Математическое моделирование СВЧ-генератора с внутренней обратной связью на биполярном транзисторе

• Автор: Горбачев, Денис Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.18, 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ СВЧ

ГЕНЕРАТОРОВ С ВНУТРЕННЕЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ

1.1. Исходные положения моделирования СВЧ транзисторных генераторов с внутренней обратной связью
1.2. Математические модели биполярного транзистора, и их применение при моделировании СВЧгенерагоров с внутренней обратной связью
1.3. Модель биполярного транзистора, работающего в нсдонапряжснном режиме с отсечкой тока,

и направления ее усовершенствования

1.4. Линейная модель биполярного транзистора

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1

ГЛАВА 2 УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МОДЕЛИ

БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА, РАБОТАЮЩЕГО В НЕДОНАПРЯЖЕННОМ РЕЖИМЕ С ОТСЕЧКОЙ ТОКА
2.1 Уточнение исходных положений модели
2.2 Уравнения модели транзистора
2.2.1. Соотношения для Ъ коэффициентов
2.2.2 Определение рабочей величины угла отсечки
2.3 Алгоритм расчета электрических параметров
транзистора в составе усилительного каскада 2.4. Проверка адекватности.усовершенствованной
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2
ГЛАВА 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ
СХЕМОТЕХНИЧЕСКОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ СВЧГЕНЕРАТОРА С ВНУТРЕННЕЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ 3.1 СВЧгенерагор с внутренней обратной связью на
биполярном транзисторе и задачи его схемотехнического проектирования
32 Моделирование при выборе режима работы
транзистора в составе генератора с внутренней обратной связью
3.2.1 Исследование условий обеспечения отрицательной величины входной проводимости транзистора
3.2.2 Выбор параметров электрического режима транзистора
3.3. Моделирование при решении вопросов обеспечения устойчивости генератора
3.4. Моделирование работоспособности генератора
в условиях действия дестабилизирующих факторов ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3
ГЛАВА 4 МОДЕЛИРОВАНИЕ СВЧТРАНЗИСТОРНОГО ГЕНЕРАТОРА С ПЕРЕСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ
4.1. Способы перестройки частоты СВЧтранзисторных генераторов
4.2. Модель колебательной системы СВЧгенератора с варакторной перестройкой частоты
4.3. Алгоритм схемотехнического проектирования СВЧ транзисторного генератора с варакторной перестройкой частоты
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Однако ряд исходных положений модели [] для^ повышения эффективности ее применения требует уточнения Это определяет необходимость дальнейшего усовершенствования, не только модели биполярного транзистора, но и использующих ее- моделей разных видов генераторов, в которых транзистор работает в недонапряженном режиме с отсечкой тока^ а также разработки на их основе алгоритмов решения задач анализа и синтеза таких генераторов и соответствующего программного обеспечения. Целыо настоящей диссертационной работы является дальнейшее развитие математической модели СВЧ-генератора с внутренней обратной связью на биполярном транзисторе, работающем в недонапряженном режиме с отсечкой тока, на базе усовершенствованной модели прибора и создание на этой основе комплекта алгоритмов решения задач синтеза и анализа таких устройств, в том числе и с перестройкой частоты. В связи с реализацией поставленной цели решаются следующие задачи. Усовершенствование модели биполярного транзистора, работающего в недонапряженном'режиме с отсечкой тока. Определение особенностей решения задач моделирования СВЧ-генератора с внутренней обратной связью на биполярном транзисторе, работающем в недонапряженном режиме с отсечкой-тока и выработка стратегии ее решения. Дальнейшее развитие математической: модели СВЧ-генератора с внутренней обратной связью на- биполярном транзисторе, работающем в недонапряженном режиме с отсечкой тока, на базе усовершенствованной^ модели этого прибора. Разработка алгоритма решения задачи определения требований к частотным'характеристикам пассивных элементов-СВЧ-генератора с внутренней, обратной связью на биполярном транзисторе с варакторной перестройкой частоты. Применение разработанной модели СВЧ-генератора с внутренней обратной связью на биполярном транзисторе для решения задач моделирования этого устройства, в том числе для оценки его работоспособности при действии дестабилизирующих факторов условий производства и эксплуатации. При решении этих задач получен ряд новых результатов, из которых следует отметить. Развита математическая модель, биполярного транзистора, работающего в-недонапряженном режиме с отсечкой тока, в которой, при определении барьерной емкости коллекторного перехода, учтено пребывание прибора в открытом и закрытом состояниях, а также влияние элементов его эмиттерной части и входной цепи. Предложен алгоритм решения задачи синтеза СВЧ-генератора-с внутренней обратной-связью на биполярном, транзисторе с варакторной перестройкой частоты, позволяющий выработать требования к,частотным характеристикам1 узлов электродинамической1 системы генератора, обеспечивающим получение задаваемого диапазона перестройки. Разработан комплекс программ на языке С++ на основе предложенных алгоритмов для решения - задач, моделирования- СВЧ-генератора: с. Определены условия получения отрицательной величины активной компоненты- входной проводимости биполярного- транзистора-, необходимой-для создания на его основе СВЧ-генератора с. Проведено моделирование режимов работы СВЧ-генератора с внутренней обратной', связью на' биполярном транзисторе с учетом действия дестабйли-зирующих факторов производства и-эксплуатации. Достоверность результатов и выводов диссертационной работы обосновывается применением методов моделирования, апробированных в современной технике СВЧ, соответствием применяемого математического аппарата: классу задач, решаемых теорией электрических цепей, экспериментальным подтверждением адекватности используемой модели транзистора. СВЧ-генератора с внутренней обратной связью -на этом приборе, при его работе в таком режиме. Методика и алгоритмы моделирования СВЧ-транзисторного генератора с варакгорной перестройкой частоты, позволяющего выработать, исходные требования к пассивным элементам электродинамической, системы- генератора в части, их частотных характеристик, при которых обеспечивается задаваемый диапазон перестройки. Получение отрицательной- величины- активной компоненты входной проводимости биполярного-транзистора, необходимой для его работы в составе генератора с внутренней обратной-связью, достигается выбором значения реактивной проводимости нагрузки на выходе прибора, при которой на генерируемой частоте устанавливается резонанс в.