Алгоритмы анализа волновых процессов в длинной линии с активными нелинейными двухполюсниками

• Автор: Волощенко, Юрий Петрович
• Шифр специальности: 05.09.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 219 с. : ил.

1. МОДЕЛИРОВАНИЕ И КОНСТРУКТИВНЫЙ СИНТЕЗ ЭЛЕМЕНТОВ И ФРАГМЕНТОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ
1 Л. Теория и модели фрагментов ИС
1.2. Постановка задач диссертации
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ДЛИННОЙ ЛИНИИ С АКТИВНЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ДВУХПОЛЮСНИКАМИ
2.1. Конструктивно-технологическая модель электрической цепи фрагментов ИС
2.2. Математическая модель длинной линии с двухполюсными НЭ
2.3. Комплексная частотная характеристика ветви нелинейной цепи
2.4. Исследование однонегатронной модели электрической цепи
2.5. Коэффициент передачи напряжения линии с негатроном
2.6. Входная проводимость длинной линии с активным НЭ
2.7. Исследование составной негатронной двухполюсной модели нелинейной цепи
2.8. Резонансные параметры двухнегатронной модели цепи
2.9. Исследование амплитудных резонансных свойств отрезка длинной линии с НЭ
Выводы
3. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ В ДЛИННОЙ ЛИНИИ С АКТИВНЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
3.1. Исследование диссипативного и усилительного режимов нелинейной электрической цепи
3.2. Анализ условий возбуждения автоколебаний в четвертьволновом режиме линии с активными НЭ
3.3. Анализ уравнений аналитической модели составного негатрона в автоколебательном режиме
3.4. Диапазонные параметры модели составного негатрона
3.5. Резонансные параметры составного негатрона эквивалентного генератора
3.6. Исследование частотной и амплитудной производных резонансной проводимости составного негатрона
3.7. Мощность и частота автоколебаний генератора
на составном негатроне
Выводы

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РИС
4.1. Конструктивно-технологические модели элементов цепи ЕИС
4.2. Эквивалентная схема линии с реальным НЭ
4.3. КЧХ составной длинной линии
4.4. Влияние сосредоточенной емкости цепи связи линии
передачи и НЭ
4.5. Исследование коэффициента фильтрации составной линии
4.6. Исследование трансформирующих свойств корпуса диода
Выводы
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДЛИННЫХ ЛИНИЙ С АКТИВНЫМИ НЭ
5.1. Конструктивный синтез активных НЭ и экспериментальное исследование макетов усилителей проходного и отражательного типа
5.2. Исследование двухдиодных макетов в автоколебательном режиме
5.3. Исследование межсоединения ЭМ типа и излучающих свойств ТИС . 169 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОЕРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность темы. Прогресс в области создания современных мощных высокочастотных интегральных схем- (ИС) и других устройств электронной техники связан с совершенствованием методов и алгоритмов анализа электрических цепей с распределенными параметрами, содержащими активные и пассивные нелинейные элементы (НЭ). Дело в том, что такие микроэлектронные устройства состоят из множества полупроводниковых приборов (ПП), соединенных проводниками, размеры которых соизмеримы с длиной волны колебаний электромагнитного (ЭМ) поля. При проектировании открытой конструкции ИС необходимо учитывать время переноса энергии ЭМ поля и непрерывное изменение потенциала и заряда в результате воздействия друг на друга источников и приемников электрической цепи. Поэтому запаздывание колебаний в одних точках пространства по отношению к другим составляет существенную долю характерного временного интервала, в качестве которого выбирают период гармонических колебаний, соответствующий определяющей части спектра. Перечисленные явления усложняют настройку как фрагментов, так и всей ИС по уровню колебательной и рассеиваемой мощности.
Возможные механизмы взаимодействия электронных элементов в электрической цепи многочисленны. Прежде всего, это гальваническая и электромагнитная (ЭМ) связь, осуществляемая токами проводимости и смещения, взаимное проникновение волновых функций от одного прибора к другому и т.д. Композиция волн в проводниках и диэлектрике, явление нелинейной электрической проводимости в полупроводнике, амплитуднозависимая реакция ПП затрудняют проектирование ИС.
Существующие на сегодня алгоритмы рассмотрения подобных конструкций обладают рядом существенных недостатков. Одни предназначены для моделирования процессов в ИС только с одним НЭ,

замещения в различных сечениях линии связи характеризуются амплитуднозависимыми импедансными кривыми на комплексной плоскости;
приведена система компонентных уравнений и описание графического изображения пути циркуляции полного тока в виде эквивалентной многоконтурной двухнегатронной схемы фрагмента ИС. Они являются основой математического моделирования энергетических процессов при разработке схем, содержащих произвольное число негатронов и нерегулярных отрезков линий в режимах вынужденных и собственных колебаний;
- сформулировано решение задачи анализа электрического равновесия и устойчивости этого состояния в нелинейной цепи; уточнен ряд импедансных условий в контурах цепи с учетом влияния проводимости полезной нагрузки и внутреннего сопротивления внешнего источника сигнала. Исследование компонентных уравнений ветвей цепи проводится одновременно как по напряжению, так и по току; выбрана система независимых переменных, характеризующая волновые процессы в длинной линии с НЭ.
В дальнейшем следует определить связь схемной составляющей математической модели и величин амплитудно-зависимых параметров ее элементов, провести анализ и уточнение компонентных и топологических уравнений аналитической модели нелинейной электрической цепи с распределенными параметрами.
2.3. Комплексная частотная характеристика ветви нелинейной цепи
Рассмотрение свойств длинной линии с двумя активными НЭ осуществляем на основе исследования амплитудной и частотной зависимостей комплексных входной и передаточной характеристик ветвей схем цепи (рис.2.3)- (рис.2.5). В эквивалентной схеме воздействие моделируется источником ЭДС, импедансные условия на концах соединения