Повышение динамического диапазона устройств усиления и преобразования радиосигналов, содержащих многоэлектродные активные элементы

• Автор: Туев, Василий Иванович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 239 с. : ил.

РЕФЕРАТ
Диссертационная работа 240 с., 72 рис., 11 табл., 325 источников,
прил.
ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН, МНОГОЭЛЕКТРОДНЫЕ АКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, НЕЛИНЕЙНЫЕ ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ, НИТЕРМОДУЛЯЦИОННЫЕ ИСКАЖЕНИЯ, УСИЛИТЕЛИ
РАДИОСИГНАЛОВ С ФИКСИРОВАННЫМ И РЕГУЛИРУЕМЫМ КОЭФФИЦИЕНТАМИ ПЕРДАЧИ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИ УПРАВЛЯЕМЫЕ АТТЕНЮАТОРЫ, СИНХРОННЫЕ ДЕТЕКТОРЫ, ОВЧ, УВЧ
Объектом исследования являются широкополосные устройства усиления, регулирования амплитуды и синхронного детектирования радиосигналов.
Цель работы - разработка научно-технических основ проектирования, совершенствование методик моделирования и расчета, создание и внедрение устройств для усиления и преобразования радиосигналов с повышенными динамическими диапазонами на основе многоэлектродных активных элементов.
Развит метод анализа радиотехнических устройств обобщением метода нелинейных токов на классы устройств передачи, приема и обработки информации, предназначенных для усиления, регулирования амплитуды и фазы, синхронного детектирования радиосигналов, содержащих многоэлектродные активные элементы. Обобщение достигнуто получением новых соотношений для определения тока активных и реактивных элементов с произвольным количеством управляющих электродов.
Предложен метод моделирования вольт-амперных характеристик ПТ различных типов на основе экспоненциально-степенной аппроксимации, учитывающей основные особенности транзисторов: неидентичность
элементарных структур, электростатическую обратную связь, полевую зависимость подвижности, влияние активной подложки и наличие второго затвора в полевых тетродах.

Предложен новый принцип использования полевых тетродов в регулируемых усилителях, заключающийся в одновременном изменении напряжений смещения на обоих затворах в процессе регулирования коэффициента передачи. Доказано существование линейной функциональной взаимозависимости напряжений смещения первого и второго затворов, при которой достигаются минимальные нелинейные искажения.
Достигнуто повышение качества передачи информации и помехоустойчивости телевизионных связных систем «кабельная линия -дифференциальное устройство» путем увеличения входного синфазного сопротивления дифференциального устройства.
Доказана возможность применения синхронных детекторов в устройстве измерения импедансов двухполюсных электрических цепей для повышения точности измерений.
Предложены новые принципы работы устройства измерения импедансов двухполюсных электрических цепей, которые позволяют в 4-6 раз увеличить диапазон измеряемых величин и расширить функциональные возможности устройства.
Выполненная работа заключается в разработке научно-технических основ проектирования радиотехнических устройств, содержащих нелинейные многоэлектродные активные элементы, в разработке новых принципов использования полевых тетродов в регулируемых усилителях и новых принципов работы устройств измерения импедансов двухполюсных электрических цепей, совокупность которых позволила решить научно-техническую проблему, имеющую важное хозяйственное значение в развитии основ построения, совершенствовании основ проектирования и методик расчета, в разработке, создании и внедрении в радиоэлектронные системы различного назначения усилителей радиосигналов, синхронных детекторов, устройств с регулируемым усилением, электрически управляемых аттенюаторов и дифференциальных усилителей с
повышенными динамическими диапазонами, что позволило улучшить электромагнитную совместимость этих систем.

2 Усилители радиосигналов с увеличенными динамическими диапазонами
Цель раздела - применение предложенных расчетных соотношений выходного тока МАЭ для расчета НПФ, анализа и минимизации НИ усилительных устройств на ПТ.
2.1 Аппроксимация вольт-амперных характеристик полевых транзисторов
2.1.1 Исходные предпосылки
Зависимость тока стока от напряжений на электродах полевых транзисторов описывается различными по структуре и используемым функциям математическими выражениями [65, 80, 130, 154, 171, 196, 319]. Известные в научной литературе формулы разработаны применительно к отдельным группам ПТ (триодам или тетродам) и различаются для приборов одной группы, но с различной структурой затворов (р-н-переход, барьер Шоттки, МДП).
Для описания зависимости тока стока /с от напряжения на затворе 6'3 полевых триодов с затвором в виде р-н-перехода используется предложенное в [196] и широко используемое [80, 82, 190] степенное выражение

( и Л

(2.1)
где /0 - начальный ток стока; ио - напряжение отсечки.
Для описания передаточных характеристик /с(£/3) двух типов ПТ
затворами на основе р-н-перехода и МДП-структуры в [202] предложено экспоненциальное выражение, ввиду его сложности, однако не получившее дальнейшего распространения.