:=0;
      gd:=0;

      InitGraph(gd,gm,'E:\tp-7\bgi');
      an2; scal;
      an4; scal;
      an3; scal;

        setcolor(11);
         current;
        kzp;

{ Начальные условия }

        dh:=4;
        dj:=2;
        x:=0;
        h:=8e-13;
        y[1]:=eds;
        w[1]:=eds;
        y[3]:=eds;    y[6]:=iv1;
        w[3]:=eds;    w[6]:=iv1;
        y[2]:=eds;    y[7]:=iv1;
        w[2]:=eds;    w[7]:=iv1;
        y[5]:=eds;    y[8]:=iv1;
        w[5]:=eds;    w[8]:=iv1;
        y[4]:=eds;    y[6]:=iv1;
        w[4]:=eds;    w[6]:=iv1;
        y[11]:=eds;   y[10]:=0;
        y[9]:=iv1;    w[9]:=iv1;
        w[11]:=eds;   w[10]:=0;
        y[12]:=0;     w[12]:=y[12];
        y[13]:=eds;   w[13]:=y[13];
        y[14]:=0;     w[14]:=y[14];
        y[15]:=0;     w[15]:=y[15];

        loop:=1;             { номеp pазвеpтки тока      }
        phas_x:=0; phas_y:=0; { сдвиг фазового поpтpета   }
        size_x:=1;size_y:=1;  { масштаб фазового портрета }

      an2;
      visir_s:=800;
      visir_3:=xgmin;
      visir_f:=0;
     visir_4:=xgmin;
      visir_f1:=0;
     an3;
      visir_1:=xgmin;
      visir_2:=xgmin; { визиры }
      count:=1;
      mark:=0;
      round:=0;
     old_cur:=iv1;
      fcount:=0;
      fsign:=1;
      fpoint:=1;
      frequency:=1e10;
      old_f:=1e10;

     Smax:=0;
     power:=0;

     oldx:=xgmax-trunc((xmax-0)*(xgmax-xgmin)/(xmax-xmin));
     for aaa:=1 to 10 do
          oldy[aaa]:=ygmin-trunc((ymax-y[8]*10)*(ygmin-
ygmax)/(ymax-ymin));

{ Рунге-Кутт }

        for iii1:=-249 to maxpoint do begin
              for iii:=0 to 4 do begin
                   anna(y,f);
                   for k:=1 to n do begin
                       K1[k]:=f[k]*h;
                       y[k]:=w[k]+h*f[k]/2;
                   end;
                   x:=x+h/2;
                   anna(y,f);
                   for k:=1 to n do  begin
                       K1[k]:=K1[k]+2*f[k]*h;
                       y[k]:=w[k]+f[k]*h/2;
                   end;
                   anna(y,f);
                   for k:=1 to n do begin
                       K1[k]:=K1[k]+2*f[k]*h;
                       y[k]:=w[k]+f[k]*h;
                   end;
                   x:=x+h/2;
                   anna(y,f);
                   for k:=1 to n do begin
                       y[k]:=w[k]+(K1[k]+f[k]*h)/6;
                       w[k]:=y[k];
                   end;
        end;

{ вычисление мощности }

      power:=power+y[8]*y[2];

{ вычисление частоты по изменению знака производной }

        if fsign > 0 then begin
                 if y[8]-old_cur <= 0 then begin
                 if fcount = 0 then fpoint:=iii1;
                       fcount:=fcount+1;
                 fsign:=-1;
                 end;
        end
            else begin
               if y[8]-old_cur >= 0 then begin
                 if fcount = 0 then fpoint:=iii1;
                       fcount:=fcount+1;
                    fsign:=1;
                end;
        end;
        old_cur:=y[8];

            if fcount = 15 then begin { Частота сигнала }
               fcount:=1;
               mark:=1;
                 old_f:=frequency;
                 frequency:=(iii1-fpoint)/(h*4.2e3 * 5);
               fpoint:=iii1;

               power:=power *h*frequency/5;
               str(power:5:4,s);
               power:=0;

               setcolor(0);
      outtextxy(250,460,'                     ');

               setcolor(11);
               outtextxy(250,460,'Puhf = '+s+' W');
        end;


{ вывод графиков токов и напряжений }
       if(iii1>0) then begin
                an3;
                if(iii1=loop*1000) then begin
                       loop:=loop+1;
                       setfillstyle(0,0);
                    bar(xgmin+1,ygmin+1,xgmax-1,ygmax-1);
                    scal;

                       setwritemode(XORput);
                    setcolor(15);
                    line(visir_1,ygmin,visir_1,ygmax);
                    line(visir_2,ygmin,visir_2,ygmax);
                    setwritemode(COPYput);
                       str(d_visir*1e9:5:4,s);
                       outtextxy(540,255,s+' ns');

                    round:=round+1;
                    setcolor(0);
                       outtextxy(50,460,'                 ');
                      str(round*4:6,s);
                    setcolor(11);
                 outtextxy(50,460,'time = '+s+' ns+');

                       oldx:=xgmax-trunc((xmax-0)*(xgmax-
            xgmin)/(xmax-xmin));
                       for aaa:=1 to 10 do
                            oldy[aaa]:=ygmin-trunc((ymax-
                 y[8]*10)*(ygmin-ygmax)/(ymax-ymin));
               end;

               bn:=x*1e9;
               y1:=y[1]-1;
               xg:=xgmax-trunc((xmax-bn)*(xgmax-xgmin)/(xmax-
xmin));
               xg:=xg-145-580*(loop-1);
               yg:=ygmin-trunc((ymax-y[8]*10)*(ygmin-
ygmax)/(ymax-ymin));
               setcolor(10);
               line(oldx,oldy[1],xg,yg);
               oldy[1]:=ygmin-trunc((ymax-y[8]*10)*(ygmin-
ygmax)/(ymax-ymin));

{              yg:=ygmin-trunc((ymax-frequency/1e10)*(ygmin-
ygmax)/(ymax-ymin));
               setcolor(14);
               line(oldx,oldy[2],xg,yg);
               oldy[2]:=ygmin-trunc((ymax-
frequency/1e10)*(ygmin-ygmax)/(ymax-ymin));
}
               yg:=ygmin-trunc((ymax-y1)*(ygmin-ygmax)/(ymax-
ymin));
               setcolor(13);
               line(oldx,oldy[3],xg,yg);
               oldy[3]:=ygmin-trunc((ymax-y1)*(ygmin-
ygmax)/(ymax-ymin));
               oldx:=xg;
      end;

{ phas. portret }
        if(iii1>0) then begin
                 an4;
                 di:=(y[8]-oldc1)*50*size_y;
                 yg:=ygmax-trunc((ymax-di)*(ygmax-ygmin)/(ymax-
ymin));
               xg:=xgmin-trunc((xmax-y[8]*15*size_x)*(xgmin-
xgmax)/(xmax-xmin));
               putpixel(xg+phas_x,yg+phas_y,10);
               oldc1:=y[8];


               if(iii1<=500) then begin
                       Smax:=Smax+y[8];
                            sign[iii1]:=y[8];
               end
               else begin
                        Smax:=Smax-sign[1]+y[8];
                        for i:=1 to 499 do begin
                            sign[i]:=sign[i+1];
               end;
               sign[500]:=y[8];
            end;
        end;

      if(iii1>249) then begin
{ control circle }
                 if (mark=1) then begin
                       mark:=0;
                       setcolor(14);
                        circle(xg+phas_x,yg+phas_y,3);
                        setcolor(10);
                 end;
      end;


{ управление экраном }

      if keypressed=true then begin
            c:=readkey;
         case c of
{ пеpемещение фаз. поpepета }
                 '1': begin
                            an4;
                            setfillstyle(0,0);
                       bar(xgmin+1,ygmin+1,xgmax-1,ygmax-1);
                 end;

                    '4': begin
                            phas_x:=phas_x-10;
                         an4;
                            Size := ImageSize(xgmin+1, ygmin+1,
            xgmax-1, ygmax-1);
                            GetMem(P, Size);
                            GetImage(xgmin+1, ygmin+1, xgmax-1,
            ygmax-1, P^);
                            setfillstyle(0,0);
                         bar(xgmin+1,ygmin+1,xgmax-1,ygmax-1);
                            PutImage(xgmin+1-10, ygmin+1, P^,
                 NormalPut);
                         FreeMem(P, Size);
                         scal;
                    end;
                    '6': begin
                         phas_x:=phas_x+10;
                         an4;
                            Size := ImageSize(xgmin+1, ygmin+1,
            xgmax-1, ygmax-1);
                            GetMem(P, Size);
                            GetImage(xgmin+1, ygmin+1, xgmax-1,
            ygmax-1, P^);
                            setfillstyle(0,0);
                         bar(xgmin+1,ygmin+1,xgmax-1,ygmax-1);
                            PutImage(xgmin+1+10, ygmin+1, P^,
                 NormalPut);
                         FreeMem(P, Size);
                         scal;
                    end;
                    '2': begin
                         phas_y:=phas_y+10;
                         an4;
                            Size := ImageSize(xgmin+1, ygmin+1,
            xgmax-1, ygmax-1);
                            GetMem(P, Size);
                            GetImage(xgmin+1, ygmin+1, xgmax-1,
            ygmax-1, P^);
                            setfillstyle(0,0);
                         bar(xgmin+1,ygmin+1,xgmax-1,ygmax-1);
                            PutImage(xgmin+1, ygmin+1+10, P^,
                 NormalPut);
                         FreeMem(P, Size);
                         scal;
                   end;
                   '8': begin
                         phas_y:=phas_y-10;
                         an4;
                            Size := ImageSize(xgmin+1, ygmin+1,
            xgmax-1, ygmax-1);
                            GetMem(P, Size);
                            GetImage(xgmin+1, ygmin+1, xgmax-1,
            ygmax-1, P^);
                            setfillstyle(0,0);
                         bar(xgmin+1,ygmin+1,xgmax-1,ygmax-1);
                            PutImage(xgmin+1, ygmin+1-10, P^,
                 NormalPut);
                         FreeMem(P, Size);
                         scal;
                   end;
{ пеpеход на вычисление спектpа }
                       's': begin
                            goto 1;
                 end;
{ масштаб фаз. поpтpета }
                       '+': begin
                            an4;
                            setfillstyle(0,0);
                          bar(xgmin+1,ygmin+1,xgmax-1,ygmax-1);
                         size_x:=size_x+0.1;
                         size_y:=size_y+0.1;
                    end;
                       '-': begin
                            an4;
                            setfillstyle(0,0);
                            bar(xgmin+1,ygmin+1,xgmax-1,ygmax-1);
                            size_x:=size_x-0.1;
                            size_y:=size_y-0.1;
                    end;

               end;
2:       end;
end;


{ спектр }

1:    SETCOLOR(15);
        an2;
        f0:=0;
        Smax:=0;
        sign0:=0;
        setcolor(15);
        for k:=1 to 200 do begin
            s0:=0;s1:=0;
            FOR   i:=1 to 500  do begin
                  s0:=s0+(sign[i]-sign0)*cos(f0*i*6.28e-9/250);
                  s1:=s1+(sign[i]-sign0)*sin(f0*i*6.28e-9/250);
            end;
            if k=1 then begin  sign0:=s0/500; s0:=0;  end;
            f0:=f0+2e8;
            g1[k]:=s0*s0+s1*s1;
            if g1[k]>Smax then Smax:=g1[k];
        end;
        ppp:=s0*s0+s1*s1;
        f0:=0;

{ очистка поля и перерисовка визиров и цифр }

      setfillstyle(0,0);
     bar(xgmin+1,ygmin+1,xgmax-1,ygmax-1);
      scal;

     setwritemode(XORput);
     if(d_visir<>0) then begin
            line(trunc(visir_s),ygmin,trunc(visir_s),ygmax);
            str((1e-9/d_visir):5:3,s);
            outtextxy(540,35,s+' GHz');
     end;
            line(visir_3,ygmin,visir_3,ygmax);
            setcolor(14);
            line(visir_4,ygmin,visir_4,ygmax);
            setwritemode(COPYput);
            setcolor(11);
            str(visir_f:5:3,s);
            outtextxy(540,50,s+' GHz');
            setcolor(14);
            str(visir_f1:5:3,s);
            outtextxy(540,60,s+' GHz');

            Result;
{ рисование спектра }
            moveto(xgmin,ygmax);setcolor(10);
            for k:=1 to 200 do begin
          xg:=xgmax-trunc((xmax-f0/1e9)*(xgmax-xgmin)/(xmax-       xmin));
          yg:=ygmin-trunc((ymax-100*g1[k]/SMAX)*(ygmin-
ygmax)/(ymax-ymin));
          lineto(xg,yg);
          f0:=f0+2e8;
    end;

{ конец спектра }

      repeat
            c:=readkey;
                case c of
{ перемещение визиров }
                 '9': begin
                            an3;
                            setwritemode(XORput);
                            setcolor(15);

            line(visir_1,ygmin,visir_1,ygmax);
                            visir_1:=visir_1+1;

            line(visir_1,ygmin,visir_1,ygmax);

                         v12;
                         setwritemode(COPYput);
                 end;
                 '7': begin
                            an3;
                            setwritemode(XORput);
                         setcolor(15);

            line(visir_1,ygmin,visir_1,ygmax);
                            visir_1:=visir_1-1;

            line(visir_1,ygmin,visir_1,ygmax);

                         v12;
                         setwritemode(COPYput);
                 end;
                 '6': begin
                            an3;
                            setwritemode(XORput);
                         setcolor(15);

            line(visir_2,ygmin,visir_2,ygmax);
                            visir_2:=visir_2+1;

            line(visir_2,ygmin,visir_2,ygmax);

                         v12;
                         setwritemode(COPYput);
                 end;
                 '4': begin
                            an3;
                            setwritemode(XORput);
                         setcolor(15);

            line(visir_2,ygmin,visir_2,ygmax);
                            visir_2:=visir_2-1;

            line(visir_2,ygmin,visir_2,ygmax);

                         v12;
                         setwritemode(COPYput);
                 end;
                 '3': begin
                            an2;
                            setwritemode(XORput);
                         setcolor(11);

            line(visir_3,ygmin,visir_3,ygmax);
                            visir_3:=visir_3+1;

            line(visir_3,ygmin,visir_3,ygmax);
                            visir_f:=(visir_3-xgmin)*(xmax-
            xmin)/(xgmax-xgmin);

                           setcolor(0);
                            outtextxy(540,50,'___________');

                            setcolor(11);
                       str(visir_f:5:3,s);
                       outtextxy(540,50,s+' GHz');

                         setwritemode(COPYput);
                         Result;
                 end;
                 '1': begin
                            an2;
                            setwritemode(XORput);
                            setcolor(11);

            line(visir_3,ygmin,visir_3,ygmax);
                            visir_3:=visir_3-1;

            line(visir_3,ygmin,visir_3,ygmax);
                            visir_f:=(visir_3-xgmin)*(xmax-
            xmin)/(xgmax-xgmin);

                            setcolor(0);
                            outtextxy(540,50,'___________');

                            setcolor(11);
                       str(visir_f:5:3,s);
                       outtextxy(540,50,s+' GHz');

                         setwritemode(COPYput);
                         Result;

                 end;
                 '.': begin
                            an2;
                            setwritemode(XORput);
                            setcolor(14);

            line(visir_4,ygmin,visir_4,ygmax);
                            visir_4:=visir_4+1;

            line(visir_4,ygmin,visir_4,ygmax);
                            visir_f1:=(visir_4-xgmin)*(xmax-
            xmin)/(xgmax-xgmin);

                            setcolor(0);
                            outtextxy(540,60,'___________');

                           setcolor(14);
                       str(visir_f1:5:3,s);
                       outtextxy(540,60,s+' GHz');

                         setwritemode(COPYput);
                         Result;

                 end;
                 '0': begin
                            an2;
                            setwritemode(XORput);
                            setcolor(14);

            line(visir_4,ygmin,visir_4,ygmax);
                            visir_4:=visir_4-1;

            line(visir_4,ygmin,visir_4,ygmax);
                            visir_f1:=(visir_4-xgmin)*(xmax-
            xmin)/(xgmax-xgmin);

                           setcolor(0);
                            outtextxy(540,60,'___________');

                           setcolor(14);
                       str(visir_f1:5:3,s);
                       outtextxy(540,60,s+' GHz');

                         setwritemode(COPYput);
                         Result;

                 end;
                       ' ':begin
                                  goto 2;
                        end;
                end;
        until (c='q');
end. { -= EOF =- }



       В заключении  хочу  выразить  благодарность  доценту  кафедры  физики
твёрдого   тела    Саратовского    госуниверситета    Скрипалю    Александру
Владимировичу и аспиранту той же кафедры  Бабаяну  Андрею  Владимировичу  за
оказанную помощь и внимательное отношение к выполнению дипломной работы.

-----------------------
[1] Справочная информация: PВЫХ=10 мВт, IПИК=270 мА, RПОТ=3-20 Ом., L=1.7
                     нГн., UПСТ=8.5 В., f=13 ГГц.
[2] Справочная информация: UОБР=30 В., IОБР=10 мкА., UПР=2.5 В.,
                     IПР/ИМП=0.02/0.2 А., f=350 МГц.

-----------------------
4

5

2

1

3

1

2

3

4

5

6

7

8

9