Широкополосные и полосовые усилители УВЧ и СВЧ радиосигналов с улучшенными параметрами по выходной мощности, линейности и КПД

• Автор: Коротаев, Владислав Михайлович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Основные сокращения и условные обозначения
Введение
1. Современные методы проектирования высокоэффективных усилителей
мощности СВЧ диапазона электромагнитных волн
1.1. Методы достижения высокой эффективности усилителей мощности СВЧ за счет линеаризации
1.1.1. Методы и средства разработки высокоэффективных усилителей мощности
1.1.1.1. Модели усилительных элементов для высокоэффективных усилителей мощности
1.1.1.2. Методы моделирования высокоэффективных усилителей мощности на основе упрощенных эквивалентных схем
1.1.1.3. Прямые экспериментальные методы определения параметров нагрузки для высокоэффективных усилителей мощности
1.1.1.4. Экспериментально-аналитические методики расчета нагрузок при разработке высокоэффективных усилителей мощности
1.1.2. Методы разработки высокоэффективных усилителей мощности, основанные на линеаризации их характеристик
1.1.2.1. Повышение эффективности УМ за счет линеаризации созданием оптимальной нагрузки
1.1.2.2. Повышение эффективности УМ за счет линеаризации режимом по постоянному току
1.1.3. Методы разработки линейных усилителей мощности, за счет усложнения структур и схемных решений
1.1.3.1. Комбинированные методы линеаризации
1.1.3.2. Структурные методы линеаризации
1.1.3.3. Разработка высокоэффективных УМ линеаризацией за счет использования схем с суммированием мощности
2. Создание методики определения оптимальной по мощности нагрузки как основы проектирования высокоэффективных усилителей мощности СВЧ
2.1. Спектральное представление сигнала
2.2. Расчетно-экспериментальный метод определения оптимальной нагрузки СВЧ полевого транзистора как основа проектирования высокоэффективных усилителей мощности СВЧ
2.3. Выводы
3. Разработка основ проектирования и моделирования усилителей мощности УВЧ и СВЧ, высокая эффективность которых достигается за счет линеаризации, в том числе построенных на принципе суммирования
3.1. Теоретический аппарат описания спектрального состава сигнала и критерии оценки нелинейности при проектировании высокоэффективных усилителей мощности
3.2.Оценка ограничений при линеаризации усилителей мощности методами введения внешнего генератора ПЧ или второй гармоники
3.3. Результаты численного моделирования схем усилителей мощности с линеаризацией за счет второй гармоники от внешнего источника
3.4. Принципиальные основы линеаризации усилителей, построенных на принципе сложения мощности
3.5. Схемы со сложением и компенсацией за счет фазы второй гармоники
3.5.1. Схемы усилителей мощности с суммированием (каскады с режимами насыщения и отсечки в рабочих точках)
3.5.2. Реализации условий компенсации, ограничения и оценки
3.6. Развитие основ проектирования усилителей мощности, построенных на принципе суммирования с линеаризацией
3.6.1. Численное моделирование двухканальной схемы УМ с суммированием (каскады с режимами насыщения и отсечки в рабочих точках)
3.7. Улучшение энергетики за счет каскадного включения УМ с
линеаризацией на базе схем с суммированием
3.7.1. Результаты численного моделирования и экспериментальной
проверки каскадного соединения схем с линеаризацией
3.8. Выводы
4. Схемотехнические способы улучшения характеристик при проектировании высокоэффективных усилителей мощности СВЧ
4.1. Сверхширокополосный усилитель с удвоением мощности в диапазоне основных рабочих частот направленных ответвителей
4.2. Коррекция неравномерности частотных характеристик многокаскадных СВЧ усилителей за счет межкаскадных фазосдвигающих цепей
4.3. Использование частотно-избирательных свойств НО в четырехполюсном включении для улучшения характеристик балансного каскада
4.4. Методика построения многокаскадного балансного УМ, реализующего предельные возможности однотипных УЭ
4.5. Выводы
5. Реализованные усилители мощности УВЧ и СВЧ диапазонов частот различного назначения
5.1. Передающие конвертеры 2-х см диапазона СВЧ для базовой станции спутниковой системы связи и оконечные УМ для них
5.2.Комплект усилителей мощности УВЧ для расширения возможностей абонентских терминалов спутниковой системы связи «Глобал-Тел»
5.3. Опытные образцы гибридных СВЧ усилителей мощности приемо -передающих модулей радиолокационной станции АФАР для авионики
5.4. Образцы гибридных СВЧ УМ радиолокационной станции бортовой техники
5.5. Образцы гибридных УВЧ усилителей мощности в составе радиолокатора охранной системы

постоянного напряжения Е через дроссель Ь. Смещение затвор-исток обеспечивается через резистор 7?) от внешнего источника и3. 2Н -комплексное сопротивления нагрузки, Ср - разделительные конденсаторы.
Известно [23,37], что максимальная выходная мощность достигается в том случае, когда точка пересечения нагрузочной характеристики и выходной ВАХ, соответствующей максимально допустимому напряжению затвор-исток, (точка 1 на рис.2.1.,б) соответствует напряжению насыщения С/нас на стоке, т.е. границе между крутой и пологой областями выходной ВАХ.
Рис. 2.1. Схема электрическая принципиальная усилителя (а) и нагрузочная характеристика (б).
В этом случае для режима класса А справедливо равенство
•"|нэкв| = £-нас, (2-1)
где /м - размах тока стока транзистора УТ;
2шэкв - эквивалентное комплексное сопротивление нагрузки.
Широко используемая [37,62,63,66,72,73,95,104,107,114] схема замещения выходной цепи усилителей на ПТШ приведена на рис.2.2. Источник тока /м моделирует усилительные свойства ПТ, Яь и С* - эквивалентные сопротивление и емкость выходной цепи транзистора.