Электронные цепи СВЧ (конспект)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УКРАИНЫ

”Киевский политехнический институт”

Кафедра физической и биомедицинской электроники

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по курсу «Электронные цепи СВЧ»

Киев 2005

Содержание

1.Цепи с распределенными параметрами при гармоническом воздействии3

1.1.Длинные линии. 3

1.2.Уравнения длинных линий. 4

1.3.Решение уравнений длинных линий. 5

1.4.Входное сопротивление линии. 7

1.5.Волновые процессы в линиях передачи. 9

1.6.Согласование линии передачи. 11

1.7.Условие неискажающей передачи линии.12

1.8.Волновые матрицы.. 13

1.9.Условия нормирования волновых матриц. 15

2.Переходные процессы в цепях с распределенными параметрами.18

2.1.Уравнение длинной линии во временной области.18

2.2.Уравнение однородной неискажающей линии в операторной форме.18

2.3.Решение уравнений однородной неискажающей линии в операторной форме.19

2.4.Волновые процессы в линии при импульсном воздействии.20

3.Многополюсники на СВЧ.21

3.1.Матричное описание распределенных цепей (классическая теория)21

3.2.Волновые параметры четырехполюсника. 21

3.3.Расчет схемных функций. 22

3.4.Связь между системами параметров.23

3.5.Условия нормирования волновых матриц.23

3.6.Шумовые характеристики четырехполюсника.24

3.7.Волновые шумовые параметры.25

4.Модели компонентов цепей СВЧ.27

4.1.Особенности схемных моделей активных компонентов на СВЧ.27

4.2.Анализ физических процессов в субмикронном ПТШ.27

4.3.Схемная модель субмикронного полевого транзистора.28

4.4.Расчет малосигнальных (динамических) крутизны и выходной проводимости.28

4.5.Расчет малосигнальных входной и проходной емкостей, параметров домена.29

4.6.Особенности конструкции ПТШ.30

4.7.Расчет паразитных параметров субмикронного ПТШ.31

4.8.Линии передачи ИС СВЧ.32

4.9.Индуктивные элементы ИС СВЧ.. 33

4.10.Емкостные элементы ИС СВЧ.. 34

4.11.Резистивные элементы ИС СВЧ.. 35

4.12.Неоднородности в ИС СВЧ.. 35

4.13.Резонаторы.. 36

4.14.Фильтры ИС СВЧ.. 38

5.Малошумящие цепи СВЧ.40

5.1.Источники шума в субмикронных ПТШ.40

5.2.Шумовая схемная модель ПТШ... 40

5.3.Минимальный коэффициент шума. 41

5.4.Расчет коэффициента усиления по мощности и коэффициента устойчивости42

5.5.Анализ неоднородностей субмикронных полевых структур. 42

5.6.Уравнения для учета распределенных эффектов в полевых структурах43

5.7.Решение уравнений распределенной модели ПТШ... 43

5.8.Уравнения и матрица проводимости затворной линии. 44

6.Генераторы СВЧ.. 45

6.1.Транзисторные генераторы СВЧ колебаний.45

6.2.Генераторы СВЧ на GaAs ПТШ... 45

6.3.Автогенераторы СВЧ на туннельных диодах. 47

6.4.Трехточечные схемы автогенераторов на туннельных диодах48

1. Цепи с распределенными параметрами при гармоническом воздействии

1.1. Длинные линии

Длинными линиями называют такие линии, геометрическая длина которых больше рабочей длины волны электромагнитных колебаний или соизмерима с ней. Отношение геометрической длины линии к длине рабочей волны называют электрической длины линии. В линиях, в длину которых укладывается одна или несколько длин волн в один и тот же момент ток в проводах линии и напряжение между ними могут иметь не только различную величину, но и напряжение, вследствие этого свойства линии зависят от длины, условий на конце линии (режима холостого хода или короткого замыкания) и характера нагрузки.

Таким образом длинные линии можно рассматривать как цепи с распределенными параметрами. Цепи с распределенными параметрами в отличие от цепей с сосредоточенными параметрами, характеризуются волновыми процессами; при этом величины их описывающие (например, волны тока и напряжения) являются в общем случае функциями времени и пространственных координат.

Различают цепи с объемно-распределенными параметрами, когда все три линейных размера их элементов сравнимы с длиной волны, и линейно-распределенные цепи, в которых только один из линейных размеров сравним с длиной волны, а два остальных существенно меньше ее. Характерными примерами с объемно-распределенных цепей являются волноводы, резонаторы и подобные им элементы техники СВЧ. К классу линейно-распределенных цепей можно отнести двухпроводную и коаксиальную линии, а также такие элементы интегральной техники СВЧ как микрополосковая, копланарная и щелевая линии.

Свойства длинной линии зависят от ее поперечных размеров, пренебрежимо малых в сравнении с длиной волны и свойств среды (диэлектрического заполнения). На рис.1.1 приведены двухпроводная (а) и коаксиальная (б) линии передачи с воздушным заполнением и геометрические размеры, определяющие их свойства.

К линиям, используемым для передачи электромагнитной энергии, предъявляется требование передачи максимальной мощности от источника к нагрузке, при этом вход и выход линии должны быть согласованы. Кроме того, линии должны обеспечивать пропускание достаточно широкого спектра частот для неискажающей передачи импульсных сигналов

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать