Моделирование и оптимизация активных нелинейных радиоэлектронных компонентов на HEMT-транзисторах для монолитных микроволновых интегральных схем миллиметрового диапазона

• Автор: Аунг Бо Бо Хейн
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ВАРИАНТАМ ПОСТРОЕНИЯ СХЕМ АКТИВНЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ УСТРОЙСТВ СВЧ И МЕТОДАМ ИХ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1Л. Электрические схемы транзисторных смесителей СВЧ
1Л Л. Схемы на одном транзисторе
1Л.2. Схемы на двухзатворном транзисторе или на двух отдельных транзисторах
1Л .3. Схемы на нескольких транзисторах
1 Л.4. Смесители на гармонике гетеродина
1.2. Достижения в разработке современных активных смесителей СВЧ
1.3. Методы проектирования смесителей СВЧ
Выводы по главе
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ
РАДИОУСТРОЙСТВ В ПРОГРАММЕ MICROWAVE OFFICE
2.1. Методические указания по использованию пакета проектирования Microwave Office.
2.1.1. Запуск программы Microwave Office
2.2. Создание электрической схемы нелинейного устройства
2.3. Расчет характеристик и параметров схемы
2.3.1. Коэффициент передачи мощности Кр
2.3.2 Выходной спектр смесителя
Выводы по главе
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СМЕСИТЕЛЕЙ СВЧ - НЕЛИНЕЙНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ И
УМНОЖИТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ

3.1. Усилитель мощности
3.1.1. Оптимальный режим работы транзистора
3.1.2. Измерение входных и выходных импедансов транзистора
3.1.3. Автоматическое смещение
3.1.4. Методика проектирования согласующих цепей
3.1.5. Проверка допустимости величин напряжений и тока транзистора
3.1.6. Характеристики усилителя
3.2. Удвоитель частоты на полевом транзисторе
3.2.1. Проектирование оптимального режима работы транзистора в удвоителе
частоты
3.2.2. Методика проектирования выходной цепи удвоителя
3.2.3. Методика проектирования входной цепи удвоителя
3.2.4. Проектирование цепи смещения транзистора
3.2.5. Проектирование цепи подачи напряжения питания на сток
3.2.6. Окончательная схема удвоителя частоты
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ПОРЯДОК ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВАРИАНТОВ СХЕМ АКТИВНЫХ
СМЕСИТЕЛЕЙ СВЧ
4.1. Режим работы транзистора
4.2. Схема смесителя на одном транзисторе с подведением колебаний напряжений
сигнала и гетеродина между затвором и истоком транзистора
4.2.1. Проектирование цепей согласования и фильтрации напряжений сигнала,
гетеродина и промежуточной частоты
4.2.2. Расчет характеристик и параметры смесителя частот
4.2.3. Развяза между портами

4.3. Схема смесителя на двух транзисторах
4.4. Смеситель частот при подаче сигнала на сток транзистора
4.5. Проектирование цепей согласования и фильтрации
4.5.1. Оптимизация цепи согласования и фильтрации гетеродина
4.5.2. Цепь согласования и фильтрации сигнала
4.5.3. Цепь согласования и фильтрации колебаний промежуточной частоты
4.5.4. Вариант схемы смесителя с диплексером
4.6. Характеристики смесителя частот
4.7. Увеличение развязки гетеродин-сигнал
4.8. Диплексер
4.9. Характеристики окончательной схемы смесителя с диплексером
4.10. Схема согласования и фильтрации колебаний частоты гетеродина, пригодная
для монолитного выполнения
Выводы по главе
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ УЛУЧШЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АКТИВНЫХ СМЕСИТЕЛЕЙ МИЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН
5.1. Смеситель СВЧ, работающий на второй гармонике гетеродина
5.1.1. Сместель с удвоителем частоты гетеродина на дополнительном транзисторе
5.1.2. Удвоение частоты на двух транзисторах
5.1.3. Второй вариант схемы смесителя, работающего на второй гармонике
гетеродина
5.2. Метод увеличения коэффициента преобразования
5.3 Сравнение схем активнных смесителей СВЧ понижающих преобразователей
частоты.

Из сравнения рис. 3.2 и 3.6 следует, что применение компенсирующей индуктивности увеличивает коэффициент Кр почти на 1 дБ. Схема рис. 3.4 соответствует оптимальному режиму работы транзистора при входной частоте 35 ГГц и мощности входного источника 10 дБм. Далее следует проверить, не превышают ли мгновенные напряжения на электродах транзистора и постоянный ток стока предельно-допустимых значений.
Расчет зависимости от времени напряжений и тока транзистора. Для схемы, изображенной на рис. 3.4, рассчитаны зависимости от времени напряжений на затворе и3 (?) и стоке uc(t), а также тока стока г с( ?) транзистора. При расчете напряжений в программе Microwave Office использованы команды: в окне Meas. Туре - Nonlinear, Voltage, в окне Measurement - Vtime, при расчете тока использованы команды Current, Itime, в окне Sweep. Freq. Установлена частота 35 ГГц. Результаты расчета показаны на рис. 3.7 - 3.9.

Г, НС
Рис. 3.7. Напряжение затвор-исток транзистора.
Как видно из указанных рисунков, напряжения и ток транзистора не превышают установленных допустимых значений.