Модели индукционных взаимодействий в конструкциях мощных ВЧ и СВЧ транзисторов на основе изоморфно-коллективного подхода

• Автор: Булгаков, Олег Митрофанович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 435 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Сокращения, используемые в диссертации

Введение .

Глава 1. Учет особенностей конструкций мощных ВЧ и СВЧ

транзисторов при их моделировании

1.1. Особенности современных моделей мощных ВЧ и СВЧ транзисторов на переменном сигнале
1.2. Современное состояние соотношения объектмодель отдельных компонент физических моделей мощных ВЧ и СВЧ транзисторов

1.2.1. Моделирование тепловых параметров и тепловых взаимодействий

1.2.2. Расчет эквивалентных емкостей и моделирование емкостных взаимодействий

1.2.3. Моделирование индукционно обусловленных параметров

и индукционных взаимодействий

1.2.4. Моделирование мощных ВЧ и СВЧ транзисторов в составе усилителей мощности.
1.2.5. Мощные СВЧ транзисторы как системы параллельного усиления и суммирования мощности
1.3. Концепция изоморфноколлективного подхода к моделированию
мощных ВЧ и СВЧ транзисторов.
Выводы к главе I и формулировка задач исследования.
Глава 2. Учет явлений самоиндукции и взаимоиндукции во входных и выходных конту рах мощных ВЧ и СВЧ транзисторов .
2.1. Геометрический индуктивный фактор и его основные свойства .
2.2. Элементарные геометрические индуктивные факторы.
2.3. Моделирование самоиндукции и взаимоиндукции в плоских
контурах сложной формы.
2.4. Учет особенностей геометрии внутрикорпусных соединений мощных СВЧ транзисторов при вычислении магнитных потоков
2.5. Учет магнитного поля в объеме проводников при расчете
потоков самоиндукции
Выводы к главе 2.
Глава 3. Учет электромагнитных взаимодействий в согласующих цепях в композиционных физических моделях мощных
ВЧ и СВЧ транзисторов
3.1. Модели индукционных взаимодействий во входных и выходных цепях транзисторов, не содержащих внутренних согласующих ЬС звеньев.
3.2. Моделирование индукционных взаимодействий во входных и выходных цепях транзисторов с согласующими ЬСзвеньями
3.2.1. Методики расчета эквивалентных индуктивностей транзистора с внутренним входным согласующим
ЬСзвеном
3.2.2. Особенности расчета эквивалентных индуктивностей и коэффициентов усиления по мощности СВЧ транзисторов с модульным расположением транзисторных ячеек.
3.2.3. Особенности расчета эквивалентных индуктивностей и коэффициентов усиления по мощности СВЧ транзисторов
с повышенной плотностью монтажных соединений.
3.3. Особенности расчета эквивалентных индуктивностей и коэффициентов усиления по мощности балансных СВЧ транзисторов.
3.4. Учет особенностей конструкций распределенных систем соединений в композиционных моделях некоторых мощных СВЧ транзисторов.
3.4.1. Методика расчета эквивалентных индуктивностей мощного СВЧ ДМОП транзистора с горизонтальным каналом
3.4.2. Особенности расчета потоков самоиндукции и взаимоиндукции в системах соединений мощных СВЧ транзисторов с двухслойными керамическими корпусами .
3.5. Анализ распределения токов общего электрода
Выводы к главе 3.
Глава 4. Приложения декомпозиционного подхода к
моделированию индукционных взаимодействий
транзисторных ячеек
4.1. Некоторые приложения декомпозиционного подхода к
моделированию индукционно обусловленных параметров
мощных СВЧ транзисторов
4.1.1. римерная методика расчета индуктивности общего вывода
4.1.2. Расчет токов в системе соединительных элементов.
4.1.3. Потери мощности, обусловленные неоднородностью
индукционно обусловленных параметров транзисторных ячеек.
4.2. Учет влияния проводящих поверхностей на потери мощности во
входных цепях мощных ВЧ и СВЧ транзисторов
4.3. Влияние электромагнитного взаимодействия входных контуров
на распределение мощности по транзисторным ячейкам
4.4. Моделирование работы транзистора в рассогласованном режиме
4.4.1. Распределение мощности по транзисторным ячейкам в рассогласованном режиме.
4.4.2. Оценка устойчивости мощного СВЧ транзистора к работе в рассогласованном режиме
Выводы к главе 4
Глава 5. Совершенствование конструкций транзисторов и
процедур синтеза входных согласующих цепей
5.1. Снижение потерь мощности в узкополосных СВЧ транзисторах
с встроенным входным согласующим звеном
5.2. Минимизация потерь мощности во входных согласующих цепях
широкодиапазонных мощных СВЧ транзисторов.
5.3. Технические решения, обеспечивающие улучшение
энергетических характеристик мощных СВЧ транзисторов, их частотных свойств и показателей надежности.
5.3.1. Компенсация неоднородности эквивалентных индуктивностей транзисторных ячеек
5.3.2. Повышение равномерности распределения мощности по транзисторным ячейкам.
5.3.3. Обеспечение равномерного распределения мощности по активным областям транзисторов
5.3.4. Улучшение частотных свойств корпусов мощных ВЧ
и СВЧ транзисторов.
Выводы к главе 5
Заключение
Литература


При этом в полосе согласования имеется п точек, где IX 0 . Проведенный нами анализ передаточных характеристик одно, двух и трехзвенных ФНЧ чебышевского типа , показал, что оказывает наиболее сильное, по сравнению с другими элементами ФНЧ, влияние на АЧХ фильтров. Установлено, что при заданной максимальной величине затухания в полосе согласования Рвх1, где Рп мощность на выходе генератора, реализуемая ширина полосы согласования в основном определяется отношением 0ixi, как и в случае однозвенного фильтра . Таким образом, для прогнозирования усилительных и широкополосных свойств ВЧ и СВЧ транзисторов необходимо как можно более точное знание величин и . Обычно для вычисления индуктивностей мощных ВЧ и СВЧ транзисторов рассматривают последовательнопараллельное соединение разнородных в геометрическом смысле участков, их индуктивности вычисляются отдельно, а затем с учетом характера соединений этих участков вычисляется соответствующая эквивалентная индуктивность 1, 4, 1. Так, рис. Существует несколько подходов к вычислению индуктивностей проводников прямоугольного и круглого сечения. В 6, 7 контурный ток разбивают на элементарные нити тока бесконечно малого сечения и находят поток Ф, сцепляющийся с каждой из нитей. Поток Ф, сцепляющийся с какойлибо нитью тока сГ, рассматривается как сумма потоков взаимной индукции от других нитей
1. Рис. ВеО 4 ленточные электроды 5 фланец 6 коллекторный вывод 7 бачка. Рис. Варианты расположения параллельных проводников. М взаимная индуктивность нитей с токами с1Г и с1Г. При вычислении собственной индуктивности I. И Мс, 1. Входящая в 1. ИИ. В случае 1 у, разложив в ряд 1п и ,
пренебрегая первой и более высокими степенями у1 по сравнению с единицей, получим
м
1п 1 . На основе 1. Для провода круглого сечения на высокой частоте
Но
1. Для провода прямоугольного сечения шхИ значения в 1. Ь 0 до 0,у Ь у. Ь Щп2Кф0,5, 2л
1. Кф 1 у коэффициент формы. Учет взаимной индукции при расчете индуктивностей рядов параллельных проводников для разных типов СВЧ транзисторов, приводит к увеличению в 2. Ь по сравнению с моделью, не учитывающей взаимную индукцию 1. При условии г Ь индукционное взаимодействие проводников моделируется взаимной индуктивностью нитей токов, расположенных на осях проводников рис. Ь. Для различных случаев расположения проводников рис. Ь2ла2 й2 др2 Ь2 ду2 лб2 нй
где а а с Ь, р а Ь, у Ь с1,5 с. УмЬы2к , 1. Все линейные величины в 1. Ьк расстояние между проводниками с номерами 2 и к МЪш. Применение 1. Применение 1. При 6 1. Применение рассмотренной методики на практике для сложных систем дат лишь приближенные оценки. Это вызвано в первую очередь тем, что формулы 1. В противном случае интегралы не будут пропорциональны мгновенным значениям соответствующих токов, т. Вовторых, выражения 1. Ъ т. М в этом случае не должны зависеть от расстояния ,. ГОСУДАРЙВЕЖ. Втретьих, при записи выражения 1. МП от какоголибо фрагмента с током зависит и от конфигурации контура, в котором вычисляется Ф. Выражение 1. Вчетвертых, базовая формула 1. На практике в непосредственной близости от элементов, по которым протекают рабочие токи транзистора, находятся проводящие поверхности шина нулевого потенциала корпуса, теплопроводящий фланец, низкоомные подложки полупроводниковых кристаллов, искажающие картину силовых линий электромагнитного поля и приводящие к уменьшению индуктивностей контуров 9,7,2. Впятых, геометрия выводов транзисторов не совпадает с идеальной моделью прямолинейных отрезков, в частности, проводники имеют дугообразную форму. Контакт ряда проволочных проводников к балке является распределенным, и выбор точки В рис. Во многих случаях выражения 1. Таким образом, погрешность вычислении Ь или мощного ВЧ СВЧ транзистора по данной методике может составлять . Перечисленные выше отклонения реальных объектов от идеальных моделей не позволяют в достаточной мере использовать программы имитационного моделирования , , 3. Погрешность косвенных измерений Ъ и Ьо на основе прямых или косвенных измерений 2вх1, ввиду малости измеряемых параметров, составляет десятки процентов 2, 4.