Определение параметров микроэлектронных ВЧ и СВЧ компонентов методом частотного окна

• Автор: Малышев, Илья Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Приборы и методы контроля (измерения) параметров микроэлектронных ВЧ и СВЧ компонентов
Введение

1.1 Методы цифровой обработки данных

1.2 Методы измерения волновых параметров рассеяния микроэлектронных компонентов

1.3 Методы измерения волновых параметров рассеяния нелинейных цепей в режиме большого сигнала

1.4 Методы калибровки контактных устройств

Выводы и постановка задачи исследований

Глава 2 Анализ параметров микроэлектронных ВЧ и СВЧ компонентов, работающих в линейном режиме,
методом «частотного окна»
Введение
2.1 Постановка задачи
2.2 Метод «частотного окна»
2.3 Метод рефлектометра с внутренней задержкой сигнала
2.4 Разработка модели рефлектометра с внутренней задержкой сигнала с помощью пакета программ «Microwave Office»
2.5 Измерения и калибровка рефлектометра с внутренней
задержкой сигнала
2.6 Оценка достоверности результатов калибровки и измерения
рефлектометра с внутренней задержкой сигнала
Выводы
Глава 3 Анализ параметров нелинейных ВЧ и СВЧ цепей в режиме
большого сигнала
Введение
3.1 Постановка задачи
3.2 Метод корректного восстановления S-параметров нелинейных цепей в режиме большого сигнала
3.3 Метод кусочно-линейной регрессии в задаче восстановления S-параметров нелинейных цепей в режиме большого сигнала
3.4 Моделирование процесса восстановления S-параметров
нелинейной цепи в режиме большого сигнала
Выводы
Глава 4 Измерение параметров ВЧ и СВЧ компонентов в
полосковых линиях передачи
Введение
4.1 Постановка задачи
4.2 Калибровка контактного устройства по набору
не аттестованных полосовых мер
4.3 Метод фильтрации пространственных гармоник

4.4 Метод идентификации параметров схемных моделей
4.5 Анализ точности измерения параметров
микроэлектронных компонентов
Выводы
Заключение
Литература
Приложение А Основные технические характеристики
векторных анализаторов цепей
Приложение Б Результаты восстановления $-параметров
объектов анализа на малом и большом сигналах
Приложение В Акт внедрения

Введение
Развитие САПР СВЧ, автоматизация производства СВЧ компонентов, повышение качественных показателей разрабатываемых устройств невозможно без точных и производительных средств измерения [1]. Высокая стоимость анализаторов ВЧ и СВЧ цепей ведущих производителей (ф. Agilent Technologies, ф. Anritsu, ф. Rohde&Schwarz, и др.) и отсутствие отечественных анализаторов подобного класса в значительной степени тормозит развитие производства СВЧ аппаратуры. В настоящее время точность существующих измерительных средств ВЧ и СВЧ диапазона во многом достигается за счет использования прецизионных дорогостоящей аппаратуры и компонентов.
Актуальность темы
Широкое применение интегральных .схем СВЧ и необходимость точного анализа на этапе проектирования ставит задачи по созданию моделей отечественных электронных компонентов. Для определения параметров моделей необходимо специальное оборудование, средства измерения и методики обработки результатов измерений. Однако стоимость измерительного оборудования весьма велика, а методики не совершенны.
Проблеме снижения стоимости анализаторов СВЧ цепей без потери в точности уделяется пристальное внимание более четырех десятилетий [2,3], но по-прежнему, наиболее востребованными остаются измерительные приборы, построенные на основе векторного вольтметра и импульсного рефлектометра, каждый из которых обладает своими достоинствами и недостатками. Для определения параметров моделей электронных компонентов актуально создание автоматизированных средств измерений, основанных на новых принципах функционирования и методах обработки измерительной информации и оптимальном сочетании цена/качество.

Для измерения полной матрицы рассеяния в [82, 83] необходимо незначительное изменение нагрузочных импедаисов нелинейной цепи. Такой режим измерений нельзя считать обоснованным, так как он приводит к изменению режима работы нелинейного компонента даже для малых вариаций нагрузочных импедансов.
В [88] измерение большесигнальных параметров рассеяния осуществляется следующим способом. Основные соотношения для четырехполюсника в терминах -параметров переписываются в виде
А !а1 = ,f>12 !ch
1 !а2 = SU Iе12 12
2 ia1 = 21 22 а2 !а1 ’
&2 lCl2 ~ 2 Л*2 22
При сохранении амплитуд падающих волн постоянными и изменении фазового сдвига между ними приведенные уравнения на комплексной плоскости образуют окружности с центрами в S'il, Su, S2, S22 и радиусами |51з ch/аI- Ии «iM|. s22 ai/ai[ |2i «i M1, соответственно. Измерение
соответствующих отношений волн позволяет получить все -параметры. Однако, такой метод измерения применим только в том случае, если искомые параметры не зависят от сдвига фаз между падающими волнами. Как показано в работах [101, 102, 96] это условие для нелинейного режима работы нелинейной цепи не выполняется. Таким образом, для применения этого метода необходима математическая модель, в которой большесигнальные параметры рассеяния не зависят от величины фазового сдвига между падающими волнами.
В работе [101] показано, что в общем случае измерение значений большесигнальных S-параметров при фиксированных мощностях и сдвиге фаз зондирующих сигналов невозможно. Поэтому необходимо определять коэффициенты аппроксимации выражений, связывающих отклик нелинейной цепи с параметрами падающих волн и получивших название многомерных параметров рассеяния. Реализации измерений многомерных параметров