Исследование и разработка схемотехнических методов снижения нелинейных и линейных искажений сигналов в СВЧ микрополосковых приемопередающих устройствах при улучшении их массогабаритных и энергетических характеристик

• Автор: Дутышев, Иван Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Фрязино
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Введение

Глава 1. Пути уменьшения нелинейных искажений в трактах сигнала

1.1 Уменьшение ИМИ путем компенсации динамической мкости коллекторного перехода биполярного транзистора.

1.2 Уменьшение ИМИ в усилителях на полевом транзисторе.

1.2.1 Стабилизация тока транзистора

1.2.2 Низкочастотная отрицательная обратная связь

1.3 Компенсирующий четырехполюсник.

1.4 Выводы.
Глава 2. Проектирование и расчет фильтров на микрополосковых платах нестандартных топологий

2.1 Разработка конструкций и методик расчета фильтров дециметрового диапазона

2.1.1 Фильтры на четвертьволновых короткозамкнутых шпилечных резонаторах. .

2.1.2 Фильтры на полусосредоточенных элементах с емкостными связями и частичным включением нагрузки в контур.
2.1.3 Фильтр на полусосредоточенных элементах с индуктивными связями и
частичным включением нагрузи в контур
2.2 Фильтры сантиметрового диапазона.
2.2.1 Фильтр со связями .
2.2.2 Фильтр со связями .
2.3 Сверхминиатюрные фильтры и фильтры со специальными параметрами
2.4 Выводы.
Глава 3. Разработка методов измерений и коррекция параметров примных и передающих трактов с целыо уменьшения искажений.
3.1 Влияние искажений сигналов в приемопередающих трактах на тактикотехнические параметры системы.
3.2 Теоретические основы для разработки метода измерения коэффициента взаимной корреляции устройства
3.3 Методы измерения взаимной корреляционной функции и компенсации искажений СВЧ устройств.
3.3.1 Методы формирования фильтра с передаточной функцией
3.3.2 Формирование согласованного фильтра для одиночного импульса
3.3.3 Формирование согласованного фильтра для последовательности импульсоь пачки импульсов.
3.3.4 Установка для измерений коэффициента взаимной корреляции сигналов приемного тракта бортового радара, применяемого для локации спутника Марса Фобоса
3.3.5 Улучшение параметров сверхширокополосного радара путем применения
оптимального фильтра.
3.4 Выводы
Глава 4. Проектирование плавных и сту пенчатых фазовращателей и пути их миниатюризации, совмещение фазовращателя с другими элементами схемы. .
4.1 Малогабаритные ступенчатые фазовращатели па основе квадрат рного моста. .
4.1.1 Совмещение двух разрядов фазовращателя на одном квадратурном мосте
4.2 Совмещение фазовращателя с полоснопропускающим фильтром
4.2.1 Фазовращатель с плавным изменением фазы от 0 до 0 на основе семизвенного полоснопропускающего фильтра с перестройкой полосы пропускания варакторными диодами
4.2.2 Фазовращатель с плавным изменением фазы от 0 до на основе трехзвенного полоснопропускающего фильтра с перестройкой полосы пропускания варакторными диодами
4.2.3 Фазовращатель со ступенчатым изменением фазы от 0 на основе двухзвенного полоснопропускающего фильтра с перестройкой полосы пропускания р1п диодами
4.3 Выводы.
Заключение.
Список литературы


Таким образом, измеряя и исследуя корреляционную функцию, можно получить полную информацию об искажениях сигнала и в нелинейном тракте. Из сказанного выше следует, что проектирование СВЧ трактов радиосистем имеет свои особенности и сопряжено с рядом характерных трудностей. Электрические параметры и массогабаритные характеристики примных и передающих трактов определяются не только структурой радиосистсмы, но и требуемой надежностью, ремонтопригодностью, серийностью, энергопотреблением, себестоимостью и допустимой компоновкой радиосистемы в целом. Для одних радиосистем требования к массе и габаритам не очень жсткие, но необходима низкая себестоимость и высокая надежность. Для других радиосистем требования к массе, габаритам, компоновке являются определяющими и разработчик при проектировании примных и передающих трактов должен исходить именно из них. Требования на исключительно высокие электрические параметры, жсткие массогабаритные характеристики и низкое энергопотребление для некоторых радиосистем часто являются противоречивыми. Цель работы создание СВЧ усилителей с пониженными ИМИ, создание методик расчета микрополосковых фильтров и разработка на их основе сверхмалогабаритных фильтров и фильтров со специальными параметрами, создание методов компенсации искажений сигналов на основе анализа корреляционных характеристик СВЧ устройств, создание малогабаритных фазовращателей на основе совмещения с другими элементами СВЧ устройства. Объектом исследования служат СВЧ усилители мощности на полевых и биполярных транзисторах СВЧ микрополосковые полоснопропускающие фильтры СВЧ тракты и их амплитудночастотные и фазочастотные характеристики плавные и ступенчатые СВЧ фазовращатели. Предметом исследования служат расчет и экспериментальное обследование цепей компенсации нелинейных искажении, возникающих в усилителях, работающих в многосигнальном режиме проектирование и расчет полоснопропускающих фильтров со специальными параметрами и с минимальными габаритами методы измерения и коррекции искажений сигналов приемных и передающих СВЧ трактов проектирование и расчет плавных и ступенчатых СВЧ фазовращателей. Научная новизна. Разработан метод снижения ИМИ в СВЧ усилителе на биполярном транзисторе. Установлено, что значительное влияние на ИМИ третьего порядка оказывает динамическая мкость коллекторного перехода. Разработаны методы увеличения динамического диапазона и уменьшения ИМИ в СВЧ усилителях на полевых транзисторах путм стабилизации тока транзистора, введения низкочастотной отрицательной обратной связи и подключения на вход усилителя компенсирующего устройства. Разработан 0ваттный усилитель с пониженными ИМИ третьего порядка и с обратной связью для защиты выходных транзисторов от пробоя напряжением ИМС второго порядка. Разработаны методики расчета малогабаритных микрополосковьтх фильтров на четвертьволновых шпилечных резонаторах, на полусосредоточенных элементах с емкостными и индуктивными связями. Разработаны топологии сверхширокополосных фильтров и фильтров с увеличенным подавлением сигналов на заданных частотах. Проведен анализ возможности реализации фильтров различных топологий в зависимости от частоты и полосы пропускания. Показано, что отношение сигналшум на выходе оптимального фильтра уменьшается пропорционально квадрату коэффициента взаимной корреляции входного и выходного сигналов радиотехнического устройства. Разработаны плавные и ступенчатые фазовращатели, совмещенные с полоснопропускающим фильтром. Уменьшение высокочастотных сигналов ИМИ третьего порядка в рабочей полосе частот СВЧ усилителя на полевом транзисторе может быть достигнуто подачей на затвор транзистора с его стока низкочастотных сигналов ИМИ второго порядка, образующих низкочастотную отрицательную обратную связь по этим сигналам. Уменьшение габаритов полоснопропускающего фильтра достигается укорочением длин связанных четвертьволновых резонаторов путем последовательного соединения отрезков микрополосковых линий с высоким и низким волновым сопротивлением, образующих резонаторы и подключением входа и выхода фильтра к крайним отрезкам с высоким волновым сопротивлением.