Интерактивное "визуальное" проектирование транзисторных СВЧ усилителей на основе декомпозиционного метода синтеза

• Автор: Черкашин, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 316 с. : ил.

1 Способы построения и методы проектирования транзисторных СВЧ усилителей
1.1 Способы построения транзисторных СВЧ усилителей
1.1.1 Транзисторные усилители с четырехполюсными корректирующими цепями
1.1.2 Транзисторные усилители с двухполюсными цепями коррекции и обратной связи
1.2 Автоматизированное проектирование транзисторных СВЧ усилителей
1.3 Метод декомпозиционного структурного синтеза активных СВЧ устройств
1.3.1 Основные положения декомпозиционного подхода
1.3.2 Математическая формулировка задач на этапах декомпозиционного синтеза и методы их решения
1.4 Основные задачи исследования
2 Методы и алгоритмы декомпозиционного синтеза активных СВЧ цепей
2.1 Алгоритм построения математических моделей линейных шумящих
СВЧ цепей
2.2 Программа символьного анализа линейных шумящих СВЧ цепей
2.3 Автоматизированное получение математических моделей усилительных каскадов с одним корректирующим двухполюсником
2.4 Построение ОДЗ иммитанса корректирующих и согласующих цепей при проектировании полупроводниковых СВЧ устройств
2.4.1 Построение ОДЗ иммитанса по требованиям к пассивным корректирующим цепям
2.4.2 Построение контурных диаграмм и ОДЗ для усилительного каскада с одним КД
2.5 Методы построения контуров характеристик усилительного каскада и
ОДЗ на плоскости параметров корректирующей цепи
2.5.1 Построение изолиний модуля и фазы комплекснозначной функции
на основе использования свойства аналитичности
2.5.2 Исследование алгоритма построения границы сложных областей
на основе применения ^-функций
2.6 Синтез пассивных корректирующих цепей по областями иммитанса
2.6.1 Основные принципы "визуального" проектирования
2.6.2 Интерактивное "визуальное" проектирование пассивных КЦ и СЦ

по областям иммитанса
2.6.3 Интерактивная процедура "визуального" проектирования КЦ и СЦ по ОДЗ иммитанса
2.6.4. Пример: проектирование реактивной цепи для согласования ц, Ж,С-нагрузки
2.7 Автоматизированный расчет цепей коррекции по ОДЗ на плоскости иммитанса с учетом отклонений величин элементов
2.7.1 Методика интерактивного "визуального" расчета КЦ с учетом отклонений величин элементов
2.7.2 Пример: расчет реактивной СЦ с учетом разброса параметров элементов
2.8 Основные результаты исследования
3 Проектирование транзисторных СВЧ усилителей на основе декомпозиционного подхода
fm 3.1 Проектирование многокаскадных усилителей с двухполюсными цепями
коррекции и обратной связи
3.1.1 Параметры многокаскадного усилителя с корректирующими двухполюсниками
3.1.2 Построение ОДЗ иммитанса корректирующего двухполюсника для многокаскадного усилителя
3.1.3 Пример: проектирование сверхширокополосного двухкаскадного усилителя с цепью параллельной обратной связи
3.2 Методика проектирование СВЧ усилителей с двумя корректирующими цепями
3.2.1 Усилительный каскад с Г- и L-образными корректирующими це-
'*> пями
3.2.2 Улучшенная методика расчета усилительных каскадов с Г- и L-образными корректирующими цепями
3.2.3 Проектирование СВЧ усилителей с реактивными четырехполюсными корректирующими цепями
3.3 Проектирование СВЧ усилителей с двухполюсными цепями коррекции с учетом разброса параметров элементов
3.4 Основные результаты исследования
, 4 Автоматизированное проектирование, разработка и экспериментальное
исследование транзисторных СВЧ усилителей
4.1 Комплекс программ автоматизированного проектирования СВЧ усилителей
4.2 Программа "визуального" проектирования корректирующих и согласующих цепей LOCUS

4.2.1 Проектирование корректирующих и согласующих цепей с помощью программы LOCUS
4.3 Программа автоматизированного проектирования СВЧ усилителей с двухполюсными цепями коррекции и обратной связи АМР-CF
U 4.3.1 Структурная схема усилителя
4.3.2 Основные проектные процедуры
4.3.3 Пример: проектирование монолитного малошумящего СВЧ усилителя диапазона частот 2-ЮГГц
4.4 Программа автоматизированного проектирования СВЧ усилителей с реактивными корректирующими цепями REGION
4.4.1 Основные проектные процедуры
4.4.2 Пример: проектирование малошумящего СВЧ усилителя диапазона частот 3,4-4,2 ГГц
4.4.3 Описание процесса проектирования усилителей с реактивными
ЧКЦ с помощью программ REGION и LOCUS
4.5 Программа автоматизированного проектирования СВЧ усилителей с Ги L-образными корректирующими цепями CORNET
4.6 "Визуальная" методика проектирования транзисторных СВЧ усилителей
на основе декомпозиционного подхода
4.7 Разработка и экспериментальное исследование транзисторных СВЧ усилителей
4.7.1 Монолитный малошумящий СВЧ усилитель диапазона частот
2-10 ГГц
4.7.2 Монолитный малошумящий СВЧ усилитель диапазона частот
, . 1,5-2,5 ГГц
4.7.3 Монолитный двухкаскадный СВЧ усилитель диапазона частот
35-45 ГГц
4.7.4 Маломощный СВЧ усилитель диапазона частот 0,01- 3,5 ГГц
4.7.5 Мощный линейный усилитель диапазона частот 10- 800 МГц
4.7.6 Линейные транзисторные СВЧ усилители диапазона частот
0,01-3,3 ГГц
4.8 Основные результаты исследования
Заключение
Приложение А. Методы анализа СВЧ цепей
А. 1 Методы анализа линейных шумящих СВЧ цепей
А.2 Анализ СВЧ цепей с применением символьных методов
А.З Учет влияния разброса параметров элементов при проектировании радиоэлектронных устройств
Решение задачи нахождения ОДЗ иммитанса КЦ на первом этапе ДМС может быть выполнено с помощью аналитических, графических или экспериментальных методов. В частности, методы построения ОДЗ для линейных СВЧ транзисторных усилителей с одним и двумя КД, а также с четырехполюсными реактивными ЧКЦ описаны в [10,12,31, 37, 97, 147, 168, 210 и др.]. При проектировании усилителей мощности ОДЗ иммитанса ЧКЦ могут быть найдены из нагрузочных характеристик транзистора, полученных в результате моделирования или эксперимента [162, 189, 199]. Однако указанные подходы либо слиптком сложны и плохо формализованы, либо не являются оптимальными с точки зрения их практической реализации в программах автоматизированного проектирования СВЧ усилителей.
В настоящем разделе систематизируются и исследуются существующие методы построения ОДЗ, а также разрабатываются новые, более эффективные.
2.4.1 Построение ОДЗ иммитанса по требованиям к пассивным корректирующим цепям
Построение КД с заданной частотной зависимостью иммитанса
Рассматриваемая задача возникает при проектировании широкополосных активных устройств с двухполюсными цепями коррекции или ОС, если предварительно определена необходимая частотная зависимость иммитанса пассивной цепи. С приведенной задачей приходится также часто встречаться при построении эквивалентных схем различных пассивных или активных устройств - например, эквивалентов антенн, моделей входного импеданса полупроводниковых приборов и т.п.
При проектировании пассивных двухполюсных цепей с заданной частотной зависимостью иммитанса или коэффициента отражения исходными данными является частотная зависимость импеданса Z0(/'co), заданная в численном виде на ряде дискретных точек со* (к=,т) частотного диапазона сое[со*, (%], оц = со*, com = соу. Задача состоит в синтезе двухполюсной цепи, воспроизводящей с необходимой точностью зависимость Z0(j(o) = Rq((i)) + ДЬ(со) в диапазоне частот [со*, со у]. Аналогичным образом задача формулируется, если заданы комплексная проводимость То(У®) та коэффициент отражения Го(усо) цепи.
Точность воспроизведения характеристики Z0(/co) может быть задана путем указания максимально допустимых абсолютных уклонений (М, АХ) вещественной и мнимой частей импеданса цепи Z(ycо) = R (со) + jX{со) от исходных зависимостей 7?о(со) и Х0(со) в точках со*:
R0(cok) - AR( со*) < R( со*) < R0(cOi) + М(со*);
Х0(со*) - ДХ(со*) < Дсо*) < Х0(со*) + ДХ(со*); k = Tjn. (2.10)