Патент голубев

малошумящий кварцевый генератор с автоматической регулировкой усиления

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к генераторам с кварцевым резонатором. Технический результат заключается в обеспечении низкого уровня фазового шума выходного сигнала при постоянном уровне выходной мощности. Малошумящий кварцевый генератор с автоматической регулировкой усиления состоит из узла генератора, узла усилителя и узла автоматической регулировки усиления (АРУ), при этом узел генератора включает кварцевый резонатор, биполярный транзистор, пять конденсаторов, две катушки индуктивности, четыре резистора, узел усилителя включает МОП-транзистор, резистор и три конденсатора, выход узла генератора через конденсатор соединен с первым затвором МОП-транзистора, выход узла усилителя подключен к входу узла АРУ, выход которого соединен со вторым затвором МОП-транзистора, узел АРУ включает операционный усилитель и детектор мощности. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2498498

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к генераторам, и может быть использовано в генераторах с кварцевыми резонаторами.

Применение кварцевых резонаторов в качестве источника колебаний позволяет получить генератор с низким уровнем фазового шума в выходном сигнале, однако усилительные каскады, используемые в генераторе, добавляют нежелательные гармоники и повышают уровень фазового шума в спектре выходного сигнала. Одним из решений данной проблемы является уменьшение количества усилительных каскадов путем, например, введения петли автоматической регулировки усиления (АРУ).

Известен кварцевый генератор из патента RU № 2212091, содержащий дифференциальный операционный усилитель, кварцевый резонатор, мост Вина, управляемый напряжением аттенюатор, выпрямитель напряжения и корректирующий усилитель с дифференциальным входом.

Однако использование операционного усилителя на выходе не позволяет добиться низкого уровня фазового шума.

Известен кварцевый генератор в соответствии с патентом US № 6741137, функциональная схема которого состоит из кварцевого резонатора, каскодного буферного усилителя, усилителя с общим затвором, выходного буферного усилителя и петли АРУ.

Известен также генератор с кварцевой стабилизацией частоты из патента RU № 2216098, содержащий усилитель, средство детектирования выходного сигнала усилителя, средство емкостной связи выхода усилителя со средством детектирования, средство фильтрации нижних частот и контур обратной связи.

Однако оба данных генератора предназначены для интегрального исполнения.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является высокочастотный генератор (патент US № 4577165), состоящий из узла генератора, включающего кварцевый резонатор и биполярный транзистор в качестве усилительного элемента, узла усилителя мощности и петли АРУ, включающей детектор мощности и усилитель, осуществляющий необходимое смещение напряжения на входе узла усилителя мощности.

Однако из-за большого числа усилительных каскадов сложно получить в выходном сигнале данного генератора уровень фазового шума ниже -150 дБ при отстройке 10 КГц от несущей.

Задачей заявляемого изобретения является создание генератора, обеспечивающего низкий уровень фазового шума выходного сигнала при постоянном уровне выходной мощности.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в малошумящем кварцевом генераторе с автоматической регулировкой усиления, содержащем узел генератора, включающий кварцевый резонатор и биполярный транзистор, узел усилителя, соединенный с выходом узла генератора, и узел автоматической регулировки усиления, включающий операционный усилитель и детектор и соединяющий выход узла усилителя с его входом, при этом вход узла автоматической регулировки усиления соединен с детектором мощности и инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен с выходом узла автоматической регулировки усиления; узел генератора дополнительно включает первый, второй, третий, четвертый и пятый конденсаторы, первую и вторую катушки индуктивности, первый, второй, третий и четвертый резисторы, при этом первый резистор, первый конденсатор и первая катушка соединены с коллектором биполярного транзистора, с базой которого соединены второй и третий резисторы и второй конденсатор, с эмиттером — кварцевый резонатор и четвертый резистор, вторая катушка индуктивности включена параллельно кварцевому резонатору, который соединен через разветвление с первым конденсатором и через второй конденсатор с коллектором биполярного транзистора, который через пятый конденсатор соединен с выходом узла генератора; узел усилителя включает МОП-транзистор, с первым затвором которого соединен выход узла генератора, со стоком — пятый резистор и емкостный делитель из шестого и седьмого конденсаторов, соединенный в свою очередь через восьмой конденсатор с выходом генератора и со входом узла автоматической регулировки усиления; выход которого соединен со вторым затвором МОП-транзистора.

Кроме того, заявляется генератор, в котором наряду с вышеназванными признаками узел генератора дополнительно содержит последовательно включенные девятый и десятый конденсаторы, соединенные с коллектором биполярного транзистора.

Кроме того, заявляется генератор, в котором наряду с вышеназванными признаками в узле генератора десятый конденсатор выполнен с перестраиваемым значением емкости.

Кроме того, заявляется генератор, в котором наряду с вышеназванными признаками узел генератора дополнительно содержит шестой резистор, соединенный с базой биполярного транзистора.

Кроме того, заявляется генератор, в котором наряду с вышеназванными признаками узел генератора дополнительно содержит седьмой резистор, последовательно соединенный с кварцевым резонатором.

Кроме того, заявляется генератор, в котором наряду с вышеназванными признаками в узел усилителя дополнительно введена третья катушка индуктивности, соединенная со стоком МОП-транзистора.

Кроме того, заявляется генератор, в котором наряду с вышеназванными признаками в узел автоматической регулировки усиления дополнительно введены восьмой и девятый резисторы, включенные в качестве делителя напряжения питания и соединенные с неинвертирующим входом операционного усилителя.

Кроме того, заявляется генератор, в котором наряду с вышеназванными признаками девятый резистор выполнен с перестраиваемым значением сопротивления.

Кроме того, заявляется генератор, в котором наряду с вышеназванными признаками детектор мощности состоит из диода, десятого и одиннадцатого резисторов, при этом диод и одиннадцатый резистор соединены параллельно и подключены к инвертирующему входу операционного усилителя через десятый резистор.

Кроме того, заявляется генератор, в котором наряду с вышеназванными признаками к входу узла генератора дополнительно подключены последовательно двенадцатый резистор и параллельно одиннадцатый и двенадцатый конденсаторы.

Кроме того, заявляется генератор, в котором наряду с вышеназванными признаками в узел усилителя соединенный с его входом питания дополнительно введен тринадцатый конденсатор.

Кроме того, заявляется генератор, в котором наряду с вышеназванными признаками в узел усилителя дополнительно введены тринадцатый резистор и четырнадцатый конденсатор, подключенные к истоку МОП-транзистора и соединенные между собой параллельно.

Кроме того, заявляется генератор, в котором наряду с вышеназванными признаками в узел автоматической регулировки усиления дополнительно введен пятнадцатый конденсатор, включенный параллельно девятому резистору.

Кроме того, заявляется генератор, в котором наряду с вышеназванными признаками в узел автоматической регулировки усиления дополнительно введены шестнадцатый конденсатор, соединенный со вторым затвором МОП-транзистора, семнадцатый конденсатор, соединяющий инвертирующий вход операционного усилителя со вторым затвором МОП-транзистора через четырнадцатый резистор, и восемнадцатый конденсатор, соединенный с выходом операционного усилителя.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в получении низкого уровня фазового шума выходного сигнала генератора при сохранении постоянным заданного значения выходной мощности. Данный технический результат достигается за счет совместного использования малошумящей схемы Батлера с общей базой, снабженной узлом усилителя на основе МОП-транзистора с двумя затворами, охваченного петлей АРУ. Поскольку узел генератора, построенный на биполярном транзисторе, имеет в цепи обратной связи высокодобротный кварцевый резонатор, амплитуда сигнала на его выходе меняется в достаточно большом диапазоне в зависимости от температуры окружающей среды и частоты выходного сигнала. Узел усилителя, построенный на МОП-транзисторе, использованном в качестве малошумящего усилителя и работающем в линейном режиме для внесения минимальных шумов в генератор, не компенсирует колебания амплитуды сигнала, а следовательно и мощности, на выходе узла генератора. Введение узла АРУ обеспечивает необходимую компенсацию по выходной мощности. На вход операционного усилителя, входящего в состав узла АРУ, поступает сигнал с детектора мощности. Операционный усилитель сравнивает этот сигнал с опорным и подает напряжение необходимого уровня на второй затвор МОП-транзистора, тем самым изменяя его коэффициент усиления. Таким образом, мощность сигнала на выходе усилителя остается постоянной при сохранении низкого уровня фазового шума.

Заявляемое изобретение поясняется с помощью Фиг.1-2, на которых изображено:

на Фиг.1 — функциональная схема генератора;

на Фиг.2 — принципиальная схема генератора.

На Фиг.1, 2 позициями 1-44 обозначены:

1 — узел генератора;

2 — узел усилителя;

3 — узел автоматической регулировки усиления (АРУ);

4 — биполярный транзистор;

5 — первая катушка индуктивности;

6 — вторая катушка индуктивности;

7 — первый резистор;

8 — второй резистор;

9 — третий резистор;

10 — четвертый резистор;

11 — первый конденсатор;

12 — второй конденсатор;

13 — третий конденсатор;

14 — четвертый конденсатор;

15 — пятый конденсатор;

16 — кварцевый резонатор;

18 — пятый резистор;

19 — шестой конденсатор;

20 — седьмой конденсатор;

21 — восьмой конденсатор;

22 — операционный усилитель;

23 — детектор мощности;

24 — девятый конденсатор;

25 — десятый конденсатор;

26 — шестой резистор;

27 — седьмой резистор;

28 — восьмой резистор;

29 — девятый резистор;

31 — десятый резистор;

32 — одиннадцатый резистор;

33 — двенадцатый резистор;

34 — одиннадцатый конденсатор;

35 — двенадцатый конденсатор;

36 — тринадцатый конденсатор;

37 — тринадцатый резистор;

38 — четырнадцатый конденсатор;

39 — пятнадцатый конденсатор;

40 — шестнадцатый конденсатор;

41 — четырнадцатый резистор;

42 — семнадцатый конденсатор;

43 — восемнадцатый конденсатор;

44 — третья катушка индуктивности.

Генератор состоит из соединенных узла генератора 1, узла усилителя 2 и узла АРУ 3. Вход узла генератора 1 соединен с шиной питания, выход — с первым входом узла усилителя 2, вход питания которого соединен с шиной питания. Выход узла усилителя 2 через разветвление соединен с ВЧ выходом генератора и входом узла АРУ 3, выход которого соединен со вторым входом узла усилителя 2. Узел генератора 1 включает биполярный транзистор 4, первую 5 и вторую 6 катушки индуктивности, первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 резисторы, первый 11, второй 12, третий 13, четвертый 14 и пятый 15 конденсаторы и кварцевый резонатор 16. В узле генератора 1 коллектор биполярного транзистора 4 соединен через первую катушку индуктивности 5, первый резистор 7 и параллельно включенный первый конденсатор 11 с шиной питания. С базой биполярного транзистора 4 соединены второй 8 и третий 9 резисторы и включенный параллельно третьему резистору 9 второй конденсатор 12. С эмиттером биполярного транзистора 4 соединен кварцевый резонатор 16, который соединен с четвертым конденсатором 14, соединенным с общей точкой, и третьим конденсатором 13, соединенным с коллектором биполярного транзистора 4, замыкая цепь его обратной связи. Параллельно кварцевому резонатору 16 включена вторая катушка индуктивности 6. Четвертый резистор 10 включен между эмиттером биполярного транзистора 4 и общей точкой. Между коллектором биполярного транзистора 4 и выходом узла генератора 1 включен пятый конденсатор 15. Выход узла генератора 1 соединен с первым входом узла усилителя 2. Узел усилителя 2 включает МОП-транзистор 17 с двумя затворами, пятый резистор 18, шестой 19, седьмой 20 и восьмой 21 конденсаторы. Первый вход узла усилителя 2 соединен с первым затвором МОП-транзистора 17. Сток МОП-транзистора 17 через пятый резистор 18 соединен с шиной питания и через емкостный делитель, состоящий из шестого 19 и седьмого 20 конденсаторов, — с выходом узла усилителя 2. Выход узла усилителя 2 через разветвление соединен с входом узла АРУ 3 и через восьмой конденсатор 21 соединен с ВЧ выходом генератора в целом. Узел АРУ 3 включает операционный усилитель 22 и детектор мощности 23. Вход узла АРУЗ соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 22 и детектором мощности 23. Выход операционного усилителя 22 соединен со вторым входом узла усилителя 2, соединенным со вторым затвором МОП-транзистора 17.

В частном случае исполнения детектор мощности 23 может быть выполнен на базе диода 30, десятого 31 и одиннадцатого 32 резисторов. Диод 30 и одиннадцатый резистор 32 соединены параллельно и включены между общей точкой и инвертирующим входом операционного усилителя 22 через десятый резистор 31.

В частных случаях исполнения в схему генератора, описанную выше, могут быть включены следующие элементы в соответствии с Фиг.2.

В узел генератора 1 могут быть дополнительно введены девятый 24 и десятый 25 конденсаторы и пятый 26 и шестой 27 резисторы. Девятый 24 и десятый 25 конденсаторы последовательно соединены и включены между коллектором биполярного транзистора 4 и общей точкой. Шестой резистор 26 соединен с базой биполярного транзистора 4. Седьмой резистор 27 последовательно соединен с кварцевым резонатором 16.

В узел усилителя 2 дополнительно введена третья катушка индуктивности 44 между пятым резистором 18 и стоком МОП-транзистора 17. Дополнительно введенные параллельно соединенные тринадцатый резистор 37 и четырнадцатый конденсатор 38 подключены между истоком МОП-транзистора 17 и общей точкой.

В узел АРУ 3 могут быть дополнительно введены восьмой 28 и девятый 29 резисторы, включенные в качестве делителя напряжения питания и соединенные с неинвертирующим входом операционного усилителя 22.

Кроме того в схему генератора могут быть дополнительно введены следующие фильтрующие элементы. На входе узла генератора 1 могут быть включены: двенадцатый резистор 33 последовательно и одиннадцатый 34 и двенадцатый 35 конденсаторы параллельно. В узел усилителя 2 может быть введен тринадцатый конденсатор 36, включенный между входом питания узла усилителя 2 и общей точкой. В узел АРУ 3 могут быть введены: в качестве фильтрующего элемента пятнадцатый конденсатор 39, включенный параллельно девятому резистору 29, и ФНЧ, образованный шестнадцатым 40, семнадцатым 42 и восемнадцатым 43 конденсаторами и четырнадцатым резистором 41 и подключенный к выходу операционного усилителя 22.

Генератор работает следующим образом.

Через RC-цепь, состоящую из первого резистора 7 и первого конденсатора 11 напряжение питания поступает через первую катушку индуктивности 5 на биполярный транзистор 4 в узле генератора 1. Биполярный транзистор 4 включен по схеме Батлера с общей базой по переменному току за счет второго конденсатора 12. Второй 8 и третий 9 резисторы, образующие делитель напряжения, задают необходимое смещение напряжения на базе биполярного транзистора 4 и обеспечивают его оптимальную рабочую точку. Кварцевый резонатор 16 через третий 13 и четвертый 14 конденсаторы включен в цепь обратной связи биполярного транзистора 4 и обеспечивает колебания на своей резонансной частоте. Четвертый резистор 10 обеспечивает необходимый режим возбуждения и работы узла генератора 1. Вторая катушка индуктивности 6 образует резонансный контур с паразитной емкостью кварцевого резонатора 16 и ограничивает возможность возбуждения генератора на побочных частотах. Через пятый конденсатор 15, выполняющий функцию разделительного и обеспечивающий развязку по постоянной составляющей напряжения, сигнал поступает на первый вход узла усилителя 2. Сигнал с первого входа узла усилителя 2 поступает на первый затвор МОП-транзистора 17, на сток которого поступает напряжение питания через пятый резистор 18. МОП-транзистор 17 осуществляет усиление сигнала, поступающего на его первый затвор. Напряжение на втором затворе меняет коэффициент усиления МОП-транзистора 17. Сигнал со стока МОП-транзистора 17 через емкостной делитель, состоящий из шестого 19 и седьмого 20 конденсаторов, поступает на выход узла усилителя 2, откуда, разветвляясь, поступает на вход узла АРУ 3 и через разделительный восьмой конденсатор 21 — на ВЧ выход генератора. На входе узла АРУ 3 сигнал детектируется на детекторе мощности 23, и его постоянная составляющая поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 22. Опорное напряжение поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 22. Операционный усилитель 22 сравнивает поступающие на его входы сигналы, формируя на своем выходе значение напряжения, которое является управляющим и, поступая на второй затвор МОП-транзистора 17, замыкает петлю АРУ, которая стабилизирует мощность на выходе узла усилителя 2. Подбирая значения опорного напряжения Uоп, можно получить уровень мощности любой величины в пределах от 1 до 50 мВт при напряжении питания 10 В.

Дополнительно введенные в узел генератора девятый 24 и десятый 25 конденсаторы, дополняющие третий 13 и четвертый 14 конденсаторы, образуют с первой катушкой индуктивности 5 резонансный контур, настроенный на резонансную частоту кварцевого резонатора 16, повышая добротность узла генератора 1. Десятый конденсатор 25 может быть выполнен с перестраиваемым значением емкости, позволяя подстраивать резонансный контур на резонансную частоту кварцевого резонатора 16 и изменяя рабочую частоту генератора в небольших пределах. В узле генератора 1 введенные двенадцатый резистор 33, одиннадцатый 34 и двенадцатый 35 конденсаторы осуществляют фильтрацию питающего напряжения.

В узел генератора 1 могут быть дополнительно введены шестой 26 и седьмой 27 резисторы. Шестой резистор 26 ограничивает ток базы биполярного транзистора 4. Седьмой резистор 27 ограничивает мощность, рассеиваемую на кварцевом резонаторе. В узле усилителя 2 третья катушка индуктивности 44, подключенная к стоку МОП-транзистора 17, совместно с емкостным делителем из шестого 19 и седьмого 20 конденсаторов образует резонансный контур для повышения коэффициента усиления на рабочей частоте. Тринадцатый конденсатор 36, дополнительно введенный в узел усилителя 2, осуществляет фильтрацию питающего напряжения. Параллельно соединенные тринадцатый резистор 37 и четырнадцатый конденсатор 38 стабилизируют работу МОП-транзистора 17.

Введение в узел АРУ 3 дополнительных восьмого 28 и девятого 29 резисторов, образующих делитель напряжения, позволяет обеспечить необходимое опорное напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 22, используя напряжение питания генератора. Выполненный перестраиваемым девятый резистор 29 позволяет подстраивать опорное напряжение, поступающее на неинвертирующий вход операционного усилителя 22.

В узле АРУ 3 пятнадцатый конденсатор 39. включенный параллельно девятому резистору 29, осуществляет фильтрацию опорного напряжения, а ФНЧ, образованный шестнадцатым 40, семнадцатым 42 и восемнадцатым 43 конденсаторами и четырнадцатым резистором 41, предохраняет схему от самовозбуждения.

Заявляемую схему можно применять в нетермостатируемых генераторах, обеспечивая при этом низкий уровень фазового шума и постоянство параметров генератора независимо от условий эксплуатации.

На Фиг.3 изображен фазовый шум выходного сигнала с частотой несущей 112 МГц при отстройке до 1 МГц от несущей для генератора, принципиальная схема которого соответствует Фиг.2.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Малошумящий кварцевый генератор с автоматической регулировкой усиления, содержащий узел генератора, включающий кварцевый резонатор и биполярный транзистор, узел усилителя, соединенный с выходом узла генератора, и узел автоматической регулировки усиления, включающий операционный усилитель и детектор мощности и соединяющий выход узла усилителя с его входом, при этом вход узла автоматической регулировки усиления соединен с детектором мощности и инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен с выходом узла автоматической регулировки усиления, отличающийся тем, что узел генератора дополнительно включает первый, второй, третий, четвертый и пятый конденсаторы, первую и вторую катушки индуктивности, первый, второй, третий и четвертый резисторы, при этом первый резистор, первый конденсатор и первая катушка соединены с коллектором биполярного транзистора, с базой которого соединены второй и третий резисторы и второй конденсатор, с эмиттером — кварцевый резонатор и четвертый резистор, вторая катушка индуктивности включена параллельно кварцевому резонатору, который соединен через разветвление с первым конденсатором и через третий конденсатор с коллектором биполярного транзистора, который через пятый конденсатор соединен с выходом узла генератора; узел усилителя включает МОП-транзистор, с первым затвором которого соединен выход узла генератора, со стоком — пятый резистор и емкостный делитель из шестого и седьмого конденсаторов, соединенный в свою очередь через восьмой конденсатор с выходом генератора и со входом узла автоматической регулировки усиления; выход которого соединен со вторым затвором МОП-транзистора.

2. Кварцевый генератор по п.1, отличающийся тем, что узел генератора дополнительно содержит последовательно включенные девятый и десятый конденсаторы, соединенные с коллектором биполярного транзистора.

3. Кварцевый генератор по п.2, отличающийся тем, что в узле генератора десятый конденсатор выполнен с перестраиваемым значением емкости.

4. Кварцевый генератор по п.1, отличающийся тем, что узел генератора дополнительно содержит шестой резистор, соединенный с базой биполярного транзистора.

5. Кварцевый генератор по п.1, отличающийся тем, что узел генератора дополнительно содержит седьмой резистор, последовательно соединенный с кварцевым резонатором.

6. Кварцевый генератор по п.1, отличающийся тем, что в узел усилителя дополнительно введена третья катушка индуктивности, соединенная со стоком МОП-транзистора.

7. Кварцевый генератор по п.1, отличающийся тем, что в узел автоматической регулировки усиления дополнительно введены восьмой и девятый резисторы, включенные в качестве делителя напряжения питания и соединенные с неинвертирующим входом операционного усилителя.

8. Кварцевый генератор по п.7, отличающийся тем, что девятый резистор выполнен с перестраиваемым значением сопротивления.

9. Кварцевый генератор по п.1, отличающийся тем, что детектор мощности состоит из диода, десятого и одиннадцатого резисторов, при этом диод и одиннадцатый резистор соединены параллельно и подключены к инвертирующему входу операционного усилителя через десятый резистор.

10. Кварцевый генератор по п.1, отличающийся тем, что к входу узла генератора дополнительно подключены последовательно двенадцатый резистор и параллельно одиннадцатый и двенадцатый конденсаторы.

11. Кварцевый генератор по п.1, отличающийся тем, что в узел усилителя, соединенный с его входом питания, дополнительно введен тринадцатый конденсатор.

12. Кварцевый генератор по п.1, отличающийся тем, что в узел усилителя дополнительно введены тринадцатый резистор и четырнадцатый конденсатор, подключенные к истоку МОП-транзистора и соединенные между собой параллельно.

13. Кварцевый генератор по п.1, отличающийся тем, что в узел автоматической регулировки усиления дополнительно введен пятнадцатый конденсатор, включенный параллельно девятому резистору.

14. Кварцевый генератор по п.1, отличающийся тем, что в узел автоматической регулировки усиления дополнительно введены шестнадцатый конденсатор, соединенный со вторым затвором МОП-транзистора, семнадцатый конденсатор, соединяющий инвертирующий вход операционного усилителя со вторым затвором МОП-транзистора через четырнадцатый резистор, и восемнадцатый конденсатор, соединенный с выходом операционного усилителя.

Кафедра информатики и вычислительной математики

В 2016г. сотрудниками кафедры получены патенты.

1. Петров Игорь Борисович, Фаворская Алена Владимировна. Способ регистрации сейсмических сигналов с целью поиска и разведки углеводородов в структурах подводных геологических массивов. Свидетельство о государственной регистрации изобретения, заявка на изобретение №114103040072 от 25 ноября 2016г.

2. Беккер Александр Тевьевич, Уварова Татьяна Эриковна, Помников Егор Евгеньевич, Суренков Савва Павлович, Миряха Владислав Андреевич, Петров Игорь Борисович, Санников Александр Владимирович/ Программа для ЭВМ “ RN — Arctic “. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2017611557 от 6 февраля 2017г., заявка на программу для ЭВМ №2016663767от 15.12.2016г.

Молодой учёный МФТИ Николай Игоревич Хохлов (доцент кафедры, к.ф.-м.н.) по итогам конкурса на соискание медали РАН для молодых научных сотрудников стал лауреатом престижной премии Российской академии наук — медали для молодых учёных и студентов высших учебных заведений России по итогам конкурса 2016 года в области информатики, вычислительной техники и автоматизации за цикл работ «Разработка высокоточных численных методов и параллельных алгоритмов для решения задач геофизики». Награжден 30 мая 2017 года в РАН.

Патенты – 2015 г.

1. Голубев Василий Иванович, Войнов Олег Ярославович, Петров Игорь Борисович. Программа для ЭВМ “Программа для построения геологических разрезов путём миграции сейсмических данных (SeisMig)”. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, заявка, поданная 30.10.2015 №201566039, свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2015663470 от 18 декабря 2015 года.
2. Петров Игорь Борисович, Фаворская Алена Владимировна. Способ регистрации сейсмических сигналов с целью поиска и разведки углеводородов в структурах подводных геологических массивов. Свидетельство о государственной регистрации изобретения, заявка на изобретение №114103040072 от 25 ноября 2015г

1. GEORGE S. BARDMESSER, 1UNITED STATES PATENT AND TRADEMARK OFFICE NOTICE OF RECORDATION OF ASSIGNMENT DOCUMENT, 025 CONNECTICUT AVENUE, N.W. SUITE 1000, WASHINGTON, DC 20006., 502766274, APRIL 15, 2014, Петров Игорь Борисович.
2. Способ целевой виртуализации ресурсов в контейнере. 127566, г.Москва, Алтуфьевское шоссе, д.44, Бизнес-центр “Альтеза”, ООО “Параллелз”. ЗАЯВЛЕНИЕ о выдаче евразийского патента на изобретение 2230.1400000ЕА, Евразийское патентное ведомство, РФ,109012, г. Москва, Малый черкасский переулок, д. 2, Емельянов Павел Владимирович, Петров Игорь Борисович, Протасов Станислав Станиславович.

Патенты – 2013 г.

1. Петров Игорь Борисович, д.ф.-м.н., профессор, член-корр. РАН, Хохлов Николай Игоревич, ассистент, к.ф.-м.н., Голубев Василий Иванович, ассистент: свидетельство о государственной регистрации программы ЭВМ №20136198747 от 17.10.2013г. “Программа для расчетов сейсмических процессов в гетерогенных геологических средах (Seismic_Modeling)”.
2. Тормасов Александр Геннадьевич, д.ф.-м.н., профессор.

Упаковка представляет собой коробку с размещенными в ней кондитерскими изделиями. Каждое кондитерское изделие выполнено в виде подвижного элемента игры с обозначениями в виде букв или других символов, из которых можно составить единое целое изображение или отгадку на вопросы игры. По меньшей мере на внутреннюю сторону крышки могут быть нанесены вопросы игры. Каждое кондитерское изделие может быть снабжено жесткой оболочкой. Это позволяет увеличить объем продаж кондитерских изделий путем придания упаковке информационно-развлекательных функций. 2 з.п. ф-лы, 22 ил.

Рисунки к патенту РФ 2137688

Изобретение относится к пищевой, преимущественно кондитерской промышленности, и может быть использовано при производстве упаковки для пищевых, преимущественно кондитерских изделий — шоколада, шоколадных конфет, карамели, жевательной резинки, пряников и т.д.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является упаковка, представляющая собой коробку с размещенными в ней кондитерскими изделиями. (Купцов Б.Ф. и др. Современная тара. К.: ВНИЭКИТУ, 1970, с. 243-244, 247). На кондитерских изделиях, т.е. конфетах, имеются различные обозначения. Но эти обозначения не являются следствием условий игры.

Недостаток данной упаковки в отсутствии смысловой и развлекательно-информационной функции.

Технический результат от использования изобретения — увеличение продаж кондитерских изделий путем придания упаковке информационно-развлекательных функций.

Это достигается тем, что в упаковке, представляющей собой коробку с размещенными в ней кондитерскими изделиями, каждое изделие выполнено в виде подвижного элемента игры с обозначениями в виде букв или других символов, из которых можно составить единое целое изображение, составить анаграмму или отгадку на вопросы игры; на внутренней стороне могут быть нанесены вопросы или условия игры, на крышке или дне коробки может быть изображено игровое поле; каждое кондитерское изделие может быть снабжено снимаемой жесткой влаго-газонепроницаемой оболочкой (чтобы исключить попадание микроорганизмов на кондитерское изделие с рук потребителя) с нанесенным на ней буквой или символом. В этом случае кондитерское изделие может иметь любую форму.

На фиг. 1 изображена упаковка с обозначением-изображением на подвижных элементах частей картинки и букв в собранном виде и пример выполнения движения подвижных элементов,
на фиг. 2 — снимаемая жесткая оболочка с нанесенной на ней буквой;
на фиг. 3 — упаковка с обозначением на подвижных элементах букв;
на фиг. 4 — обозначение на подвижном элементе символа посредством этикетки;
на фиг. 5 — обозначение на подвижном элементе символа посредством обертки;
на фиг. 6 — подвижный элемент в трех проекциях;
на фиг. 7 — пример выполнения движения подвижных элементов;
на фиг. 8 — упаковка с изображением на подвижных элементах частей картинки, в смешанном и собранном виде;
на фиг. 9 — упаковка с изображением на подвижных элементах частей картинки, в смешанном и собранном виде;
на фиг. 10 — упаковка с изображением на подвижных элементах цифр, в собранном и смешанном виде;
на фиг. 11 — упаковка с изображением на подвижных элементах букв, в смешанном и собранном виде;
на фиг. 12 — упаковка с изображением на подвижных элементах букв, в смешанном и собранном виде;
на фиг. 13 — упаковка с изображением на подвижных элементах букв в смешанном виде;
на фиг. 14 — упаковка с изображением на подвижных элементах букв в собранном виде;
на фиг. 15 — упаковка с изображением на подвижных элементах букв и игровым полем на крышке коробки;
на фиг. 16 — упаковка с изображением на подвижных элементах букв;
на фиг. 17 — игровое поле, изображенное на крышке или на внутренней стороне дна коробки;
на фиг. 18 — пример игры с изображением на подвижных элементах букв и игрового поля на внутренней стороне дна коробки;
на фиг. 19 — упаковка с изображением на подвижных элементах цифр и арифметических действий;
на фиг. 20 — упаковка с изображением на подвижных элементах шахматных фигур, а на крышке и на внутренней стороне дна коробки шахматного игрового поля;
на фиг. 21 — упаковка с изображением на подвижных элементах шашечных фигур, а на крышке и на внутренней стороне дна коробки шашечного игрового поля;
на фиг. 22 — упаковка с изображением на подвижных элементах букв, а на крышке коробки — игрового поля.

Упаковка представляет собой коробку из картона, металла, пластмассы и т. п. , состоящую из корпуса 1 с крышкой 2. Крышка может крепиться к корпусу гибкой связью, например, в виде петель 3. В корпус вложены кондитерские изделия (шоколад, конфеты, карамель и др.), которые должны быть желательно обернуты яркой фольгой или оберткой, или накрыты жесткой оболочкой 4, выполненной из пластмассы, картона и т.д. Кондитерские изделия могут быть выполнены в виде кубов или параллелепипедов. На них должно быть выполнено или выдавленное или вогнутое обозначение символа согласно вида и условий игры — данное обозначение может быть и на обертке или жесткой оболочке.

Кондитерские изделия — подвижные элементы игры — могут иметь произвольные размеры, их количество может быть любым и зависеть лишь от условий игры.

Упаковку используют следующим образом.

При открывании крышки 2 потребитель знакомится с условием игры 5. Если кроме подвижных элементов имеется еще один элемент (кондитерское изделие) без обозначения символа 6, он вынимает и употребляет его, освобождая место для горизонтального и вертикального движения (согласно верхней и нижней части игры — фиг. 1) подвижных элементов. Их движение осуществляется, например, пальцем (фиг. 7). После решения игры кондитерские элементы употребляются потребителем.

Упаковка с подвижными элементами, имеющими обозначения в виде цифр (фиг. 10), представляет собой игру, задача которой в том, чтобы, не вынимая подвижные элементы из корпуса 1, а двигая их в горизонтальном и вертикальном направлении, выстроить из беспорядочно перемешанных последовательный ряд согласно условиям игры, например, от 1 до 15.

Для упаковки с подвижными элементами, имеющими обозначения в виде изображения частей картинки (фиг. 8, 9), имеются условия: не вынимая подвижные элементы, а двигая их в горизонтальном и вертикальном направлении, собрать из перемешанных частей картинку в единое целое.

Для упаковки с подвижными элементами, имеющими обозначение букв (фиг. 11, 12, 13, 14) — условия: не вынимая подвижные элементы, а двигая их в горизонтальном и вертикальном направлении, выстроить в последовательный ряд, чтобы согласно условиям игры, обозначенным, например, на крышке 2 коробки, составились слова — т.е. следует отгадать вопросы игры.

Для упаковки с подвижными элементами, имеющими обозначения букв (фиг. 15), а на крышке или дне корпуса игровое поле (фиг. 17), задача состоит в следующем: произвольно добавляя из имеющихся в наличии подвижных элементов (фиг. 16), к слову, оговоренному в условии, т.е. на игровом поле, по одному подвижному элементу с буквой, получать новое слово, количество букв в котором должно соответствовать количеству, нанесенному на игровое поле (фиг. 18).

Условия игры для упаковки с подвижными элементами, имеющими обозначения цифр и арифметических действий (фиг. 19), следующие: не вынимая подвижные элементы, а двигая их в горизонтальном и вертикальном направлении, составить арифметические действия согласно условиям игры.

Упаковка с изображением на подвижных элементах шахматных фигур, а на крышке и дне — шахматного игрового поля (фиг. 20) позволяет играть в шахматы независимо от места нахождения, например в дороге, на природе и т.д.

Упаковка с изображением на подвижных элементах шашечных фигур, а на крышке и дне — шашечного игрового поля (фиг. 21) позволяет играть в шашки независимо от места нахождения — в дороге, на природе и т.д.

Упаковка с изображением на подвижных элементах букв, а на крышке или дне — игрового поля (фиг. 22) предполагает, что число участников игры может быть более одного. Условия: поочередно добавляя из имеющихся в наличии подвижных элементов к базовому слову (которое может быть или оговорено в условии или составлено произвольно самими участниками из имеющихся подвижных элементов) по одному элементу с буквой, получать новое слово по возможности с наибольшим количеством букв. Побеждает участник, составивший при заполнении всего игрового поля слова с наибольшим количеством букв. На игровом поле может быть обозначено, например, что если игрок поставит на данный сектор поля элемент и в результате у него получится слово с четным (нечетным) количеством букв, то он может быть или лишен (или премирован) дополнительно из суммы букв — очков, набранной им до того. Игроки могут играть и не принимая данных условий, и в этом случае побеждает набравший большее количество букв-очков.

В случае, когда каждое кондитерское изделие снабжено снимаемой жесткой оболочкой (фиг. 2), изделие может и не иметь форму куба или параллелепипеда, обозначение в виде букв или символов выполняется в этом случае на снимаемой жесткой оболочке. Поскольку срок годности кондитерских изделий ограничен, после употребления самих изделий или части их данную упаковку можно использовать как игру без самих кондитерских изделий.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Упаковка, представляющая собой коробку с размещенными в ней кондитерскими изделиями, отличающаяся тем, что каждое кондитерское изделие выполнено в виде подвижного элемента игры с обозначениями в виде букв или других символов, из которых можно составить единое целое изображение или отгадку на вопросы игры.

2. Упаковка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, на внутренней стороне крышки нанесены вопросы игры.

3. Упаковка по п.1, отличающаяся тем, что каждое кондитерское изделие снабжено жесткой оболочкой.

(21), (22) Заявка: 2009132170/13, 27.08.2009

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
27.08.2009

(46) Опубликовано: 27.07.2010

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2066962 С1, 27.09.1996. УВАРОВ В.М. Наноструктурирование водной среды с использованием кавитации, http://www.nii-germes.ru/NanoTechnology.html, помещено в Интернет 03.08.2008. RU 2178708 С2, 27.01.2002.

Адрес для переписки:
115583, Москва, ул. Генерала Белова, 55, кв.247, О.И. Квасенкову

(72) Автор(ы):
Голубев Владимир Николаевич (RU),
Авдонин Павел Васильевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):
Голубев Владимир Николаевич (RU)

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПЕКТИНА

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к технологии производства пектина. Способ предусматривает гидролиз-экстрагирование пектинсодержащего сырья наноструктурированной водой в роторно-кавитационном экстракторе при соотношении фаз 1:(3-5) и индексе кавитации 2,1-2,5. Затем проводят разделение фаз. Микрофильтрацию жидкой фазы осуществляют тангенциальным методом на мембранах с размером пор около 1,4 мкм. Далее концентрируют и подвергают ультразвуковой распылительной сушке при температуре 50-65°С. Изобретение позволяет получить пектин с повышенной желирующей способностью.

Изобретение относится к технологии производства пектина.

Известен способ производства пектина, предусматривающий гидролиз-экстрагирование пектинсодержащего сырья в роторно-кавитационном экстракторе при индексе кавитации 0,8-1,9, разделение фаз, очистку жидкой фазы нормальной микрофильтрацией, ее концентрирование в вакуумно-пленочной установке и распылительную сушку при температуре 75-90°С (RU 2066962 С1, 1995).

Техническим результатом изобретения является повышение желирующей способности пектина.

Этот результат достигается тем, что в способе производства пектина, предусматривающем гидролиз — экстрагирование пектинсодержащего сырья в роторно-кавитационном экстракторе, разделение фаз, очистку жидкой фазы микрофильтрацией, ее концентрирование в вакуумно-пленочной установке и распылительную сушку, согласно изобретению, гидролиз-экстрагирование осуществляют с использованием наноструктурированной воды при соотношении фаз 1:(3-5) и индексе кавитации 2,1-2,5, микрофильтрацию осуществляют тангенциальным методом на мембранах с размером пор около 1,4 мкм, а распылительную сушку осуществляют ультразвуковым методом при температуре 50-65°С.

Способ реализуется следующим образом.

Пектинсодержащее сырье в свежем, сушеном или консервированном виде подготавливают по традиционной технологии и, при необходимости, измельчают. Воду подвергают наноструктурированию по известной технологии (http://www.nii-germes.ru/NanoTechnolooy.html). Подготовленное пектинсодержащее сырье смешивают с наноструктурированной водой в соотношении 1:(3-5) и подвергают гидролизу — экстрагированию в роторно-кавитационном экстракторе при индексе кавитации 2,1-2,5. Обработку осуществляют в зависимости от вида и степени измельчения сырья в течение от 1,5 до 20 минут. После завершения гидролиза-экстрагирования фазы разделяют по любой известной технологии. Жидкую фазу подвергают очистке тангенциальной микрофильтрацией на мембранах с размером пор около 1,4 мкм, концентрируют в вакуумно-пленочном аппарате и направляют на распылительную сушку при температуре 50-65°С. Распыление осуществляют с использованием ультразвуковых форсунок или механических ультразвуковых распылителей, обеспечивающих ультрадисперсное распыление жидкостей. В зависимости от их конструкции концентрированно осуществляют до достижения содержания сухих веществ, при котором вязкость концентрата не препятствует его распылению на используемом оборудовании.

Полученный по описанной технологии порошок пектина имеет содержание галактуроновой кислоты не менее 65%.

Для подтверждения достижения заявленного технического результата сравнивали прочность желе пектина, полученного из одного и того же сырья по предлагаемому способу и по наиболее близкому аналогу. Прочность желе пектина из свежей яблочной выжимки составила 210 и 190° SAG, из кормового арбуза 210 и 180° SAG, из сульфитированного свекловичного жома 160 и 130° SAG соответственно.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить пектин с повышенной желирующей способностью.

Способ производства пектина, предусматривающий гидролиз-экстрагирование пектинсодержащего сырья в роторно-кавитационном экстракторе, разделение фаз, очистку жидкой фазы микрофильтрацией, ее концентрирование в вакуумно-пленочной установке и распылительную сушку, отличающийся тем, что гидролиз-экстрагирование осуществляют с использованием наноструктурированной воды при соотношении фаз 1:(3-5) и индексе кавитации 2,1-2,5, микрофильтрацию осуществляют тангенциальным методом на мембранах с размером пор около 1,4 мкм, а распылительную сушку осуществляют ультразвуковым методом при температуре 50-65°С.