Автоматизация проектирования микроволновых переключателей на базе арсенид-галлиевого полевого транзистора с затвором Шоттки

• Автор: Севостьянов, Виктор Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 198 с. : ил.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОДХОДОВ К АВТОМАТИЗИРОВАННОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ МИКРО-* ВОЛНОВЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

1.1. ПУТИ РАЗВИТИЯ ИТЕРАЦИОННЫХ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОВОЛНОВЫХ УСТРОЙСТВ

1.2. СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОВОЛНОВЫХ УПРАВ ЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

1.3. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ И КВАЗИСТАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ц 1.4. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОВОЛНОВЫХ УСТРОЙСТВ В САПР
ГЛАВА 2. КОНЕЧНО-РАЗНОСТНАЯ АППРОКСИМАЦИЯ МОДЕЛЕЙ ВОЛНОВЕДУЩИХ И УПРАВЛЯЮЩИХ СТРУКТУР В ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ
2.1. ПОСТАНОВКА ВНУТРЕННЕЙ ЗАДАЧИ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ ДЛЯ МИКРОВОЛНОВЫХ ВОЛНОВЕДУЩИХ СТРУКТУР
2.2. КОНЕЧНО - РАЗНОСТНАЯ АППРОКСИМАЦИЯ УРАВНЕНИЙ ^ ГЕЛЬМГОЛЬЦА ДЛЯ МИКРОВОЛНОВЫХ ВОЛНОВЕДУЩИХ
СТРУКТУР
2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОЛНОВЕДУЩИХ СТРУКТУР В КВАЗИСТАТИЧЕСКОМ КОНЕЧНО -РАЗНОСТНОМ ПРИБЛИЖЕНИИ
2.4. ДВУХМЕРНОЕ ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ В КВАЗИСТАТИЧЕСКОМ КОНЕЧНО - РАЗНОСТНОМ ПРИБЛИЖЕНИИ
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЛНОВЕДУЩИХ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР
3.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ
3.2. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПОЛОСКОВЫХ ЛИНИЙ
> 3.3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МИКРОВОЛНОВЫХ ЛИНИЙ

3.4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С БАРЬЕРОМ
ШОТТКИ НА ПОДЛОЖКЕ ИЗ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ
3.4Л. МОДЕЛЬ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С БАРЬЕРОМ ШОТТ-Щ КИ
3.4.2. ФАКТОР КАЧЕСТВА
3.4.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПОДВИЖНОСТИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ
ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОВОЛНОВЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТ-
* РОЙСТВ В САПР
4.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛНОВЕДУЩИХ СТРУКТУР
4.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САПР ПОИСК-Д
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение
^ Приложение I Список сокращений
Приложение II Таблицы результатов анализа волноведущих
структур
Приложение III Методика пополнения динамической библиотеки
базовых элементов в системе ПОИСК-Д
Приложении IV Интерфейс пакета прикладных программ расчета параметров микроволновых волноведущих структур ПОИСК-П
Приложении V Интерфейс программы ПОИСК-ПТШ - исследования влияния конструктивно - технологических факторов на электрические
параметры полевого транзистора с затвором Шоттки
Приложение VI Копии актов внедрения результатов диссертационной работы. Копии свидетельств о регистрации программ для
* ЭВМ
Актуальность темы. Высокие темпы развития современных технологий, неизбежно связанные с интенсивным освоением микроволновой частотной области, диктуют необходимость совершенствования математического программного обеспечения - наиболее наукоемкой части пакетов автоматизированного проектирования радиоэлектронных систем и их элементной базы. Выходные характеристики радиоэлектронных систем (РЭС) во многом зависят от качества функционирования управляющих устройств, которые занимают существенный объем в микроволновой аппаратуре и обеспечивают выполнение одной из наиболее сложных и важных задач - пространственно-временного перераспределения потоков сигналов. В дальнейшем под управляющими устройствами будем понимать выключатели, переключатели, коммутаторы, аттенюаторы, модуляторы, фазовращатели и ограничители.
В последнее время созданы эффективные системы имитационного моделирования. Опубликовано значительное количество работ, посвященных этому вопросу. Проблемам создания систем автоматизированного проектирования (САПР) посвящены работы как отечественных ученых - Ю.Х. Вермишева, В.А. Горбатова, В.П. Корячко, И.П. Норенкова, Г.Г. Рябова,
А.Л. Стемпковского, В.Н. Гридина, так и зарубежных - B.W. Boehm, Chris Gane, Trish Saerson, Edward Yourdon, Tom DeMarco и др. Тем не менее, специфика микроволнового диапазона и, в частности, управляющих устройств, а также непрерывное совершенствование математического и программного обеспечения САПР сверхвысоких частот (СВЧ) требуют развития подходов к автоматизированному функциональному проектированию на основе использования современных объектно-ориентированных сред программирования, динамических библиотек, архивов и баз знаний.
Один из наиболее фундаментальных исследовательских методов связан с представлением физических структур и явлений с помощью эквивалент-

Возможен другой подход к конечно-разностной аппроксимации уравнений Лапласа [50]. Пусть имеется структура из четырех ячеек при сетке с пятью узлами и в каждую ячейку входит слоистая среда из двух диэлектриков (рис. 2.5). Для каждой из восьми подобластей справедливо уравнение Лапласа еУ2Ф = УвУФ = сйу(в§габФ) = 0. При этом, суммируя восемь составляющих вектора вУФ, получим соотношение [50]:
Фщ =( Х£1 ] [(е4 +е5)фЫо+(е1 +£8)Ф!+1ц+(е6 + 87)фу-1 +(е2 + ез)фщ+1]- (2.38)
4=1 '
От уравнения (2.38) нетрудно перейти к частным случаям с различным заполнением диэлектрическими средами и вакуумом восьми участков рассматриваемой структуры. С использованием ускоряющего коэффициента формулу (2.35) запишем по аналогии с (2.32) в следующем виде:
Фки= (1 - К)Фу+~(Фу-!+Фу+1 + ф1-у + ф1и). (2.39)
Подход к двухэтапной аппроксимации, с использованием на первом этапе приближенной формулы (2.21) справедлив и для квазистатического приближения. При этом на первом этапе расчеты проводятся до выполнения определенной точности вычисления потенциальной функции по формулам (2.33), (2.39) и соотношения для Фу, полученные для точек на границах раздела диэлектрических сред, не используются, а заменяются на соотношения (2.39), а для нерегулярных точек - на соотношения (2.33). На втором этапе расчеты проводятся по соотношениям, учитывающим в том числе и граничные условия типа (2.36) - (2.38) с последующим, при необходимости, уменьшением размеров сетки и повышением точности вычислений.
Из трех решений, полученных в результате последовательного деления ячеек сетки, может быть экстраполировано четвертое, более точное. Пусть Ф|, Ф2, Фз - решения для произвольного узла сетки, Пь п2, п3 - соот-