Моделирование и схемотехника СВЧ-транзисторного генератора с невзаимным элементом в цепи обратной связи

• Автор: Беляев, Илья Викторович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Основы математического моделирования СВЧ транзисторных генераторов с внешней обратной связью

1.1. СВЧ транзисторный генератор с внешней обратной связью и

исходные посылки его моделирования.

1.2. Уравнения СВЧ цепи транзисторного генератора с внешней обратной связью.

1.3. Особенности работы транзистора в составе СВЧ генератора с внешней обратной связью

1.4. Устойчивость стационарного режима СВЧ транзисторного

генератора с внешней обратной связью и ее передаточная характеристика.

1.5. Выводы к главе 1

Глава 2. Исследование фазовых характеристик биполярного

транзистора
2.1. Электрическая длина биполярного транзистора и ее зависимость от электрического режима работы прибора.
2.2. Учет наличия выходного трансформатора связи на изменение
электрической длины транзистора
2.3. Выводы к главе 2
Глава 3. Синтез цепи внешней обратной связи СВЧ транзисторного генератора, содержащей феррнтовый вентиль
3.1. Исходные положения задачи синтеза цепи внешней обратной связи.
3.2. Уравнения для определения параметров элементов цепи обратной связи
3.3. Анализ влияния значений коэффициентов, характеризующих уровень потерь мощности при передаче по цепи обратной связи, на величины параметров ее элементов.
3.4. Методика определения параметров элементов цепи внешней обратной связи СВЧ транзисторного генератора, содержащей ферритовьтй вентиль.
3.4.1. Определение топологии выходног о участка цепи обратной связи
3.4.2. Определение топологии входного участка цепи обратной связи
3.4.3. Определение электрической длины вентиля.
3.5. Выводы к главе 3.
Глава 4. Исследование работы СВЧ генератора с внешней обратной связью на биполярном транзисторе.
4.1. Обеспечение устойчивости стационарного режима генератора.
4.2. Исследование работы генератора при изменении напряжения источников питания.
4.2.1. Алгоритм расчета электрических параметров генератора при изменении напряжения источников питания
4.2.2. Расчет электрических параметров СВЧ транзисторного генератора при изменении напряжения источников постоянного питания.
4.3. Исследование работы генератора при изменении нагрузки на его выходе.
4.4. Выводы к главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
СП ИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ


Поэтому в таких генераторах не могут использоваться транзисторы при их номинальной мощности, поскольку они создаются для применения в усилителях, где передача мощности происходит в одном направлении. Условия работы транзистора в генераторе с внешней обратной связью и в усилительном каскаде во многом аналогичны. Следовательно, в генераторе с внешней обратной связью наиболее полно реализуются энергетические возможности транзистора. Вопросы математического моделирования стационарного режима СВЧ транзисторного генератора с цепью внешней обратной связи рассматривались в работах ,. Основное внимание в них уделялось определению параметров этой цепи, которая считалась идеальной, т. ВЧ сигнала проходит только в одном направлении ,. Остались без анализа вопросы обеспечения устойчивости генератора и фазового условия его стационарного режима. Последний из них требует использования уравнений, определяющих электрическую длину транзистора и ее зависимость от электрического режима работы прибора. Такие уравнения для нелинейных режимов транзисторов, в которых они работают в составе СВЧ генераторов, не известны. Это связано с тем, что фазовым характеристикам при моделировании нелинейных режимов транзисторов не уделяется должного внимания. Как показано в работе , если в цегш внешней обратной связи СВЧ генератора, построенного на базе активного четырехполюсника, каким является транзистор, отсутствует развязка, величина мощности, поступающая на его вход, составляет более половины выходной мощности. Следовательно, мощность на выходе устройства более чем вдвое меньше выходной мощности транзистора. Причиной данного ограничения является взаимная нагрузка входа и выхода активного четырехполюсника. Из этого следует необходимость введения в цепь обратной связи невзаимного элемента, обеспечивающего развязку, для повышения эффективности работы генератора. Вопросы схемотехники СВЧ транзисторных генераторов с внешней обратной связью, содержащей невзаимный элемент, обеспечивающий развязку, не рассматривались. Таким образом, далеко не все аспекты математического моделирования и схемотехники СВЧ транзисторных генераторов с внешней обратной связью рассмотрены. СВЧ транзисторных генераторов с внешней обратной связью и разработку методик решения задач их схемотехники, учитывающих схемные решения, направленные на улучшение электрических параметров, в том числе на увеличение выходной мощности и КПД. Целыо настоящей диссертации является построение математической модели стационарного режима СВЧ транзисторного генератора с внешней обратной связью, содержащей невзаимный элемент, решение задачи синтеза элементов цепи внешней обратной связи, анализ работы генератора при изменении напряжений источников питания и параметров нагрузки, а также решение задачи обеспечения устойчивости стационарного режима генераторов данного типа. Эти вопросы решаются на примере использования в генераторе биполярного транзистора, работающего в недонапряженном режиме с отсечкой тока и ферритового вентиля в качестве невзаимного элемента. СВ1 генератора на биполярном транзисторе с внешней обратной связью, содержащей ферритовый вентиль, для исследования работы такого устройства в составе аппаратуры. СВЧ генератора на биполярном транзисторе с внешней обратной связью, содержащей ферритовый вентиль, при изменении параметров его электрического режима. Достоверность результатов и выводов диссертационной работы обосновывается применением методов математического моделирования, апробированных в современной технике СВЧ, соответствием применяемого математического аппарата классу задач, решаемых теорией электрических цепей, соответствием исходных положений реальным условиям, свойственным исследуемому объекту. Результаты выполненного анализа подтверждены экспериментальными данными. СВЧ генератора на биполярном транзисторе с ферритовым вентилем в цепи обратной связи при реализации самосогласованного решения задачи позволяет определить величину изменения этих параметров при изменении значений питающих напряжений и параметров нагрузки, если сохраняется работоспособность генератора.