Исследования и разработка гибридных интегральных микросхем для малошумящих входных устройств и охлаждаемых МШУ КВЧ диапазона

• Автор: Миннебаев, Вадим Минхатович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с.

Введение.
Разработка методов измерения элементов физической эквивалентной схемы полевых транзисторов КВЧ диапазона.

Анализ способов измерения паразитных сопротивлений Яс, Яи, И.з полевых транзисторов.

Разработка конструкции контактодержателя и ГИС КВЧ диапа зона для измерения основных параметров полевых транзисторов.
Разработка методов измерения шумовых и 8параметров поле вых транзисторов КВЧ диапазона. Алгоритм восстановления параметров физической эквивалентной схемы полевого транзистора.

Разработка измерителей коэффициента шума повышенной точности в КВЧ диапазоне.

Выводы к главе 1.

Особенности проектирования малошумящих входных устройств КВЧ диапазона.

Существующие способы реализации функциональных узлов КВЧ малошумящих устройств. Выбор базовой конструкции ГИС КВЧ диапазона.

Особенности выбора материала подложки ГИС малошумящих устройств КВЧ диапазона.

Базовая конструкция малошумящего КВЧ усилителя.

Выводы к главе 2.
Особенности проектирования и конкретной реализации охлаждаемого малошумящего КВЧ усилителя.
Существующие способы реализации охлаждаемых МШУ. Вы бор типа передающей линии, материала подложки и типа ГИС МШУ.
Разработка методов расчета ГИС охлаждаемых МШУ. Коррек тировка физической эквивалентной схемы охлаждаемого полевого транзистора.
Синтез ГИС охлаждаемого МШУ с использованием разрабо тайного метода.
Выводы к главе 3.
Глава 4. Результаты использования разработанных методов восстановления параметров физической эквивалентной схемы полевых транзисторов в разработках конкретных малошумящих входных устройств КВЧ и СВЧ диапазонов.
4.1 Малошумящие усилители.
4.2 Приемопередающие устройства для систем радиорелейной
связи КВЧ диапазона.
4.3 Приемники прямого усиления КВЧ диапазона для радиоастро
номических комплексов.
Выводы к главе 4.
Заключение.
Список литературы


Применение охлаждения входных устройств КВЧ диапазона до криогенных температур водородного и гелиевого уровней охлаждения позволяет достигать шумовых характеристик близких к предельным. ГИС и МШУ КВЧ диапазона. Цель работы. Основной целью работы является исследование и разработка с использованием отечественной и зарубежной элементной базы гибридных интегральных микросхем для входных устройств КВЧ и СВЧ диапазонов аппаратуры специального и гражданского применения, в том числе охлаждаемых до ТК малошумящих усилителей. Для достижения поставленной цели необходимо было провести комплекс теоретических и экспериментальных исследований и решить ряд задач в области схемотехники и конструирования входных устройств, а так же создать методики измерения параметров активных арсенидгаллиевых элементов КВЧ диапазона А4, А, Н1Н6. Разработка конструкции ГИС и контактодержателей в миллиметровом диапазоне частот, позволяющей не только производить измерение СВЧ параметров кристаллов транзисторов, но и конструктивно объединять ГИС в составе многокаскадных усилителей. Разработка новых методов измерения параметров арсенидгаллиевых полевых транзисторов КВЧ диапазона необходимых для проектирования ГИС. Восстановление внутренней эквивалентной схемы малошумящих арсенидгаллиевых полевых транзисторов КВЧ диапазона на основании измеренных СВЧ и статических характеристик. Определение основных схемотехнических и конструктивнотехнологических особенностей проектирования ГИС КВЧ диапазона на основе отечественной и зарубежной элементной базы. Разработка методики проектирования охлаждаемых малошумящих усилителей КВЧ диапазона для создания аппаратуры с предельно низкими эквивалентными шумовыми температурами. Научная новизна результатов работы. Разработан алгоритм восстановления внутренней эквивалентной схемы малошумящих полевых транзисторов КВЧ диапазона, базирующийся на измеряемых статических, шумовых и Бпараметрах активного элемента в условиях его работы в составе ГИС. При этом производится непосредственное измерение оптимальных шумовых импедапсов в диапазоне рабочих частот, что является новым при восстановлении физической эквивалентной схемы ПТ КВЧ диапазона. На основе проведенных измерений восстановлены эквивалентные схемы отечественных ОаАэ ПТ КВЧ диапазона, позволяющие проводить проектирование МШУ на их основе. Исследованы особенности изменения СВЧ параметров и элементов внутренней эквивалентной схемы ПТ в условиях его охлаждения до криогенных температур. Предложена и обоснована методика восстановления параметров внутренней эквивалентной схемы ПТ, работающего при криогенных температурах. Она позволяет вести синтез ГИС охлаждаемых КВЧ МШУ без их промежуточного макетирования. Автором предложена и обоснована методика измерения элементов Бматрицы и оптимальных шумовых импедансов кристаллов полевых транзисторов КВЧ диапазона, позволяющая определять их параметры, необходимые для проектирования малошумящих ГИС. Разработаны оригинальные конструкции контактодержателей и ГИС КВЧ диапазона. В разработанных контактодержателях КВЧ диапазона впервые совмещены элементы микрополоскового и волноводного трактов, волноводномикрополосковых переходов и волноводных трансформаторов сопротивлений. Предлагаемое конструктивное решение ГИС позволяет проводить измерение СВЧ параметров кристаллов транзисторов, а также использовать ГИС для создания многокаскадных малошумящих усилителей КВЧ диапазона. Практическая ценность диссертационной работы. Разработанная методика измерения статических и СВЧ параметров в КВЧ диапазоне использована для восстановления внутренних эквивалентных схем вновь разрабатываемых ОаАэ малошумящих полевых транзисторов в диапазоне частот от ГГц до ГГц. Разработанные методика измерения СВЧ параметров СаАэ полевых транзисторов и контакгодержатель использованы в технических условиях на транзисторы ЗП3А5 АЕЯР3 ТУ, ЗП4А5 АЯЕР4 ТУ. Разработанная методика восстановления параметров внутренней эквивалентной схемы ПТ, работающего при криогенных температурах, позволяет вести синтез ГИС охлаждаемых КВЧ МШУ без их многократного промежуточного макетирования. Разработаны измерители коэффициента шума повышенной точности в диапазонах ,, ГГц.