Трехпараметрический генераторный датчик
Рассмотрена возможность построения трехпараметрического радиочастотного датчика. Разработана математическая модель, которая описывает взаимосвязь параметров датчика с параметрами первичных измерительных преобразователей. Исследованы основные зависимости параметров датчика, его функция преобразования...
Gespeichert in:
| Datum: | 2014 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2014
|
| Schriftenreihe: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70567 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Трехпараметрический генераторный датчик / Н.А. Филинюк, Л.Б. Лищинская, О.О. Лазарев, Я.С. Ткачук // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 4. — С. 21-27. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-70567 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-705672017-04-10T13:51:48Z Трехпараметрический генераторный датчик Филинюк, Н.А. Лищинская, Л.Б. Лазарев, О.О. Ткачук, Я.С. Сенсоэлектроника Рассмотрена возможность построения трехпараметрического радиочастотного датчика. Разработана математическая модель, которая описывает взаимосвязь параметров датчика с параметрами первичных измерительных преобразователей. Исследованы основные зависимости параметров датчика, его функция преобразования и чувствительность. Результаты исследований и адекватность математической модели проверены экспериментальным путем. У роботі розглядається можливість побудови трипараметричного радіочастотного датчика. Розроблено математичну модель датчика, яка описує взаємозв'язок параметрів датчика з параметрами первинних вимірювальних перетворювачів. Досліджено основні залежності параметрів датчика, його функція перетворення і чутливість. Результати досліджень і адекватність математичної моделі перевірено експериментальним шляхом. Considering ways of designing RF sensors, we study the possibility of constructing a three-parameter microwave radio frequency range sensor, which is based on a two-stage three-parameter generalized immitance convertor (GIC). Resistive, inductive and capacitive PT are used as sensing elements. A mathematical model of the sensor, which describes the relation of the sensor parameters to the parameters of GIC and PT was developed. The basic parameters of the sensor, its transfer function and sensitivity were studied. It is shown that the maximum value of the power generated signal will be observed at a frequency of 175 MHz, and the frequency ranges depending on the parameters of the PT will be different. Research results and adequacy of the mathematical model were verified by the experiment. 2014 Article Трехпараметрический генераторный датчик / Н.А. Филинюк, Л.Б. Лищинская, О.О. Лазарев, Я.С. Ткачук // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 4. — С. 21-27. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2014.4.21 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70567 681.586.772 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Сенсоэлектроника Сенсоэлектроника |
| spellingShingle |
Сенсоэлектроника Сенсоэлектроника Филинюк, Н.А. Лищинская, Л.Б. Лазарев, О.О. Ткачук, Я.С. Трехпараметрический генераторный датчик Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Рассмотрена возможность построения трехпараметрического радиочастотного датчика. Разработана математическая модель, которая описывает взаимосвязь параметров датчика с параметрами первичных измерительных преобразователей. Исследованы основные зависимости параметров датчика, его функция преобразования и чувствительность. Результаты исследований и адекватность математической модели проверены экспериментальным путем. |
| format |
Article |
| author |
Филинюк, Н.А. Лищинская, Л.Б. Лазарев, О.О. Ткачук, Я.С. |
| author_facet |
Филинюк, Н.А. Лищинская, Л.Б. Лазарев, О.О. Ткачук, Я.С. |
| author_sort |
Филинюк, Н.А. |
| title |
Трехпараметрический генераторный датчик |
| title_short |
Трехпараметрический генераторный датчик |
| title_full |
Трехпараметрический генераторный датчик |
| title_fullStr |
Трехпараметрический генераторный датчик |
| title_full_unstemmed |
Трехпараметрический генераторный датчик |
| title_sort |
трехпараметрический генераторный датчик |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Сенсоэлектроника |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70567 |
| citation_txt |
Трехпараметрический генераторный датчик / Н.А. Филинюк, Л.Б. Лищинская, О.О. Лазарев, Я.С. Ткачук // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 4. — С. 21-27. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT filinûkna trehparametričeskijgeneratornyjdatčik AT liŝinskaâlb trehparametričeskijgeneratornyjdatčik AT lazarevoo trehparametričeskijgeneratornyjdatčik AT tkačukâs trehparametričeskijgeneratornyjdatčik |
| first_indexed |
2025-07-05T19:45:50Z |
| last_indexed |
2025-07-05T19:45:50Z |
| _version_ |
1836837503967952896 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 4
21
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ISSN 2225-5818
ÓÄÊ 681.586.772
Ä. ò. í. Н. А. ФИЛИНЮК, к. ò. í. Л. Б. ЛИЩИНСКАЯ, к. ò. í. О. О. ЛАЗАРЕВ, Я. С. ТКАЧУК
Óêðàèíà, Вèííèцêèé íàцèîíàëьíыé òåõíèчåñêèé óíèâåðñèòåò
E-mail: rozhkova.yana@gmail.com
ÒРЕХПАРАМЕÒРИЧЕСÊИЙ ГЕНЕРАÒОРНЫЙ
ÄАÒЧИÊ
Гåíåðàòîðíыå дàòчèêè îбåñïåчèâàюò âîзмîж-
íîñòь дèñòàíцèîííîãî ïîëóчåíèÿ èíфîðмàцèè,
à òàêжå ïðîñòîòó åå ïðåîбðàзîâàíèÿ â цèфðî-
âóю фîðмó [1]. Обычíî ýòî îдíîïàðàмåòðèчå-
ñêèå дàòчèêè, îбðàзîâàííыå êîмбèíàцèåé ïåð-
âèчíîãî èзмåðèòåëьíîãî ïðåîбðàзîâàòåëÿ (ПÈП)
è ãåíåðàòîðà ãàðмîíèчåñêèõ êîëåбàíèé (ñм., íà-
ïðèмåð, [2]). Òàêжå èмåюò мåñòî ðàзðàбîòêè
мíîãîïàðàмåòðèчåñêèõ ðàдèîчàñòîòíыõ дàòчè-
êîâ, â чàñòíîñòè мóëьòèфóíêцèîíàëьíыé ñåí-
ñîð дëÿ èзмåðåíèÿ дâóõ îðòîãîíàëьíыõ ïðîåê-
цèé âåêòîðà èíдóêцèè мàãíèòíîãî ïîëÿ è òåм-
ïåðàòóðы [3]; бåñïðîâîдíàÿ ñåíñîðíàÿ ïëàòфîð-
мà WISP [4], ðàзëèчíыå òåðмîðåãóëÿòîðы [5] è
ò. д. Òàêèå дàòчèêè èмåюò дîñòàòîчíî ñëîжíóю
êîíñòðóêцèю, дîðîãîñòîÿщèå ýëåмåíòы è âыñî-
êîå ýíåðãîïîòðåбëåíèå. Äâóõïàðàмåòðèчåñêèå
дàòчèêè íå ïîëóчèëè шèðîêîãî ïðèмåíåíèÿ è
ïî òîé ïðèчèíå, чòî ïðè èõ ðåàëèзàцèè âîзíè-
êàåò ïðîбëåмà íåîдíîзíàчíîñòè âыõîдíîãî ñèã-
íàëà ïðè èзмåðåíèè ïàðàмåòðîâ ПИП. Пîýòîмó
ñ èõ ïîмîщью ðåшàюòñÿ ñïåцèфèчåñêèå зàдàчè,
òàêèå êàê, íàïðèмåð, ïîâышåíèå чóâñòâèòåëь-
íîñòè дàòчèêà зà ñчåò èñïîëьзîâàíèÿ дâóõ èдåí-
òèчíыõ ПИП [6] èëè êîãдà âòîðîé ПИП ðàбî-
òàåò â ðåжèмå êîмïåíñàцèè дåñòàбèëèзèðóющå-
ãî фàêòîðà [7]. Одíèм èз ðåшåíèé óêàзàííîé
ïðîбëåмы ÿâëÿåòñÿ ïîñòðîåíèå мíîãîфóíêцèî-
íàëьíыõ èзмåðèòåëьíыõ ïðåîбðàзîâàòåëåé [8],
èñïîëьзóющèõ мíîãîêàíàëьíыå ñèñòåмы èëè ñè-
ñòåмы êîммóòàцèè, чòî óñëîжíÿåò дàòчèê è дëÿ
ðàдèîчàñòîòíыõ дàòчèêîâ ÿâëÿåòñÿ íåýффåêòèâ-
íым. Òåм íå мåíåå, ïðîбëåмà ñîздàíèÿ мèíèà-
òюðíыõ, ýêîíîмèчíыõ мíîãîïàðàмåòðèчåñêèõ
ðàдèîчàñòîòíыõ дàòчèêîâ дëÿ ðàзíыõ îòðàñëåé
íàóêè è ïðîèзâîдñòâà îñòàåòñÿ àêòóàëьíîé.
Цåëью íàñòîÿщèõ èññëåдîâàíèé ÿâëÿåòñÿ ïî-
ñòðîåíèå òðåõïàðàмåòðèчåñêîãî ðàдèîчàñòîòíîãî
Рассмоòреíа возможíосòь посòроеíия òрехпарамеòрического радиочасòоòíого даòчика.
Разрабоòаíа маòемаòическая модель, коòорая описываеò взаимосвязь парамеòров даòчика с па-
рамеòрами первичíых измериòельíых преобразоваòелей. Исследоваíы осíовíые зависимосòи па-
рамеòров даòчика, его фуíкция преобразоваíия и чувсòвиòельíосòь. Резульòаòы исследоваíий и
адекваòíосòь маòемаòической модели провереíы эксперимеíòальíым пуòем.
Клþчевые слова: радиочасòоòíый даòчик, обобщеííый преобразоваòель иммиòаíса, полевой òраí-
зисòор.
дàòчèêà СВЧ-дèàïàзîíà мàëыõ ðàзмåðîâ è ïðî-
ñòîé êîíñòðóêцèè, èмåющåãî íèзêóю ñòîèмîñòь
è ýíåðãîïîòðåбëåíèå.
Ñхемотехническое обоснование
В îñíîâó ïîñòðîåíèÿ дàòчèêà ïîëîжåí дâóõ-
êàñêàдíыé òðåõïàðàмåòðèчåñêèé îбîбщåííыé
ïðåîбðàзîâàòåëь èммèòàíñà (ÎПÈ) (рис. 1, а)
[9]. В ñîîòâåòñòâèè ñ òåîðèåé ñèíòåзà ãåíåðà-
òîðíыõ дàòчèêîâ íà îñíîâå ОПИ [7], ïðåîбðà-
зîâàííыé àдмèòòàíñ ОПИ
Yâыõ=F([y(1)], [y(2)], ZГ1, ZГ2, ZГ3)=
=Re(Yâыõ)+j•Im(Yâыõ) (1)
дîëжåí ñîîòâåòñòâîâàòь òðåбîâàíèÿм
Re(Yâыõ)<0; (2)
Im(Yâыõ)<0, (3)
ãдå [y(1)], [y(2)] — мàòðèцы ïðîâîдèмîñòè ïåðâîãî
è âòîðîãî êàñêàдîâ ОПИ;
ZГ1, ZГ2, ZГ3 — ïðåîбðàзóåмыå èмïåдàíñы ПИП.
Êàê ñëåдóåò èз (1), âыïîëíåíèå óñëîâèé (2)
è (3) зàâèñèò îò õàðàêòåðà ïðåîбðàзóåмыõ èмïå-
дàíñîâ è ïàðàмåòðîâ àдмèòòàíñíыõ мàòðèц ïåð-
âîãî è âòîðîãî êàñêàдîâ ОПИ.
Еñëè óчåñòь, чòî ñðåдè ñîâðåмåííыõ ПИП
íàèбîëåå шèðîêóю ãðóïïó îбðàзóюò èммèòàíñ-
íыå RLC-ПИП, âîзíèêàåò зàдàчà ïîñòðîåíèÿ ãå-
íåðàòîðíîãî дàòчèêà ñ èñïîëьзîâàíèåм èíдóê-
òèâíîãî, åмêîñòíîãî è ðåзèñòèâíîãî ПИП, èм-
ïåдàíñ êîòîðыõ (ZГ1... ZГ3) зàâèñèò îò ñîîòâåò-
ñòâóющèõ фèзèчåñêèõ âîзмóщåíèé (F1... F3).
В êàчåñòâå ïåðâîãî è âòîðîãî êàñêàдîâ èñ-
ïîëьзóюòñÿ àêòèâíыå чåòыðåõïîëюñíèêè íà
DOI: 10.15222/TKEA2014.4.21
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 4
22
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ISSN 2225-5818
îñíîâå ïîëåâыõ òðàíзèñòîðîâ (ПÒ), чòî îбå-
ñïåчèâàåò òåõíîëîãèчíîñòь, íèзêóю ñòîèмîñòь
è шèðîêèé дèàïàзîí ðàбîчèõ чàñòîò ñèíòåзèðî-
âàííîãî дàòчèêà.
Пîñëå îбîñíîâàíèÿ ïåðâèчíыõ òðåбîâàíèé ê
ПИП è êàñêàдàм ОПИ íåîбõîдèмî îïðåдåëèòь
ñõåмó âêëючåíèÿ ПÒ â êàждîм êàñêàдå, à òàê-
жå õàðàêòåð èмïåдàíñà êàждîãî ПИП, ïðè êîòî-
ðыõ âыïîëíÿюòñÿ óñëîâèÿ (2) è (3). С ýòîé цå-
ëью мåòîдîм ñèíòåзà òàбëèц ïðåîбðàзîâàíèÿ èм-
мèòàíñà [10] ðàзðàбîòàíà òàбëèцà ïðåîбðàзîâàíèÿ
èммèòàíñà îдíîêàñêàдíîãî дâóõïàðàмåòðèчåñêîãî
ОПИ íà îñíîâå ПÒ. Из íåå ñëåдóåò, чòî дëÿ âы-
ïîëíåíèÿ óñëîâèé (2) è (3) âòîðîé êàñêàд дîë-
жåí быòь îбðàзîâàí ñõåмîé âêëючåíèÿ ПÒ ñ îб-
щèм ñòîêîм (ñм. ðèñ. 1, б), èмïåдàíñ ZГ3 дîëжåí
èмåòь åмêîñòíîé õàðàêòåð (Im(ZГ3)>0), à àдмèò-
òàíñ Yâûõ
( )1 — èíдóêòèâíыé (Im Y 0âûõ
( )1 1^ h ).
Иñïîëьзóÿ òàбëèцó ïîâòîðíî, íàõîдèм, чòî
дëÿ ïîëóчåíèÿ Im Y 0âûõ
( )1 1^ h ïåðâыé êàñêàд
ОПИ дîëжåí быòь ðåàëèзîâàí íà ПÒ, âêëючåí-
íым ïî ñõåмå ñ îбщèм ñòîêîм, ïðèчåм â цåïè
зàòâîðà дîëжåí быòь ïîдêëючåí àêòèâíыé èм-
ïåдàíñ (Re(ZГ1)>0, Im(ZГ1)=0), à â цåïè ñòîêà
— èíдóêòèâíыé èмïåдàíñ (Im(ZГ2)<0).
Äëÿ îбåñïåчåíèÿ ãåíåðàцèè ñèãíàëà, ñ óчå-
òîм èíдóêòèâíîãî õàðàêòåðà ïðåîбðàзîâàííîãî
àдмèòòàíñà (Im(Yâыõ)<0), ê âыõîдó ОПИ ïîд-
êëючåíà ðåзîíèðóющàÿ åмêîñòь Сãåí, êîòîðàÿ
îбåñïåчèâàåò бàëàíñ фàз: Im Y C 0âûõ
( )2 ω+ =^ h .
Нåîбõîдèмыé бàëàíñ àмïëèòóд дîñòèãàåòñÿ âы-
бîðîм âåëèчèíы èмïåдàíñà íàãðóзêè Rí, èñõî-
дÿ èз óñëîâèÿ /ReR Y1í âûõ
( )21 ^ h .
Рèñ. 1. Сòðóêòóðíàÿ (а) è âыñîêîчàñòîòíàÿ (б) ñõå-
мы дâóõêàñêàдíîãî ОПИ è ðåàëèзîâàííыé íà åãî
îñíîâå òðåõïàðàмåòðèчåñêèé ãåíåðàòîðíыé дàòчèê (в)
à)
б)
â)
ZГ1
ZГ2
ОПИ(1) ОПИ(2)
Yâûõ
( )1 Yâûõ
( )2
ZГ1 ZГ2 ZГ3
Yâûõ
( )1 Yâûõ
( )2
ZГ3
F1 F2 F3
Rí
ОПИ(1) ОПИ(2)
VT1 VT2
R1 Rí
VT1 VT2
L1 C5
Cãåí
Выõîд
Выõîд
Таблица преобразоваíия иммиòаíса одíокаскадíого двухпарамеòрического ОПИ íа осíове ПТ
с общим сòоком
Z1 Z2 Yâыõ Z1 Z2 Yâыõ Z1 Z2 Yâыõ
R
R
Rвых
Rвых>0
Свых
L
R
Lвых
Свых
Rвых
Rвых
Rвых> 0
C
R
Rвых
Rвых>0
Свых
L
Lвых
Свых
Rвых
Rвых
Rвых> 0
L
Lвых
Свых
Rвых
Rвых
Rвых> 0
L
Rвых
Rвых>0
Свых
C
Lвых
Свых
Rвых
Rвых
Rвых> 0
C
Lвых
Rвых
Rвых< 0
C
Rвых
Rвых>0
Свых
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 4
23
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ISSN 2225-5818
С óчåòîм ïðîâåдåííîãî àíàëèзà ïîëóчåíà âы-
ñîêîчàñòîòíàÿ ñõåмà òðåõïàðàмåòðèчåñêîãî ãåíå-
ðàòîðíîãî дàòчèêà, ïðåдñòàâëåííàÿ íà ðèñ. 1, в.
Ðазработка математической модели
Иñõîдÿ èз íàзíàчåíèÿ дàòчèêà, íàéдåм åãî
фóíêцèю ïðåîбðàзîâàíèÿ â âèдå зàâèñèмîñòè
чàñòîòы ãåíåðàцèè fãåí îò ïðåîбðàзóåмыõ èм-
ïåдàíñîâ ОПИ (ZГ1...ZГ3), êîòîðыå îòâåчàюò
èмïåдàíñàм ðåзèñòèâíîãî (ZГ1), èíдóêòèâíîãî
(ZГ2) è åмêîñòíîãî (ZГ3) ПИП.
Пðåîбðàзîâàííыé àдмèòòàíñ дâóõêàñêàдíîãî
ОПИ îïðåдåëÿåòñÿ âыðàжåíèåм [11]
–Y Y
Y Y
Y Y
âûõ
( )
( )
âûõ
( ) ( )
2 22
2
11
2
1
12
2
21
2
=
+
, (4)
ãдå
–
/
Y Y
Y Z
Y Y
1
âûõ
( )
( )
Ã
( ) ( )
1 22
1
11
1
1
12
1
21
1
=
+
, (5)
–
–
Y
Y
Y
Y
Y
Z y
y Z y
Z y
y Z y
Z y
y Z y
Z y
y Z y
1
1
1
1
( )
( )
( )
( )
( )
Ã
Ã
Ã
Ã
Ã
Ã
Ã
Ã
1
11
1
21
1
12
1
22
1
2
11 2
2
21 2
2
12 2
2
22 2
Σ
∆
Σ
∆
Σ
∆
Σ
∆
= =
+
+
+
+
+
+
R
T
S
S
SS
R
T
S
S
S
S
S
S
6
V
X
W
W
WW
V
X
W
W
W
W
W
W
@ ,(6)
'
' '
'
– '
'
' – '
'
' '
Y
Y
Y
Y
Y
Z y
y Z y
Z y
y Z y
Z y
y Z y
Z y
y Z y
1
1
1
1
( )
( )
( )
( )
( )
Ã
Ã
Ã
Ã
Ã
Ã
Ã
Ã
2
11
2
21
2
12
2
22
2
3
11 3
3
21 3
3
12 3
3
22 3
Σ
∆
Σ
∆
Σ
∆
Σ
∆
= =
+
+
+
+
+
+
R
T
S
S
S
S
S
S
6 >
V
X
W
W
W
W
W
W
@ H
,(7)
∑y=y11+y12+y21+y22;
∆y=y11y22–y21y12;
у11, у12, у21, у22 — ïàðàмåòðы àдмèòòàíñíîé мà-
òðèцы ïåðâîãî êàñêàдà ОПИ;
∑y'=y'11+y'12+y'21+y'22;
∆y'=y'11y'22–y'21y'12;
у'11, у'12, у'21, у'22 — ïàðàмåòðы àдмèòòàíñíîé мà-
òðèцы âòîðîãî êàñêàдà ОПИ.
Пîñëå ïîдñòàíîâêè (5) â (4), ñ óчåòîм (6)
è (7), ïðè óñëîâèè чòî ZГ1=R1, ZГ2=jωL1 è
ZГ3=1/(jωC5), ïîëóчåíî àíàëèòèчåñêîå âыðà-
жåíèå дëÿ ïðåîбðàзîâàííîãî àдмèòòàíñà дâóõ-
êàñêàдíîãî ОПИ
'
' '
–Y
Z y
y Z y
1âûõ
Ã
Ã
2
3
22 3
$
$
Σ
∆
=
+
+
–
( ' 1) (À Á–Â)
' – ' ' – '
Z y
y Z y y Z y
Ã
à Ã
3
2
12 3 21 3
$
$ $
Σ
∆ ∆
+ +
^ ^h h
, (8)
ãдå
À
'
' '
Z y
y Z y
1Ã
Ã
3
11 3
$
$
Σ
∆
=
+
+ ;
Á
Z y
y Z y
1Ã
Ã
2
22 2
$
$
Σ
∆
=
+
+ ;
Â
( )
1
– –
Z y
Z y
y Z y
Z
y Z y y Z y
1 1
Ã
Ã
Ã
Ã
à Ã
2
2
2
11 2
1
12 2 21 2
$
$
$
$ $
Σ
Σ
∆
∆ ∆
=
+
+
+
+c
^ ^
m
h h
.
С óчåòîм ïîдêëючåíèÿ ê âыõîдó ñõåмы ðå-
зîíèðóющåé åмêîñòè Сãåí ïîëóчèм âыðàжåíèå
дëÿ фóíêцèè ïðåîбðàзîâàíèÿ ñèíòåзèðîâàííî-
ãî дàòчèêà
( )Im
f
C
Y
2ãåí
ãåí
âûõ
π= , (9)
ïðè ýòîм
( ) ( )
(1 ) ( )
–
Im Im
Re
Y Y
Y Y
m m
âûõ
( )
ã
( )
âûõ
ã
22
2
2
11
2
1
1 2
$σ
σ
= +
+ +
,
ãдå ( )Rem Y Y( ) ( )
1 12
2
21
2= ;
( )Imm Y Y( ) ( )
2 12
2
21
2= ;
( )/ ( )Im ReY Y Y Yã
( )
âûõ
( )
âûõ11
2
1 11
2
1σ = + + .
Сèñòåмà óðàâíåíèé (4)—(9) ÿâëÿåòñÿ мàòå-
мàòèчåñêîé мîдåëью òðåõïàðàмåòðèчåñêîãî ãå-
íåðàòîðíîãî дàòчèêà íà бàзå дâóõêàñêàдíîãî
îбîбщåííîãî ïðåîбðàзîâàòåëÿ èммèòàíñà, ðåà-
ëèзîâàííîãî íà îñíîâå ïîëåâыõ òðàíзèñòîðîâ,
è îïèñыâàåò âзàèмîñâÿзь ïàðàмåòðîâ дàòчèêà ñ
ïàðàмåòðàмè ОПИ è ПИП.
Ðезультаты исследования
Сèíòåзèðîâàííàÿ ñõåмà òðåõïàðàмåòðèчåñêî-
ãî ðàдèîчàñòîòíîãî дàòчèêà дîëжíà ãåíåðèðîâàòь
èíфîðмàцèîííыé ñèãíàë ñ чàñòîòîé, êîòîðàÿ зà-
âèñèò îò èзмåíåíèÿ ïàðàмåòðà òîëьêî îдíîãî èз
ПИП, ïðèчåм дèàïàзîíы чàñòîòы ãåíåðàцèè ïðè
«ñðàбàòыâàíèè» êàждîãî èз дàòчèêîâ дîëжíы
быòь ðàзíымè. Эòî дîñòèãàåòñÿ âыбîðîм ðàбîчå-
ãî дèàïàзîíà чàñòîò è ïàðàмåòðîâ ПИП.
В ïðîцåññå чèñëåííîãî ýêñïåðèмåíòà îïðåдå-
ëåíы чàñòîòы, ïðè êîòîðыõ àêòèâíàÿ ñîñòàâëÿ-
ющàÿ âыõîдíîãî àдмèòòàíñà Yâыõ2 ОПИ бóдåò
èмåòь мàêñèмàëьíîå îòðèцàòåëьíîå зíàчåíèå, чòî
îбåñïåчèâàåò дîñòèжåíèå мàêñèмàëьíîé мîщíî-
ñòè ãåíåðèðóåмîãî ñèãíàëà. Пðè èñïîëьзîâàíèè
òðàíзèñòîðîâ VT1 òèïà NE4210S01 ñ ãðàíèчíîé
чàñòîòîé fT1=12 ГГц è VT2 òèïà BF513 ñ ãðàíèч-
íîé чàñòîòîé fT2=6 ГГц мàêñèмàëьíîå îòðèцàòåëь-
íîå зíàчåíèå ðåàëьíîé ñîñòàâëÿющåé âыõîдíî-
ãî àдмèòòàíñà íàбëюдàåòñÿ íà чàñòîòå 175 МГц
(рис. 2). Äàííàÿ чàñòîòà èñïîëьзîâàëàñь â дàëь-
Рèñ. 2. Зàâèñèмîñòь ñîñòàâëÿющèõ âыõîдíîãî àд-
мèòòàíñà дâóõêàñêàдíîãî ОПИ îò ðàбîчåé чàñòîòы f
0,02
0,01
0
–0,01
–0,02
0,08 0,12 0,16 0,20 f, ГГц
Re(Yâыõ2)
Im(Yâыõ2)
С
îñ
òà
âë
ÿю
щ
èå
Y
âы
õ2
, С
м
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 4
24
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ISSN 2225-5818
íåéшèõ èññëåдîâàíèÿõ â êàчåñòâå цåíòðàëьíîé
ðàбîчåé чàñòîòы òðåõïàðàмåòðèчåñêîãî ãåíåðà-
òîðíîãî дàòчèêà.
Äàëåå быëè ïðîâåдåíы ðàñчåòы èзмåíåíèÿ
âыõîдíîãî àдмèòòàíñà ОПИ â зàâèñèмîñòè îò
ïàðàмåòðîâ èíдóêòèâíîãî (L1), åмêîñòíîãî (С5)
è ðåзèñòèâíîãî (R1) ПИП (рис. 3).
Пîëóчåííыå ãðàфèêè ïîзâîëÿюò óñòàíîâèòь
óñëîâèÿ íàчàëà ãåíåðàцèè ñèãíàëà è åå ñðы-
âà ïðè ñðàбàòыâàíèè îдíîãî èз ПИП. В ñëóчàå
êîãдà R1=0 Ом, L1=0 íГí ãåíåðàцèÿ ïðîèñõî-
дèò ïîñëå дîñòèжåíèÿ åмêîñòью òðåòьåãî ПИП
зíàчåíèÿ 6,24 ïФ, ò. å. зíàчåíèå С5=6,24 ïФ
ÿâëÿåòñÿ òîчêîé íàчàëà ãåíåðàцèè (ðèñ. 3, а).
Пðè R1=0 Ом, C5=1000 ïФ òàêîé òîчêîé бóдåò
L1=463 íГí (ðèñ. 3, б). Äèàïàзîí èзмåíåíèÿ
зíàчåíèé ñîïðîòèâëåíèÿ ðåзèñòèâíîãî ПИП R1
âышå 7 êОм ÿâëÿåòñÿ îбëàñòью ãåíåðàцèè ñèã-
Рèñ. 3. Зàâèñèмîñòь ñîñòàâëÿющèõ âыõîдíîãî àд-
мèòòàíñà дàòчèêà îò èзмåíåíèÿ зíàчåíèé èммèòàí-
ñîâ åмêîñòíîãî (a), èíдóêòèâíîãî (б) è ðåзèñòèâíî-
ãî (в) ПИП
0,02
0
–0,02
–0,04
–0,06
–0,08
1 11 21 31 С5, ïФ
Re(Yâыõ2)
Im(Yâыõ2)
R1=0, L1=0
C0=6,24 ïФ
à)
б)
â)
0,02
0
–0,02
–0,04
–0,06
–0,08
1 201 401 601 L1, íГí
Re(Yâыõ2)
Im(Yâыõ2)
R1=0, С5=∞
L0=463 íГí
0,0002
0
–0,0002
–0,0004
–0,0006
–0,0008
–0,0010
1 4001 8001 R1, Ом
Re(Yâыõ2)
Im(Yâыõ2)
С5=6,24 ïФ, L1=463 íГí
R0=7019 Ом
Рèñ. 4. Рàñчåòíыå (а) è ýêñïåðèмåíòàëьíыå (б) зà-
âèñèмîñòè чàñòîòы ãåíåðàцèè îò èзмåíåíèÿ ïàðàмå-
òðîâ åмêîñòíîãî (1), èíдóêòèâíîãî (2) è ðåзèñòèâ-
íîãî (3) ПИП
à)
б)
fãåí, МГц
475
375
275
175
10 20 30 40 С5, ïФ
1
0 100 300 L1, íГí
6000 8500 11000 R1, Ом
3
2
fãåí, МГц
470
370
270
170
0 5 10 15 20 25 30 35 40 С, ïФ
1
0 100 200 300 400 L, íГí
0 200 400 600 800 1000 1200 R, Ом
3
2
С
îñ
òà
âë
ÿю
щ
èå
Y
âы
õ2
, С
м
С
îñ
òà
âë
ÿю
щ
èå
Y
âы
õ2
, С
м
С
îñ
òà
âë
ÿю
щ
èå
Y
âы
õ2
, С
м
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 4
25
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ISSN 2225-5818
èзмåíåíèÿ åмêîñòè С5 åмêîñòíîãî ПИП ïðè íà-
ëèчèè ýëåêòðèчåñêîãî ïîëÿ è èзмåíåíèè åãî íà-
ïðÿжåííîñòè (fãåí1=180 МГц). Фèëьòð ППФ2 îò-
фèëьòðîâыâàåò ñèãíàë чàñòîòîé fãåí2, âîзíèêàю-
щèé âñëåдñòâèå èзмåíåíèÿ èíдóêòèâíîñòè L1 ïðè
íàëèчèè мàãíèòíîãî ïîëÿ è èзмåíåíèè åãî íàïðÿ-
жåííîñòè (fãåí2=181,5 МГц). Фèëьòð ППФ3 îò-
фèëьòðîâыâàåò ñèãíàë ñ чàñòîòîé fãåí3, êîòîðыé
âîзíèêàåò âñëåдñòâèå èзмåíåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ
R1 ðåзèñòèâíîãî ПИП ïðè èзмåíåíèè òåмïåðà-
òóðы (fãåí3=174,9 МГц). Òàêàÿ ñèñòåмà ïîзâîëÿ-
åò îïðåдåëèòь, êàêîé èмåííî ïàðàмåòð èзмåíÿ-
åòñÿ è â êàêîм дèàïàзîíå. В ñëóчàå îдíîâðåмåí-
íîãî âîзмóщàющåãî âëèÿíèÿ бîëåå чåм íà îдèí
ПИП чàñòîòà ãåíåðèðóåмîãî ñèãíàëà íàõîдèòñÿ
â дèàïàзîíå, îòëèчíîм îò ïîëîñы ïðîïóñêàíèÿ
фèëьòðîâ ППФ1...ППФ3, чòî èñêëючàåò ïîÿâ-
ëåíèå ëîжíîé èíфîðмàцèè.
Óчèòыâàÿ, чòî îòíîñèòåëьíàÿ чóâñòâèòåëь-
íîñòь дàòчèêà îïðåдåëÿåòñÿ ñîîòíîшåíèåм [12]
S
f
f
F
F
F
f 2 2= , (10)
ãдå F — èзмåðÿåмыé ïàðàмåòð, à îòíîñèòåëь-
íàÿ чóâñòâèòåëьíîñòь ïåðâèчíîãî èзмåðèòåëь-
íîãî ïðåîбðàзîâàòåëÿ ðàâíà
S
Z
Z
F
F
F
Z 2 2= , (11)
ãдå Z — ðåзèñòèâíîå, èíдóêòèâíîå èëè åмêîñò-
íîå ñîïðîòèâëåíèå ПИП, íàõîдèм êîýффèцè-
åíò óâåëèчåíèÿ îòíîñèòåëьíîé чóâñòâèòåëьíîñòè
ãåíåðàòîðíîãî дàòчèêà, èñïîëьзóющåãî ОПИ,
Рèñ. 5. Эëåêòðèчåñêàÿ ïðèíцèïèàëьíàÿ ñõåмà òðåõ-
ïàðàмåòðèчåñêîãî ãåíåðàòîðíîãî дàòчèêà íà îñíîâå
дâóõêàñêàдíîãî ОПИ
ППФ1
R3
3 êОм
ППФ2
ППФ3
R4
10 êОм
R5
0,1 МОм
R6
3 êОм
R1
7 êОм
R2
1 МОм
L2
500 íГíС3
1000 ïФ
L3
1 мГí
L3
1 мГí
С6
1000 ïФ
L1
5 íГí
С1
1000 ïФ
С4
1000 ïФ
С5
50 ïФС2
1000 ïФ
Сãåí
5,97 ïФ
F1
F2
F3
fãåí1
fãåí2
fãåí3
+E
12 B
íàëà òðåõïàðàмåòðèчåñêèм дàòчèêîм: â òîчêå
R1=7019 Ом ïðîèñõîдèò íàчàëî ãåíåðàцèè ñèã-
íàëà (ðèñ. 3, в).
Пîëóчåííыå ðåзóëьòàòы ïîзâîëèëè ïðîâåñòè
мîдåëèðîâàíèå зàâèñèмîñòè чàñòîòы ãåíåðàцèè
fãåí ýëåêòðîмàãíèòíыõ êîëåбàíèé îò ïàðàмåòðîâ
ðåзèñòèâíîãî, èíдóêòèâíîãî è åмêîñòíîãî ПИП
è óñòàíîâèòь, чòî â êàждîм èз ýòèõ ñëóчàåâ чà-
ñòîòà óмåíьшàåòñÿ ïðè óâåëèчåíèè õàðàêòåðíîãî
ïàðàмåòðà (рис. 4, а). Аíàëèз ðåзóëьòàòîâ òàê-
жå ïîêàзàë, чòî чàñòîòà ãåíåðèðóåмыõ дàòчèêîм
ñèãíàëîâ ïðè óмåíьшåíèè åмêîñòè С5 (fãåí1) ëå-
жèò â îбëàñòè зíàчåíèé âышå 180,1 МГц, ïðè
óмåíьшåíèè èíдóêòèâíîñòè L1 (fãåí2) — âышå
181,5 МГц, ïðè óмåíьшåíèè ñîïðîòèâëåíèÿ R1
(fãåí3) — âышå 174,9 МГц.
Сðàâíåíèå ðåзóëьòàòîâ мîдåëèðîâàíèÿ ñ ïî-
ëóчåííымè ýêñïåðèмåíòàëьíымè дàííымè (ñм.
ðèñ. 4, б) ïîêàзàëî, чòî ðàñõîждåíèå íå ïðåâы-
шàåò 2%. Эêñïåðèмåíò ïðîâîдèëñÿ ñ èñïîëьзî-
âàíèåм ðàзðàбîòàííîãî òðåõïàðàмåòðèчåñêîãî
дàòчèêà, ïðèíцèïèàëьíàÿ ñõåмà êîòîðîãî ïðåд-
ñòàâëåíà íà рис. 5.
Пðè âîзбóждåíèè ñõåмы è ãåíåðàцèè ñèãíàëà
ýëåêòðîмàãíèòíыå êîëåбàíèÿ ïîñòóïàюò íà âыõîд
дàòчèêà ñ òðåмÿ ïîëîñíî-ïðîïóñêàющèмè фèëь-
òðàмè — ППФ1, ППФ2 è ППФ3, êîòîðыå ïðî-
ïóñêàюò ñèãíàëы ñ чàñòîòîé ãåíåðàцèè, зàâèñÿ-
щåé îò èзмåíåíèÿ èммèòàíñîâ åмêîñòíîãî, èíдóê-
òèâíîãî èëè ðåзèñòèâíîãî ПИП ñîîòâåòñòâåííî
(ðèñ. 4, а). Фèëьòð ППФ1 îòфèëьòðîâыâàåò ñèã-
íàë чàñòîòîé fãåí1, êîòîðыé âîзíèêàåò âñëåдñòâèå
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 4
26
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ISSN 2225-5818
ïî ñðàâíåíèю ñ îòíîñèòåëьíîé чóâñòâèòåëьíî-
ñòью ПИП:
/K S S
f
f
Z
Z
S F
f
F
Z 2 2= = . (12)
Пðîâåдåííыå èññëåдîâàíèÿ ðàзðàбîòàííîãî
òðåõïàðàмåòðèчåñêîãî дàòчèêà ñ èñïîëьзîâàíèåм
óðàâíåíèé (10)—(12) ïîêàзàëè, чòî дëÿ ðåзè-
ñòèâíîãî êàíàëà îòíîñèòåëьíàÿ чóâñòâèòåëьíîñòь
,S 1 88R
f = , мàêñèмàëьíыé êîýффèцèåíò óâåëè-
чåíèÿ чóâñòâèòåëьíîñòè K 2S
R = ; дëÿ åмêîñòíîãî
êàíàëà – ,S 1 54C
f = , ,K 1 5S
C = ; дëÿ èíдóêòèâíî-
ãî êàíàëà – ,S 11 5L
f = , ,K 1 2S
L = . Òî åñòь, ñòà-
íîâèòñÿ âîзмîжíым ïîâышåíèå чóâñòâèòåëьíî-
ñòè дàòчèêà ïî ñðàâíåíèю ñ чóâñòâèòåëьíîñòью
ПИП â 1,2—2 ðàзà, à бëàãîдàðÿ èñïîëьзîâàíèю
дâóõ êàñêàдîâ ОПИ îбåñïåчèâàåòñÿ мíîãîфóíê-
цèîíàëьíîñòь дàòчèêà. Пîòðåбëÿåмàÿ мîщíîñòь
дàòчèêà íå ïðåâышàåò 100 мВò, à ãàбàðèòíыå
ðàзмåðы 24×12 мм.
Выводы
Пðîâåдåííыå èññëåдîâàíèÿ ïîдòâåðдèëè âîз-
мîжíîñòь ðàзðàбîòêè òðåõïàðàмåòðèчåñêîãî ãå-
íåðàòîðíîãî дàòчèêà, êîòîðыé ïðè ñâîåé мíî-
ãîфóíêцèîíàëьíîñòè è âыñîêîé чóâñòâèòåëьíî-
ñòè íå óñëîжíÿåò êîíñòðóêцèè, чòî дîñòèãàåò-
ñÿ зà ñчåò èñïîëьзîâàíèÿ дâóõ êàñêàдîâ ОПИ.
Иñïîëьзîâàíèå òîëьêî дâóõ ïîëåâыõ òðàíзèñòî-
ðîâ è îòñóòñòâèå êîммóòàòîðîâ дåëàåò åãî ýêî-
íîмèчíым è îбåñïåчèâàåò âîзмîжíîñòь мèíèà-
òюðèзàцèè.
Гåíåðàцèÿ âыõîдíîãî ñèãíàëà ïðåдëîжåí-
íым дàòчèêîм ïðîèñõîдèò â ðàзëèчíыõ дèàïà-
зîíàõ чàñòîòы, êîòîðыå зàâèñÿò îò èзмåíåíèÿ
зíàчåíèé ïàðàмåòðîâ êàждîãî èз ïåðâèчíыõ
èзмåðèòåëьíыõ ïðåîбðàзîâàòåëåé, чòî èñêëю-
чàåò íåîдíîзíàчíîñòь ðåзóëьòàòîâ èзмåðåíèÿ.
Иñïîëьзîâàíèå ïîëîñíî-ïðîïóñêàющèõ фèëь-
òðîâ èñêëючàåò ïîÿâëåíèå ëîжíîé èíфîðмàцèè
íà âыõîдå дàòчèêà è дàåò âîзмîжíîñòь îïðåдå-
ëèòь, êàêîé èмåííî ïàðàмåòð èзмåíÿåòñÿ è â êà-
êèõ ïðåдåëàõ.
Òàêèм îбðàзîм, ðàзðàбîòàí мóëьòèфóíêцèî-
íàëьíыé ðàдèîчàñòîòíыé дàòчèê, èмåющèé íèз-
êîå ýíåðãîïîòðåбëåíèå, ïðîñòóю êîíñòðóêцèю è
мàëыå ðàзмåðы. Пðè ýòîм ðåшåíà ïðîбëåмà íå-
îдíîзíàчíîñòè âыõîдíîãî ñèãíàëà ïðè èзмåðå-
íèè ïàðàмåòðîâ ПИП, чòî ÿâëÿåòñÿ ïðåèмóщå-
ñòâîм ïî ñðàâíåíèю ñ дðóãèмè ñóщåñòâóющèмè
мíîãîêàíàëьíымè ñèñòåмàмè.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСÒОЧНИÊИ
1. Нîâèцêèé П. В. Цèфðîâыå ïðèбîðы ñ чàñòîòíымè
дàòчèêàмè.— Мîñêâà: Эíåðãèÿ, 1970.
2. Пàò. 50131 Óêðàїíè. Гåíåðàòîðíèé ñåíñîð / Л. Б.
Ліщèíñьêà, М. В. Бàðàбàí, М. А. Фіëèíюê.— 2010.—
Бюë. ¹10.
3. Гîòðà З. Ю., Гîëÿêà Р. Л., Гîдèíюê І. М., Мàðóñåíêîâà
Ò. А., Іëьêàíèч В. Ю. Мóëьòèфóíêціîíàëьíèé ñåíñîð íà
іíòåãðàëьíіé мàãíіòîòðàíзèñòîðíіé ñòðóêòóðі // Оïòèêî-
åëåêòðîííі іíфîðмàціéíî-åíåðãåòèчíі òåõíîëîãії.— 2012.—
¹ 1.— С. 110—120.
4. Sample A.P., Yeager D. J., Powledge P. S., Mamishev
A. V., Smith J. R. Design of an RFID-based battery-free
programmable sensing platform // IEEE Transactions
on Instrumentation and Measurement.— 2008.— Vol. 57,
N 11.— P. 2608—2615.
5. Êðàâчåíêî А. М., Аíîõèí А. М. Äâóõêàíàëьíыé òåð-
мîðåãóëÿòîð íà îñíîâå S-íåãàòðîíîâ // Äàòчèêè è ñèñòå-
мы.— 2013.— ¹ 2.— С. 28—32.
6. Пàò. 57679 Óêðàїíè. Рåзèñòèâíèé ãåíåðàòîðíèé дàò-
чèê / Л. Б. Ліщèíñьêà, Я. С. Рîжêîâà, М. В. Бàðàбàí,
С. Є. Фóðñà, М. А. Фіëèíюê.— 2010.— Бюë. ¹ 5.
7. Ліщèíñьêà Л. Б., Рîжêîâà Я. С., Фіëèíюê М. А.
Іíдóêòèâíî-ðåзèñòèâíèé ãåíåðàòîðíèé дàòчèê // Сåíñîðíà
åëåêòðîíіêà òà міêðîñèñòåмíі òåõíîëîãії.—2012.— ¹ 2.—
С. 12—19.
8. Äóбîâîé Н. Ä. Аâòîмàòèчåñêèå мíîãîфóíêцèîíàëь-
íыå èзмåðèòåëьíыå ïðåîбðàзîâàòåëè.— Мîñêâà: Рàдèî è
ñâÿзь, 1989.
9. Ліщèíñьêà Л. Б. Бàãàòîïàðàмåòðèчíі óзàãàëьíåíі
ïåðåòâîðюâàчі іміòàíñó íà îñíîâі îдíîêðèñòàëьíèõ íàïіâ-
ïðîâідíèêîâèõ ñòðóêòóð.— Віííèцÿ: ВНÒÓ, 2012.
10. Ліщèíñьêà Л. Б. Фіëèíюê М. А. Мåòîдèêà ñèíòåзó
òàбëèць ïåðåòâîðåííÿ іміòàíñó бàãàòîïàðàмåòðèчíèõ ÓПІN
// Нàóêîâі ïðàці ВНÒÓ.— 2011.— ¹1.— C. 1—7.
11. Бîãàчåâ В. М., Нèêèфîðîâ В. В. Òðàíзèñòîðíыå
óñèëèòåëè мîщíîñòè.— Мîñêâà: Эíåðãèÿ, 1978.
12. Äàòчèêè : Сïðàâîчíèê / З. Ю. Гîòðà, Л. Я.
Иëьíèцêèé, Е. С. Пîëèщóê è дð.— Льâîâ: Êàмåíÿð,
1995.— 312 ñ.
Äаòа посòуплеíия рукописи
в редакциþ 04.06 2014 г.
М. А. ФІЛИНЮК, Л. Б. ЛІЩИНСЬКА, О. О. ЛАЗАРЄВ, Я. С. ТКАЧУК
Óêðàїíà, Віííèцьêèé íàціîíàëьíèé òåõíічíèé óíіâåðñèòåò
E-mail: rozhkova.yana@gmail.com
ÒРИПАРАМЕÒРИЧНИЙ ГЕНЕРАÒОРНИЙ ÄАÒЧИÊ
У робоòі розглядаєòься можливісòь побудови òрипарамеòричíого радіочасòоòíого даòчика. Розроблеíо
маòемаòичíу модель даòчика, яка описує взаємозв'язок парамеòрів даòчика з парамеòрами первиííих
вимірþвальíих переòворþвачів. Äосліджеíо осíовíі залежíосòі парамеòрів даòчика, його фуíкція пере-
òвореííя і чуòливісòь. Резульòаòи досліджеíь і адекваòíісòь маòемаòичíої моделі перевіреíо експе-
римеíòальíим шляхом.
Клþчові слова: радіочасòоòíий даòчик, узагальíеíий переòворþвач іміòаíсу, польовий òраíзисòор.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 4
27
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ISSN 2225-5818
M. А. FILINYUK, L. B. LISHCHINSKA,
O. O. LAZAREV, Y. S. TKACHUK
Ukraine, Vinnitsa national technical university
E-mail: rozhkova.yana@gmail.com
GENERATING THREE-PARAMETER SENSOR
Generating sensors provide the possibility of getting remote information and its easy conversion into digital
form. Typically, these are one-parameter sensors formed by combination of a primary transmitter (PT) and
a sine wave generator. Two-parameter sensors are not widely used as their implementation causes a problem
with ambiguity output when measuring the PT. Nevertheless, the problem of creating miniature, thrifty multi-
parameter RF sensors for different branches of science and industry remains relevant.
Considering ways of designing RF sensors, we study the possibility of constructing a three-parameter mi-
crowave radio frequency range sensor, which is based on a two-stage three-parameter generalized immitance
convertor (GIC). Resistive, inductive and capacitive PT are used as sensing elements. A mathematical model
of the sensor, which describes the relation of the sensor parameters to the parameters of GIC and PT was
developed. The basic parameters of the sensor, its transfer function and sensitivity were studied. It is shown
that the maximum value of the power generated signal will be observed at a frequency of 175 MHz, and the
frequency ranges depending on the parameters of the PT will be different. Research results and adequacy of
the mathematical model were verified by the experiment. Error of the calculated dependences of the lasing
frequency on PT parameters change, compared with the experimental data does not exceed 2 %. The relative
sensitivity of the sensor based on two-stage GIC showed that for the resistive channel it is about 1.88, for the
capacitive channel –1,54 and for the inductive channel –11,5. Thus, it becomes possible to increase the sensor
sensitivity compared with the sensitivity of the PT almost 1,2—2 times, and by using the two stage GIC a
multifunctional sensor is provided.
Keywords: radiofrequency sensor, generalized immitance convertor, field-effect transistor.
REFERENCES
1. Novitskii P. V. [Digital devices with frequency sensors].
Moscow, Energy, 1970, 424 ð. (in Russian)
2. Patent 50131 UA. Generator sensor. L. B. Lishchinska,
M. V. Baraban, M. A. Filinyuk, 2010.
3. Gotra Z. Yu., Golyaka R. L., Godynyuk I. M.,
Marusenkova T. A., Il’kanych V. Yu. [Multifunctional
sensor based on integral magnetic transistor structure].
Optoelectronic Information-Power Technologies, 2012, no 1,
pp. 110-120. (in Ukrainian)
4. Alanson P. Sample, Daniel J. Yeager, Pauline S.
Powledge, Alexander V. Mamishev, Joshua R. Smith. Design
of an RFID-Based Battery-Free Programmable Sensing.
Platform. IEEE Transactions on Instrumentation and
Measurement, 2008, vol. 57, no 11, pp. 2608-2615.
5. Kravchenko A.M., Anokhin A.M. [Dual thermostat
on the basis of S-negatrons]. Datchiki & Systemi (Sensors &
Systems), 2013, no 2, pp. 28-32. (in Russian)
6. Patent 57679 UA. Resistive sensor generator. L. B.
Lishchinska, Ya. S. Rozhkova, M. V. Baraban, S. Ye. Fursa,
M. A. Filinyuk. 2010.
7. Lishchinska L. B., Rozhkova Y. S., Filinyuk M. A.
[Inductively-resistive generating sensor]. Sensor Electronics
and Microsystem Technologies, 2012, no 2, pp. 12-19. (in
Ukrainian)
8. Dubovoi N. D. [Automatic multifunctional transducers].
Moscow, Radio and sviaz’, 1989, 256 ð. (in Russian)
9. Lishchinska L. B. [Multi-parameter generalized
immitance converters based on semiconductor structure chip].
Vinnitsia, VNTU, 2012, 243 ð. (in Ukrainian)
10. Lishchinska L. B., Filinyuk M. A. [Table synthesis
technique of immitance transducing of multi-parameter GICN]
Scientific Works of Vinnytsia National Technical University,
2011, no 1, pp. 1-7. (in Ukrainian)
11. Bogachev V. M., Nikiforov V. V. [Transistor
amplifiers]. Moscow, Energy, 1978, 344 ð.
12. Gotra Z. Yu., Il'nitskii L. Ya., Polishchuk E. S. et al.
[Sensors: Handbook]. Lviv, Kamenyar, 1995, 312 p.
DOI: 10.15222/TKEA2014.4.21
UDC 621.586.772
|