Сундучков Ігор Костянтинович. Розробка малошумливих підсилювачів міліметрового діапазону з використанням модифікованої моделі транзисторів з високою рухливістю електронів

brief description

Сундучков Ігор Костянтинович. Розробка малошумливих підсилювачів міліметрового діапазону з використанням модифікованої моделі транзисторів з високою рухливістю електронів : Дис... канд. наук: 05.12.13 2007

Сундучков І.К. Розробка малошумливих підсилювачів міліметрового діапазону з викори- станням модифікованої моделі транзисторів з високою рухливістю електронів.-Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.13- радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій. Відкрите акціонерне товариство „Науково-виробниче підприємство „Сатурн”. м.Київ, 2006.
Дисертація присвячена дослідженню і розробці малошумливих підсилювачів приймальних систем зв'язку міліметрового діапазону довжин хвиль.
Для вирішенняпроблем розвитку та досконалення єдиної національної системи зв’язку України необхідною умовою є сучасна телекомунікаційна мережа, яка вимагає забезпечення високої вибірковості трактів і лінійності групового часу запізнювання, вирішення задачі, пов’язаних з енергетикою систем, включаючи потужність передавачів, чутливість приймачів, поєднання аналогових і цифрових пристроїв. Запропоновано модифіковану математичну модель НЕМТ для міліметрового діапазону, що дозволяє досліджувати вплив її окремих елементів на основі характеристики транзистора в діапазоні частот до 100 ГГц.
Розроблено методику проектування і розрахунку параметрів малошумливих приймальних пристроїв і МШП в частотному діапазоні до 100 ГГц.
Розроблені рекомендації конструктивно-технологічних особливостей малошумливих підсилювачів і малошумливих приймальних пристроїв міліметрового діапазону та рекомендації щодо конструкції робочих об'ємів каскадів підсилювачів, елементів монтажу, з врахуванням технології паяння, зварки і приклеювання при монтажі.
Розроблено для міліметрового діапазону новий багатофункціональний вимірювальний стенд і методики вимірювань, що дозволяють без повторних багаторазових стиків вимірювати основні параметри малошумливих підсилювачів: коефіцієнт підсилення, КСХН входу, КСХН виходу, еквівалентну ефективну шумову температуру малошумливого підсилювача.
Розроблено методики вимірювань та обчислення параметрів малошумливих підсилювачів і малошумливих приймальних пристроїв міліметрового діапазону, схеми вимірювальних стендів, методики розрахунку погрішностей і неідентичності параметрів в зразках з партії.
Створено і впроваджено ряд малошумливих приймальних пристроїв і МШП в міліметровому діапазоні до 100 ГГц.

Сукупність наукових положень, сформульованих і обґрунтованих в дисертаційній роботі, вирішує задачу проектування і виробництва із стійкими параметрами малошумливих вхідних пристроїв і малошумливих підсилювачів міліметрового діапазону.
У дисертаційній роботі отримано наступні нові теоретичні і науково-практичні результати.
1. Визначено реально можливі параметри малошумливих приймальних пристроїв в діапазоні частот до 100 ГГц і їх МШП, визначено тенденції їх розвитку і викладено рекомендації щодо вибору матеріалів, технології виробництва приладів на основі Si, GaAs і інших напівпровідникових матеріалів групи АІІІВV, типів ліній передачі, активних елементів і технологій виробництва пристроїв. Стверджується, що майбутні радіочастотні системи міліметрового діапазону ускладнюватимуться, їх випуск збільшуватиметься, а технологія їх виробництва з високою інтеграцією зменшить розмір чіпу, число компонентів і загальну вартість системи.
2. Вперше розроблена методика проектування і розрахунку параметрів малошумливих приймальних пристроїв і їх МШП в діапазоні до 100 ГГц, що дозволяє коригувати малосигнальну модель транзистора на основі виміряних ВАХ транзистора при різних режимах, експериментально одержаних шумових параметрах і S-параметрах транзистора, включеного в підсилювальний каскад, а також виконувати розрахунок і оптимізацію погоджуючих вхідних і вихідних ланцюгів підсилювача та конструктивно-технологічних параметрів топології схеми малошумливого приймального пристрою.

Розроблені рекомендації по створенню НВЧ елементів для МШП діапазону частот до 100 ГГц: НВЧ гермоввід, мікрострічковий-хвилеводний перехід, погоджуючі шлейфи, фільтри, «розв'язка» по постійному струму, ланцюгу живлення з фільтрами і гермовводами [16].
Вперше розроблено і впроваджено ряд малошумливих приймальних пристроїв і їх МШП в діапазоні частот до 100 ГГц:

- шестикаскадний МШП в діапазоні частот 86-100 ГГц з фактичною шумовою температурою 500-600 К і коефіцієнтом підсилення 30 дБ в смузі частот 2 ГГц;
- чотирьохкаскадний МШП в діапазоні частот 35-37 ГГц з фактичною шумовою температурою 250-275 К і коефіцієнтом підсилення 20 дБ в смузі частот 2 ГГц [17];
шестикаскадний МШП в діапазоні частот 34-37 ГГц з вихідною потужністю 10-15 мВт при компресії коефіцієнта підсилення рівною мінус 1дБ з фактичною шумовою температурою 220-264 К і коефіцієнтом підсилення 27-30 дБ в смузі частот 3 ГГц;
малошумливий приймальний пристрій в Ка- діапазоні з коефіцієнтом підсилення 40 дБ в смузі робочих частот близько 1 ГГц, з автоматичним регулюванням коефіцієнта посилення, компенсуючим зміни коефіцієнта підсилення до величини менше 1 дБ при зміні температури навколишнього середовища в межах від мінус 40С до плюс 60С;
малошумливий приймальний пристрій в діапазоні частот 34-37 ГГц з діодним обмежувачем потужності сигналу на вході, що має поріг спрацьовування 1-2 мВт і максимальне ослаблення мінус 27 дБ при початкових втратах мінус 2 дБ.

Розроблено рекомендації щодо вимірювання фактичної шумової температури малошумливих приймальних пристроїв і МШП в них в діапазоні частот до 100 ГГц.
Розроблено методику вимірювання і обчислення неідентичності параметрів в діапазоні частот між зразками в партії.