автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизация проектирования микроволновых переключателей на базе арсенид-галлиевого полевого транзистора с затвором Шоттки

На правах рукописи

СЕВОСТЬЯНОВ ВИКТОР АНДРЕЕВИЧ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МИКРОВОЛНОВЫХ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ НА БАЗЕ АРСЕНИД - ГАЛЛИЕВОГО ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С ЗАТВОРОМ ШОТТКИ

Специальность 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования

(технические системы)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

РЯЗАНЬ 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рязанская государственная радиотехническая академия»

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Васильев Евгений Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Аникин Владимир Семенович

кандидат технических наук Жабко Виктор Петрович

Ведущее предприятие:

ОАО «Корпорация «Фазотрон - НИИР» (г. Москва)

Защита состоится «18» мая 2005 г. в 12— на заседании диссертационного совета Д 212.211.02 при ГОУВПО «Рязанская государственная радиотехническая академия» по адресу: 390005, г. Рязань, ул. Гагарина 59/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «РГРТА».

Автореферат разослан « А » апреля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Высокие темпы развития современных технологий, неизбежно связанные с интенсивным освоением микроволновой частотной области, диктуют необходимость совершенствования математического программного обеспечения - наиболее наукоемкой части пакетов автоматизированного проектирования радиоэлектронных систем и их элементной базы. Выходные характеристики радиоэлектронных систем (РЭС) во многом зависят от качества функционирования управляющих устройств, которые занимают существенный объем в микроволновой аппаратуре и обеспечивают выполнение одной из наиболее сложных и важных задач - пространственно-временного перераспределения потоков сигналов. В дальнейшем под управляющими устройствами будем понимать выключатели, переключатели, коммутаторы, аттенюаторы, модуляторы, фазовращатели и ограничители.

В последнее время созданы эффективные системы имитационного моделирования. Опубликовано значительное количество работ, посвященных этому вопросу. Проблемам создания систем автоматизированного проектирования (САПР) посвящены работы как отечественных ученых - Ю.Х. Вермишева, В.А. Горбатова, В.П. Корячко, И.П. Норенкова, ГГ. Рябова, А.Л. Стемпковского, В.Н. Гридина, так и зарубежных - B.W. Boehm, Chris Gane, Irish Saerson, Edward Yourdon, Tom DeMarco и др. Тем не менее, специфика микроволнового диапазона и, в частности, управляющих устройств, а также непрерывное совершенствование математического и программного обеспечения САПР сверхвысоких частот (СВЧ) требуют развития подходов к автоматизированному функциональному проектированию на основе использования современных объектно-ориентированных сред программирования, динамических библиотек, архивов и баз знаний.

Один из наиболее фундаментальных исследовательских методов связан с представлением физических структур и явлений с помощью эквивалентных схем (моделей). В высокочастотных уточненных схемах нельзя даже частично пренебрегать характеристиками отдельных элементов. К используемым на практике моделям обычно предъявляется требование максимальной простоты при условии, что ошибки моделирования находятся в определенных пределах, поскольку сложность устройств, которые могут быть проанализированы, относительно невелика. Эквивалентная схема какого-либо элемента не является единственной. Этот элемент обычно может быть описан несколькими различными эквивалентными схемами, и предпочтение одной схемы перед другой связано с компромиссом между простотой модели и точностью описания выходных характеристик.

Конструктивно-топологическая реализация рассматриваемого класса микроволновых устройств во многом определяется обоснованностью выбора типа вол-новедущих структур. При этом теория волноведущих структур непрерывно развивается, что диктуется потребностями конструктивно-технологической реализации, конфигурационным усложнением поперечного сечения и необходимостью учета мод высшего типа с переходом на более высокие частоты. Однако создание

эффективных математических моделей и алгоритмов для многослойных, многопроводных полосковых структур, а также, волноведущих структур со сложными граничными условиями, требует развития с учетом их реализации с приемлемыми временными затратами в САПР СВЧ Фундаментальный вклад в это направление внесли работы А Л Фельдштейна, В И Вольмана, В В Никольского, К С Gupta, Vincent F Fusko, E Yamashita и ряда других ученых

Тем не менее, поступательное развитие формотворчества в области создания новых схемно-топологических решений, направленное на освоение все более высокочастотной части спектра и улучшение основных показателей качества, во многом зависит от совершенствования математических моделей, методов, методик и алгоритмов для современных систем автоматизированного проектирования Так, одно из перспективных направлений, получивших развитие в последнее десятилетие и реализующее основополагающие потребности микроэлектроники - снижение массогабаритных показателей и улучшение выходных характеристик, связано с объемными интегральными схемами (ОИС) СВЧ Очевидно, что развитие указанного направления микроволновой микроэлектроники немыслимо без совершенствования математической базы - методов анализа и синтеза, что диктуется все более усложняющимися электромагнитными процессами в ОИС СВЧ, а также в управляющих устройствах, реализованных на принципах ОИС

Для управляющих устройств с повышенным быстродействием в настоящее время основными базовыми элементами становятся арсенид-галлиевые (GaAs) полупроводниковые элементы В работах В Д Разевига, К А Валиева, Jams V DiLorenzo, S M Sze, Michael Shur рассматриваются модели и методы исследования GaAs полупроводниковых структур Основным преимуществом приборов на арсениде галлия являются более высокая скорость электронов, обеспечивающая большое быстродействие, и хорошие изолирующие свойства подложек, позволяющие уменьшить паразитные емкости и упростить процесс изготовления

Недостатком существующих моделей, используемых в программных аналогах, является слабая связь между конструктивными параметрами транзистора и его выходными характеристиками В ряде программных продуктов (Microwave Office, Aplac, PSpice), позволяющих проводить расчет микроволновых устройств С использованием полевого транзистора с затвором Шоттки (ПТШ) в качестве одного из базовых элементов (БЭ), исходными параметрами для расчета ПТШ являются элементы эквивалентной схемы, которые без экспериментальных исследований получить трудно, а зачастую и просто невозможно Это затрудняет процесс конструкторско-технологического проектирования для изготовления микроволнового устройства в едином технологическом цикле В работе предложен математический аппарат для компьютерного моделирования микроволновых устройств, исходными данными для расчета которых являются конструктивные параметры базовых элементов и параметры, описывающие свойства используемых проводников, диэдектриков и полупроводников Этот подход позволяет выполнять анализ и оптимизацию исследуемых устройств, получать результаты,

максимально приближенные к экспериментальным, значительно сокращая расходы на экспериментальные исследования при проектировании.

Таким образом, решаются важные и актуальные задачи по разработке математического и программного обеспечения для автоматизированного функционального проектирования микроволновых управляющих устройств, а также более сложных систем на их основе.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка эффективного математического и программного обеспечения для автоматизированного проектирования микроволновых управляющих устройств на основе полевого транзистора с затвором Шоттки и волноведущих структур.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Разработать модификации математических моделей волноведущих структур и полевого транзистора с затвором Шоттки в микроволновом диапазоне

2. Разработать математическое и программное обеспечение для функционального проектирования микроволновых устройств в системе ПОИСК-Д.

3. Провести теоретические исследования волноведущих структур, микроволновых управляющих устройств и создать архив схемно-конструктивных решений.

4. Осуществить комплексное тестирование и сравнительный анализ результатов работы в процессе проектирования микроволновых управляющих устройств.

Весь этот комплекс актуальных задач характеризуется как теоретичеекое обобщение и решение научно-технической проблемы, направленной на повышение эффективности математического, программного и информационного обеспечения автоматизированного проектирования микроволновых управляющих устройств.

Методы исследования. При исследовании проблем, сформулированных в диссертационной работе, и решении поставленных задач автоматизированного проектирования СВЧ-переключателей использовались методы теории анализа и синтеза СВЧ-цепей, теории многополюсников и четырехполюсников. В работе применялись: метод конечных разностей (МКР) и вариационный метод с использованием функции Грина, уравнения Максвелла, Гельмгольца, Даламбера, Пуассона, Лапласа. Теоретические исследования сочетались с компьютерным проектированием и экспериментальными исследованиями макетных образцов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем

• предложена оригинальная математическая модель полевого транзистора с затвором Шоттки на арсениде галлия, определенная через конструктивные параметры и предназначенная для САПР СВЧ-переключателей;

• впервые получены аналитические выражения для фактора качества, который определен через конструктивные параметры GaAs полевого транзистора с затвором Шоттки, что позволяет провести оптимизацию указанных параметров при автоматизированном проектировании микроволновых переключателей с учетом двух режимов функционирования;

•установлены интервалы применения зависимости подвижности носителей заряда от температуры в арсениде галлия в диапазоне от 50 до 750 К; •предложена оригинальная модификация конечно-разностной аппроксимации уравнений Гельмгольца с использованием упрощенного квазистатического приближения для обобщенной волноведущей структуры со сложными граничными условиями;

•предложены уточненные модификации математических моделей волнове-дущих структур, которые объединены в библиотеку базовых элементов для системы автоматизированного проектирования микроволновых устройств.

Практическая значимость и внедрение результатов работы. Практическая ценность работы заключается в том, что предложенные подходы, методики, модификации моделей, алгоритмы и программы позволяют существенно снизить экономические и временные затраты на проектирование управляющих устройств за счет уменьшения количества опытных образцов проектируемого изделия в результате замены их машинным моделированием в эффективной современной системе автоматизированного проектирования.

Основные результаты диссертационной работы были использованы в разработках ЗАО «Высокие технологии» и ООО МПФ «КВАДР», что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Материалы диссертационной работы, а также система проектирования микроволновых устройств ПОИСК-Д и пакет прикладных программ расчета микроволновых волноведущих структур ПОИСК-П.1 использованы в учебном процессе РГРТА (в лекционном курсе и дипломном проектировании), что подтверждено актом внедрения.

Разработанные в диссертации подходы и модификации математических моделей, направленные на повышение качества проектирования управляющих микроволновых устройств, реализованы в системе функционального проектирования ПОИСК-Д программе расчета параметров полевого транзистора с затвором Шоттки ПОИСК-ПТШ и пакете прикладных программ (ППП) ПОИСК-П.1. Таким образом, основные теоретические результаты предлагаемой работы обобщены и доведены до удобного для практического использования вида.

Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие основные результаты:

1. Математическая модель полевого транзистора с затвором Шоттки, определенная через конструктивные параметры, позволяющая улучшить качественные характеристики транзистора при автоматизированном проектировании микроволновых ключевых устройств.

2. Модификации математических моделей и алгоритмов для анализа и синтеза волноведущих структур, позволяющие сократить экономические и временные затраты на конструкторско-технологическое проектирование микроволновых устройств за счет оптимизации параметров в САПР.

3. Методика исследования базовых элементов и управляющих устройств на их основе, реализованная с использованием системы функционального проектирования микроволновых устройств ПОИСК-Д, ППП ПОИСК-П.1, ПОИСК-ПТШ, их программных аналогов и экспериментальных результатов. Вклад автора в разработку проблемы. Основные научные положения, выводы и рекомендации, представленные в работе, предложены соискателем. Кроме того, соискателем сформулированы основные идеи методик, алгоритмов и критериев. Системы функционального проектирования ПОИСК-Д, ППП ПОИСК-П.1 и ПОИСК-ПТШ, обобщающие результаты теоретических исследований, разработаны при непосредственном участии соискателя.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: на 2-й МНТК "Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика" (г. Рязань, 1998 г.); на всероссийской НТК "Новые информационные технологии в научных исследованиях радиоэлектроники" (г. Рязань, 1998, 2000 гг.); на 8-й и 9-й международных Крымских конференциях КрыМиКо 98 и КрыМиКо 99 "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (г. Севастополь, 1998, 1999 гг.); на 36-й и 38-й НТК РГРТА (г. Рязань, 2000 и 2004 гг.); на 33-м международном семинаре "Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах" (г. Москва, 2002 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 16 работ, в том числе 3 в центральной печати, 4 без соавторов, 3 статьи в региональных изданиях, 8 тезисов докладов на всесоюзных, всероссийских, международных конференциях и семинарах, зарегистрировано 2 программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 128 наименований и 6 приложений. Общий объем работы 198 страниц, из них 146 страниц основного текста, 32 страницы таблиц и рисунков, приложения на 52 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цель и задачи работы, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приводится структура диссертации и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассматривается состояние в области автоматизированного проектирования радиоэлектронных средств, даются краткая характеристика проектирования микроволновых управляющих устройств, состояния проблемы в области САПР изделий радиоэлектронной техники, обзор и сравнительная характеристика методов моделирования.

Совокупность математических моделей, методов, алгоритмов для решения задач автоматизированного проектирования является основой математического обеспечения САПР. К математическому обеспечению САПР предъявляется ряд противоречивых требований: достаточная точность получаемых результатов; максимальная экономичность моделей, методов, алгоритмов в расходовании вы-

числительных ресурсов (процессорного времени, емкости оперативной и внешней памяти) при их реализации, надежность. Поэтому одной из основных задач создания САПР является разработка компонентов математического обеспечения, обеспечивающих наилучшее компромиссное удовлетворение противоречивых требований универсальности, точности, экономичности, надежности.

При всем многообразии управляющих микроволновых устройств можно выделить ограниченный набор элементарных схем, которые являются базовыми при построении сложных многокаскадных устройств. Анализ таких схем основан на матричных методах формального описания их эквивалентных схем. Адекватность реализованных таким образом математических моделей реальным объектам исследования зависит от методов, используемых для анализа БЭ. Большее распространение находят квазистатическое методы эквивалентных схем, базирующиеся на применении метода, учитывающего двухимпедансный характер поведения элементов коммутационных устройств. Синтез необходим для обеспечения оптимальных характеристик выключателей и переключателей, как в режиме пропускания, так и в режиме запирания. Исследованы классы каскадных ключевых полупроводниковых элементов путем сведения их эквивалентных схем к базовым схемам фильтров-прототипов с инверторами импеданса и проводимости.

Проведен сравнительный анализ свойств существующих полевых транзисторов. Показаны характерные особенности их функционирования в области СВЧ и, в частности, полевого транзистора с затвором Шоттки.

Наиболее существенным преимуществом структуры ПТШ по сравнению с другими типами СВЧ-транзисторов является отсутствие р-п переходов. Использование контакта металл-полупроводник вместо р-п перехода позволяет исключить из технологического процесса операцию диффузии и создать ПТШ с длиной канала 0,5 1 мкм. Исключение из технологического процесса изготовления транзисторов операции диффузии, связанной с высокотемпературной обработкой металла, имело и другое важное следствие - открыло возможность использования для изготовления ПТШ арсенида галлия. Технология изготовления микросхем на основе кремния не позволяет реализовать удовлетворительные характеристики ИС СВЧ на частотах выше 3 ГГц. Это обусловлено тем, что удельное сопротивление полуизолированного кремния не превышает что приводит к существенному возрастанию потерь в сантиметровом диапазоне. В отличие от Si GaAs обладает высоким качеством полуизолирующей подложки (/>,.=106 + 108 Ом-см), в 5 + 6 раз более высокой подвижностью электронов, а также большей величиной запретной зоны. По этим причинам, большое внимание уделяется вопросам моделирования транзисторов на основе GaAs, что позволяет целенаправленно управлять внутренними конструктивными и электрофизическими параметрами структуры с целью повышения их качественных показателей в микроволновом диапазоне.

Проведен сравнительный анализ существующих эквивалентных схем ПТШ, показаны их отличительные особенности, достоинства и недостатки.

Показано, что универсальный аппарат уравнений Максвелла позволяет на электродинамическом и квазистатическом уровнях строгости решать внутренние задачи для БЭ, используемых в селективных и управляющих устройствах. При этом необходимо при выборе методов моделирования исходить из соображений обеспечения решения задач с достаточной степенью точности и с допустимыми временными затратами, что в свою очередь позволит эффективно реализовать блоки анализа, параметрической оптимизации и вероятностного моделирования сложных систем СВЧ.

Рассмотрены современные подходы к анализу многофункциональных микроволновых систем, которые базируются на принципе декомпозиции - разбиении микросборки СВЧ на микроэлектронные устройства по их функциональному назначению и далее на более мелкие составные части БЭ. Показано, что ряд весьма важных проблем конструирования микроволновых устройств требует привлечения численных вероятностных методов.

Во второй главе предложена модификация конечно-разностной аппроксимации уравнений Гельмгольца

[ч2 + к1)ч'=о

с использованием упрощенного квазистатического приближения для многослойных многопроводных структур со сложными граничными условиями. В основе предложенной модификации лежит итерационный процесс, состоящий из двух этапов: на первом этапе проводится расчет с использованием усредненного значения диэлектрической проницаемости (для узла !за счет «размазывания» границ диэлектриков

где п - число частичных диэлектрических областей;

- размер ячейки. При достижении заданной точности (на к-й итерации)

осуществляется переход ко второму этапу итерационного процесса, который связан с использованием более точных соотношений, полученных с учетом граничных условий. Предлагаемый подход позволяет сократить временные затраты на 15-5-25 %. Даются подходы к формированию граничных условий и отмечаются особенности реализации метода.

Предложена методика двумерного численного моделирования полевого транзистора с затвором Шоттки, пригодная для создания модели ПТШ с распределенными параметрами.

ч-Г Рис 1

В третьей главе представлена библиотека базовых элементов волноведущих структур, которая позволяет создавать компьютерные модели широкого класса устройств СВЧ.

В диапазоне СВЧ используется большое количество разнообразных линий передачи (ЛП). К ним относятся полосковые, микрополосковые, щелевые, ко-планарные, связанные полосковые и связанные микрополосковые линии. Эти Ж применяются наиболее часто. Полуволновые, четвертьволновые и 1/8-волновые отрезки этих линий являются основными элементами большинства СВЧ-устройств. ЛП характеризуются волновым сопротивлением и постоянной распространения, которые определяются конструктивными параметрами структуры и свойствами используемых диэлектрических и проводящих материалов. Выбор конструктивных параметров н допусков на них - важная и сложная задача обеспечения качества микрополосковых СВЧ-узлов. Очень важно исследовать чувствительность ЛП к изменению конструктивных параметров. С помощью анализа чувствительности, использующего частные производные, исследуются отклонения характеристик ЛП. Для решения указанных проблем на базе предложенных модификаций математических моделей волноведущих структур был создан ППП ПОИСК-П. 1, позволяющий проводить анализ, синтез и расчет функций чувствительности линий передачи.

ПТШ рассмотрен в двух крайних режимах функционирования, которые в основном и используются в переключателях, коммутаторах и выключателях. Первый режим - это режим пропускания, который характеризуется низким импедансом полупроводниковой структуры (рис. 2,а), и второй режим - режим запирания с высоким импедансом рассматриваемой структуры (рис. 2,6). Элементы предложенной модификации эквивалентной схемы транзистора выражены через конструктивные параметры.

и=0; 1!=0.

б

Рис 2 Эквивалентные схемы ПТШ с низким (а) и высоким (б) импедансом

В режиме высокого импеданса сопротивление от истока до обедненного слоя определяется по формуле

а от стока до обедненного слоя

где 4и> Ас - зазор между затвором и истоком и между затвором и стоком соответственно; Ж- ширина затвора; £ - длина затвора; 1]„ II,, - падение напряжения на истоке и стоке соответственно; //„ - подвижность электронов, (Д, - встроенный потенциал; \]а- напряжение перекрытия; А - толщина канала, q - заряд электрона; N,1 - эффективная концентрация доноров.

Симметрично расположенный затвор имеет таким образом, для режима

высокого импеданса

Внутренние емкости ПТШ на GaAs играют важную роль в работе арсенид-галлиевых приборов и интегральных схем

С =

-"зиО

- абсолютная диэлектрическая проницаемость

Емкость Со, является конструктивным параметром реальной структуры и представляет собой емкость зазора между проводящими плоскостями, расположенными на поверхности арсенида галлия. Эти плоскости можно рассматривать как отрезок связанных линий шириной (или и зазором между ними

Величина этой емкости определена из следующего выражения:

■г+г. + О

е, )

„ е„№ А, 1е + ( и-2—агсЛ|/ + —

Кроме описанных элементов эквивалентных схем собственно транзистора, необходимо учитывать влияние внешних областей - последовательные сопротивления стока затвора и истока

Выражения для запишем следующим образом:

где - длина стока и истока; - удельное контактное сопротивление, -удельное сопротивление напыленного металла, из которого изготовлен затвор; - длина затвора, - толщина металлизации затвора.

Одним из ключевых параметров для расчета элементов эквивалентной схемы транзистора с затвором Шоттки является подвижность носителей заряда Д,, которая в свою очередь наиболее чувствительна к изменению температуры. Следует отметить, что температурную зависимость подвижности носителей заряда необходимо учитывать лишь в области истощения примеси GaAs. Диапазон температур, соответствующий области истощения, определяется степенью легирования полупроводника.

Величина подвижности Ц определяется различными механизмами рассеяния. При низких энергиях, т е. в слабых электрических полях, для электронов в нижних долинах арсенида галлия основными механизмами рассеяния являются: рассеяние на ионизированных атомах примеси, полярных оптических фононах и акустических фононах, обусловленных наличием деформационного потенциала. При низких температурах и в чистых образцах может оказаться существенным также пьезоэлектрическое рассеяние.

В умеренно и слаболегированных образцах арсенида галлия при комнатной температуре основную роль играет рассеяние на оптических фононах, поскольку элементарная ячейка кристалла состоит из двух типов атомов (ионов), химическая связь между которыми ионно-ковалентная:

1 | lX^eXp{Z)(X-Z)"1]

(1)

£ц - вакуумная постоянная;

- высокочастотная диэлектрическая проницаемость; Г-температура решетки, Х=Е/кТ- безразмерная энергия; к - постоянная Больцмана; Z=Tp(/T', Тро — температура Эйнштейна; m/mt - относительная эффективная масса электрона; энергия Е = m

V/2 ; m -эффективная масса электрона проводимости. Для температур, отличных от комнатных, предлагается использовать подход где различаются два случая - ниже и выше температуры Дебая (Ф=355 К). В случае Т«&".

1 l^fa2)2' " "

3Ma3(hm0)

-1

(2)

где Ze - заряд иона; (Оц - частота оптических фононов; М = Mi М]/(Mi + М}) -средняя масса ионов; у- фактор учитывающий поляризуемость ионов; а ~ постоянная решетки.

В случае Т»&~.

Сравнительный анализ результатов моделирования зависимостей с экспериментальными данными показал, что при температуре 175 - 350 К (рис. 3 и 4)

(3)

для расчета следует использовать выражение (1), в диапазоне 350 — 750 К - соотношение (3), а в случае рассеяния электронов проводимости на оптических фо-нонах при температурах 50 — 175 К - формулу (2).. .

Таким образом, установлены диапазоны применимости расчетных соотношений, предлагаемых разными авторами для математического описания температурной зависимости подвижности носителей в невырожденном арсениде галлия, которая необходима для учета влияния температуры на параметры ПТШ при разработке модели транзистора.

Фактор качества Kt - мера позволяющая определить достоинства полевого транзистора Шоттки, используемого в качестве СВЧ-переключателя, предложенная Курокавой - Шлоссером. Позднее Атватер и Садбури определили, что рост величины Aj способствует оптимизации работы транзистора в двух крайних режимах функционирования. Величина К/, зависит от эквивалентного реактивного сопротивления в двух режимах, а также от паразитных колебаний устройства.

Рис. 3. Температурная зависимость подвижности носителей заряда в арсениде галлия, обусловленная рассеянием на оптических фононах

Рис 4. Температурная зависимость подвижности носителей заряда в невырожденном арсениде галлия

Выражение для фактора качества, записанное через элементы эквивалентной схемы транзистора, в работе определено следующей формулой:

На рис. 5 и 6 представлены рассчитанные по предложенному аналитическому выражению зависимости фактора качества Кк от толщины активного п-слоя А, концентрации примесей Л^ и зазора между затвором и стоком изменение которых вносит наиболее существенный вклад в девальвацию фактора качества.

Из приведенных зависимостей видно, что для максимизации фактора качества необходимо минимизировать значения и что соответствует экспериментальным результатам, приведенным в литературных источниках, и способствует росту выходной мощности ПТШ (уменьшение этих расстояний может привести к росту паразитных емкостей затвор-сток и затвор-исток, при расчете которых не учитывались соответствующие зазоры), максимизировать концентрацию примесей и толщину активного п-слоя, что приводит к минимизации коэффициента шума

Рис 5 Зависимость фактора качества от тол- Рис 6 Зависимость фактора качества от толщины активного п-слоя и зазора между затво- щины активного п-слоя и концентрации при-роч и стоком месей

Таким образом, полученные аналитические выражения для фактора качества, определенные через электрофизические параметры GaAs-структур, позволяют оптимизировать параметры ПТШ для микроволновых управляющих устройств.

В четвертой главе проводится исследование сформулированных в предыдущих главах различных способов моделирования волноведущих структур, коммутирующих элементов и управляющих устройств на их основе, подтверждающее практическое значение работы Даны результаты сравнительного анализа эффективности системы ПОИСК-Д, использующей предложенные математические модели На многочисленных примерах решения проектных задач с использованием экспериментальных результатов показано, что система ПОИСК-Д обеспечивает хорошее совпадение расчетных показателей качества с наиболее близкими программными аналогами, в то же время ПОИСК-Д позволяет моделировать оригинальные конструктивно-топологические реализации микроволновых управляющих устройств по конструктивным параметрам базовых элементов На рис 7 показаны характеристики ключей последовательного (а) и параллельного (б) типов включения на GaAs ПТШ, полученные с использованием различных программных средств и экспериментальные данных

Сравнительный анализ приведенных результатов показал, что модели ключей последовательного и параллельного типов включения на GaAs ПТШ, полученные с помощью системы автоматизированного проектирования микроволноэых устройств ПОИСК-Д и с помощью САПР Microwave Office и Aplac, имеют близ-

кие по значению характеристики (расхождение теоретических значений относительно результатов эксперимента не превышало ± 10 %)

На рис. 8 представлены потери двухканальных переключателей последовательного и последовательно-параллельного типов включения ПТШ, полученные с использованием Программ ПОИСК-Д и Microwave Office Расхождение результатов моделирования на 10-30 % объясняется различием используемых в приведенных САПР математических моделей и алгоритмов, а также различием типов исходных параметров для расчета выходных характеристик.

а б

Рис 7 Потери в ключах последовательного (а) и параллельного (б) типов

Исходными параметрами для системы ПОИСК-Д являются электрофизические параметры материалов и конструктивные параметры базовых элементов А для САПР Microwave Office и Aplac - электрофизические параметры и параметры эквивалентных схем БЭ, что затрудняет конструкторско-

технологическое проектирование с использованием этих систем

Рис 8 Потери в двухканальных переключателях

Проведен анализ двух-, трех- и четырехканальных переключателей с различным способом включения коммутирующих элементов (бинарного, последовательно-параллельного и лучевого типов) в волноведущий тракт. Даны рекомендации по выбору типа включения КЭ и выбору схемотехнических вариантов построения переключателей

В приложении I указан список сокращений

В приложении II приводятся таблицы с результатами расчета параметров волноведущих структур, полученные с помощью ППП ПОИСК-П 1 и ее программных аналогов - ТХПпе 2001 и Ар1ас.

В приложении III показана методика пополнения динамической библиотеки базовых элементов в системе функционального проектирования ПОИСК-Д.

В приложении IV. показан интерфейс пакета прикладных программ расчета параметров микроволновых волноведущих структур ПОИСК-П.1

В приложении V представлен интерфейс программы ПОИСК-ПТШ - исследования влияния конструктивно-технологических факторов на электрические параметры полевого транзистора с затвором Шоттки.

В приложении VI представлены материалы, подтверждающие внедрение результатов работы.

Основные результаты работы

1. Предложена модификация математической модели полевого транзистора с затвором Шоттки на арсениде галлия, определенная через конструктивные параметры. Достоинством предложенной модели является следующее.

• Получены аналитические выражения для фактора качества, который определен через электрофизические параметры GaAs-структур, что позволяет оптимизировать указанные параметры при автоматизированном проектировании микроволновых переключателей с учетом двух режимов функционирования.

• Установлены интервалы применения зависимостей, приведенных различными авторами, подвижности носителей заряда для арсенида галлия в диапазоне температур от 50 до 750 К.

• Предложена методика двумерного численного моделирования полевого транзистора с затвором Шоттки, пригодная для создания модели ПТШ с распределенными параметрами в САПР.

2. Предложены модификации математических моделей волноведущих структур, основные аспекты которых следующие.

• Предложена конечно-разностная аппроксимация уравнений Гельмгольца, которая сведена для ускорения итерационного процесса в задачах больших размерностей к упрощенному квазистатическому приближению волноведу-щих структур со сложными граничными условиями. Использование этой методики приводит к сокращению временных затрат в среднем на 15-20 %.

• Проведено численное моделирование основных параметров четырехслой-ных полосковых структур. Показано, что относительное отклонение параметров рассчитанных по предложенным соотношениям и по соотношениям, приведенным в научных источниках, не превысило 1,8 % при изменении W/h от 0,2 до 2.

• Показано, что расхождение величин волновых сопротивлений волноведу-щих структур, рассчитанных различными методами, не превышает допустимой величины ±3 % Таким образом, с достаточной для практики точностью полученные соотношения, учитывающие влияние конструктивных параметров, можно использовать для расчёта многослойных связанных и одиночных полосковых линий и компьютерного моделирования широкого

спектра микроволновых устройств в системах автоматизированного проектирования.

• На основе предложенных модифицированных математических моделей разработана библиотека базовых элементов волноведущих структур, которая позволяет создавать компьютерные модели широкого класса микроволновых устройств в системе функционального проектирования ПОИСК-Д.

3. Проведено моделирование микроволновых полосковьгх переключателей на ПТШ по предложенной методике с помощью САПР ПОИСК-Д, PSpice, Aplac и Microwave Office. Даны результаты сравнительного анализа эффективности системы ПОИСК-Д (расхождение теоретических результатов относительно экспериментальных на центральной частоте не превышало ± 10 %) и рекомендации по созданию схемно-конструктивных решений многоканальных переключателей высокого уровня развязки.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Васильев Е.П., Севостьянов В.А. Сравнительные характеристики САПР микроэлектронных устройств СВЧ // Вестник Рязанской гос. радиотехн. акад. Рязань, РГРТА. Вып. 4.1998. С. 53-56.

2. Васильев Е.П., Севостьянов ВА. Оценка эффективности системы проектирования микроволновых устройств ПОИСК-Д // Тезисы докладов на Всероссийской НТК. «Новые инфбрмационные технологии в" научных исследованиях радиоэлектроники». Рязань, РГРТА. Май 1998. С. 63-64.

3. Васильев Е.П., Севостьянов В А. Моделирование микроволновых частотно -избирательных устройств // 2-я МНТК. «Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика». Тезисы докладов. Рязань, 29-31 октября 1998. С. 87-89.

4. Васильев Е.П., Севостьянов В.А. Автоматизация конструктивно-технологического проектирования пленарных управляющих микроволновых устройств // Материалы 8-й Международной Крымской конференции Кры-МиКо" 98. 14-16 сентября. Севастополь, 1998. Том 1. С. 400-403.

5. Васильев Е.П., Севостьянов ВА. Конечно-разностная аппроксимация квазистатической обобщенной модели волноведущей структуры // Электронная техника: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань, РГРТА, 1999. С. 35-41.

6. Васильев Е.П., Севостьянов В.А. Алгоритм оптимального проектирования микроволновых коммутируемых фильтров // Автоматизация измерений и испытаний: Сб. науч. тр. Рязань, РГРТА, 1999. С. 110-113.

7. Васильев Е.П., Севостьянов В.А. Автоматизация проектирования микроволновых волноведущих структур // Материалы 9-й Международной Крымской конференции КрыМиКо" 99.14 -16 сентября. Севастополь, 1999. С. 246-247.

8. Васильев Е.П., Севостьянов В.А. Автоматизация проектирования микроволновых волноведущих структур СВЧ // Вестник Рязанской гос. радиотехн. академ. Рязань, РГРТА. Вып.6.1999. С. 40-43.

9 Севостьянов В А. Аналитическая модель ключевого элемента на основе GaAs // Вестник Рязанской гос. радиотехн. акад. Рязань, РГРТА. Вып.7. 2000. С.119-122.

10 Севостьянов В А. Автоматизация проектирования полосковых линий передачи // Тезисы докладов 36-й НТК. Рязань, РГРТА. Февраль 2000. С. 50.

11 Севостьянов В.А. Моделирование арсенид-галлиевых структур в микроволновом диапазоне // Тезисы докладов всероссийской НТК-2000. «Новые информационные технологии в научных исследованиях радиоэлектроники». Рязань, РГРТА. Май 2000. С. 182-183.

12. Васильев Е.П, Севостьянов ВА. Интеграция алгоритмов проектирования микроволновых волноведущих структур // Тезисы докладов всероссийской НТК-2000. «Новые информационные технологии в научных исследованиях радиоэлектроники». Рязань, РГРТА. Май 2000. С. 192-193.

13. Севостьянов В.А., Холомина Т.А. Моделирование температурной зависимости подвижности носителей заряда в арсениде галлия //Физика полупроводников и микроэлектроника: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань, РГРТА, 2001. С. 11-15.

14. Севостьянов ВА., Холомина Т.А. Моделирование зависимости подвижности носителей заряда в GaAs от температуры // Материалы докладов международного научно-методического семинара «Шумовые деградационные процессы в полупроводниковых приборах». 3-6 декабря 2002. М., 2003. С.241-245.

15. Севостьянов В.А. Расчет параметров GaAs ПТШ (ПОИСК-ПТШ) / Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ в Российском агентстве по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ). № 2003610273. Дата регистрации 28.01.2003.

16. Васильев Е.П., Севостьянов В А. Пакет прикладных программ расчета полос-ковых волноведущих структур ПОИСК-П.1 / Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ в Российском агентстве "по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ). № 2004610122. Дата регистрации 05.01.2004.

СЕВОСТЬЯНОВ ВИКТОР АНДРЕЕВИЧ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МИКРОВОЛНОВЫХ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ НА БАЗЕ АРСЕНИД - ГАЛЛИЕВОГО ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С ЗАТВОРОМ ШОТТКИ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 23.03.2005 г. Формат бумаги 60х84 1/16. Бумага газетная. Печать офсетная. Усл. печ. Л. 1,37. Уч.-изд. л. 1,37. Тираж 100 экз. Заказ Рязанская государственная радиотехническая академия. 390005, г. Рязань, ул. Гагарина 59/1. Редакционно-издательский центр РГРТА

ош-от

1148

22 Ш M

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОДХОДОВ К АВТОМАТИЗИРОВАННОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ МИКРО-Щ ВОЛНОВЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ.

1.1. ПУТИ РАЗВИТИЯ ИТЕРАЦИОННЫХ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОВОЛНОВЫХ УСТРОЙСТВ.

1.2. СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОВОЛНОВЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ.

1.3. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ И КВАЗИСТАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ. 1.4. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОВОЛНОВЫХ УСТРОЙСТВ В САПР.

ГЛАВА 2. КОНЕЧНО-РАЗНОСТНАЯ АППРОКСИМАЦИЯ МОДЕЛЕЙ ВОЛНОВЕДУЩИХ И УПРАВЛЯЮЩИХ СТРУКТУР В ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ.

2.1. ПОСТАНОВКА ВНУТРЕННЕЙ ЗАДАЧИ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ ДЛЯ МИКРОВОЛНОВЫХ ВОЛНОВЕДУЩИХ СТРУКТУР.

2.2. КОНЕЧНО - РАЗНОСТНАЯ АППРОКСИМАЦИЯ УРАВНЕНИЙ ^ ГЕЛЬМГОЛЬЦА ДЛЯ МИКРОВОЛНОВЫХ ВОЛНОВЕДУЩИХ

СТРУКТУР.

2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОЛНОВЕДУЩИХ СТРУКТУР В КВАЗИСТАТИЧЕСКОМ КОНЕЧНО -РАЗНОСТНОМ ПРИБЛИЖЕНИИ.

2.4. ДВУХМЕРНОЕ ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ В КВАЗИСТАТИЧЕСКОМ КОНЕЧНО - РАЗНОСТНОМ ПРИБЛИЖЕНИИ.

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЛНОВЕДУЩИХ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР.

3.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ.

3.2. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПОЛОСКОВЫХ ЛИНИЙ. ip 3.3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МИКРОВОЛНОВЫХ ЛИНИЙ.

3.4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С БАРЬЕРОМ

ШОТТКИ НА ПОДЛОЖКЕ ИЗ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ.

3.4.1. МОДЕЛЬ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С БАРЬЕРОМ ШОТТ

4 КИ.

3.4.2. ФАКТОР КАЧЕСТВА.

3.4.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПОДВИЖНОСТИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ.

ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОВОЛНОВЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТ-£ РОЙСТВ В САПР.

4.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛНОВЕДУЩИХ СТРУКТУР.

4.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САПР ПОИСК-Д.

Актуальность темы. Высокие темпы развития современных технологий, неизбежно связанные с интенсивным освоением микроволновой частотной области, диктуют необходимость совершенствования математического программного обеспечения - наиболее наукоемкой части пакетов автоматизированного проектирования радиоэлектронных систем и их элементной базы. Выходные характеристики радиоэлектронных систем (РЭС) во многом зависят от качества функционирования управляющих устройств, которые занимают существенный объем в микроволновой аппаратуре и обеспечивают выполнение одной из наиболее сложных и важных задач — пространственно-временного перераспределения потоков сигналов. В дальнейшем под управляющими устройствами будем понимать выключатели, переключатели, коммутаторы, аттенюаторы, модуляторы, фазовращатели и ограничители.

В последнее время созданы эффективные системы имитационного моделирования. Опубликовано значительное количество работ, посвященных этому вопросу. Проблемам создания систем автоматизированного проектирования (САПР) посвящены работы как отечественных ученых - Ю.Х. Вермишева, В.А. Горбатова, В.П. Корячко, И.П. Норенкова, Г.Г. Рябова, A.JI. Стемпковского, В.Н. Гридина, так и зарубежных - B.W. Boehm, Chris Gane, Trish Saerson, Edward Yourdon, Tom DeMarco и др. Тем не менее, специфика микроволнового диапазона и, в частности, управляющих устройств, а также непрерывное совершенствование математического и программного обеспечения САПР сверхвысоких частот (СВЧ) требуют развития подходов к автоматизированному функциональному проектированию на основе использования современных объектно-ориентированных сред программирования, динамических библиотек, архивов и баз знаний.

Один из наиболее фундаментальных исследовательских методов связан с представлением физических структур и явлений с помощью эквивалентных схем (моделей). В высокочастотных уточненных схемах нельзя даже частично пренебрегать характеристиками отдельных элементов. К используемым на практике моделям обычно предъявляется требование максимальной простоты при условии, что ошибки моделирования находятся в определенных пределах, поскольку сложность устройств, которые могут быть проанализированы, относительно невелика. Эквивалентная схема какого-либо элемента не является единственной. Этот элемент обычно может быть описан несколькими различными эквивалентными схемами, и предпочтение одной схемы перед другой связано с компромиссом между простотой модели и точностью описания выходных характеристик.

Конструктивно-топологическая реализация рассматриваемого класса микроволновых устройств во многом определяется обоснованностью выбора типа волноведущих структур. При этом теория волноведущих структур непрерывно развивается, что диктуется потребностями конструктивно-технологической реализации, конфигурационным усложнением поперечного сечения и необходимостью учета мод высшего типа с переходом на более высокие частоты. Однако создание эффективных математических моделей и алгоритмов для многослойных, многопроводных полосковых структур, а также волноведущих структур со сложными граничными условиями требует развития с учетом их реализации с приемлемыми временными затратами в САПР СВЧ. Фундаментальный вклад в это направление внесли работы A.JI. Фельдштейна, В.И. Вольмана, В.В. Никольского, К.С. Gupta, Vincent F. Fusko, E. Yamashita и ряда других ученых.

Тем не менее, поступательное развитие формотворчества в области создания новых схемно-топологических решений, направленное на освоение все более высокочастотной части спектра и улучшение основных показателей качества, во многом зависит от совершенствования математических моделей, методов, методик и алгоритмов для современных систем автоматизированного проектирования. Так, одно из перспективных направлений, получивших развитие в последнее десятилетие и реализующее основополагающие потребности микроэлектроники - снижение массогаба-ритных показателей и улучшение выходных характеристик, связано с объемными интегральными схемами (ОИС) СВЧ. Очевидно, что развитие указанного направления микроволновой микроэлектроники немыслимо без совершенствования математической базы - методов анализа и синтеза, что диктуется все более усложняющимися электромагнитными процессами в ОИС СВЧ, а также в управляющих устройствах, реализованных на принципах ОИС. I

Для управляющих устройств с повышенным быстродействием в настоящее время основными базовыми элементами становятся арсенид-галлиевые (GaAs) полупроводниковые элементы. В работах В.Д. Разевига, К.А. Валиева, Jams V.DiLorenzo, S.M. Sze, Michael Shur рассматриваются модели и методы исследования GaAs полупроводниковых структур. Основным преимуществом приборов на арсениде галлия являются более высокая скорость электронов, обеспечивающая большое быстродействие, и хорошие изолирующие свойства подложек, позволяющие уменьшить паразитные емкости и упростить процесс изготовления.

Недостатком существующих моделей, используемых в программных аналогах, является слабая связь между конструктивными параметрами транзистора и его выходными характеристиками. В ряде программных продуктов (Microwave Office, Aplac, PSpice), позволяющих проводить расчет микроволновых устройств с использованием полевого транзистора с затвором Шоттки (ПТШ) в качестве одного из базовых элементов (БЭ), исходными параметрами для расчета ПТШ являются элементы эквивалентной схемы, которые без экспериментальных исследований получить трудно, а зачастую и просто невозможно. Это затрудняет процесс конст-рукторско-технологического проектирования для изготовления микроволнового устройства в едином технологическом цикле. В работе предложен математический аппарат для компьютерного моделирования микроволновых устройств, исходными данными для расчета которых являются конструктивные параметры базовых элементов и параметры, описывающие свойства используемых проводников, диэлектриков и полупроводников. Этот подход позволяет выполнять анализ и оптимизацию исследуемых устройств, получать результаты, максимально приближенные к экспериментальным, значительно сокращая расходы на экспериментальные исследования при проектировании.

Таким образом, решаются важные и актуальные задачи по разработке математического и программного обеспечения для автоматизированного функционального проектирования микроволновых управляющих устройств, а также более сложных систем на их основе.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка эффективного математического и программного обеспечения для автоматизированного проектирования микроволновых управляющих устройств на основе волноведущих структур и полевого транзистора с затвором Шоттки.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Разработать модификации математических моделей полевого транзистора с затвором Шоттки и волноведущих структур в микроволновом диапазоне.

2. Разработать математическое и программное обеспечение для функционального проектирования микроволновых устройств в системе ПОИСК-Д.

3. Провести теоретические исследования волноведущих структур, микроволновых управляющих устройств и создать архив схемно-конструктивных решений.

4. Осуществить комплексное тестирование и сравнительный анализ результатов работы в процессе проектирования микроволновых управляющих устройств.

Весь этот комплекс актуальных задач характеризуется как теоретическое обобщение и решение научно-технической проблемы, направленной на повышение эффективности математического, программного и информационного обеспечения автоматизированного проектирования микроволновых управляющих устройств.

Методы исследования. При исследовании проблем, сформулированных в диссертационной работе, и решении поставленных задач автоматизированного проектирования СВЧ-переключателей использовались методы теории анализа и синтеза СВЧ-цепей, теории многополюсников и четырехполюсников. В работе применялись: метод конечных разностей (МКР) и вариационный метод с использованием функции Грина, уравнения Максвелла, Гельмгольца, Даламбера, Пуассона, Лапласа. Теоретические исследования сочетались с компьютерным проектированием и экспериментальными исследованиями макетных образцов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: •предложена оригинальная математическая модель полевого транзистора с затвором Шоттки на арсениде галлия, определенная через конструктивные параметры и предназначенная для САПР СВЧ-переключателей;

•впервые получены аналитические выражения для фактора качества, который определен через конструктивные параметры GaAs полевого транзистора с затвором Шоттки, что позволяет провести оптимизацию указанных параметров при автоматизированном проектировании микроволновых переключателей с учетом двух режимов функционирования;

•установлены интервалы применения зависимости подвижности носителей заряда от температуры в арсениде галлия в диапазоне от 50 до 750 К;

•предложена оригинальная модификация конечно-разностной аппроксимации уравнений Гельмгольца с использованием упрощенного квазистатического приближения для обобщенной волноведущей структуры со сложными граничными условиями; •предложены уточненные модификации математических моделей волноведущих структур, которые объединены в библиотеку базовых элементов для системы автоматизированного проектирования микроволновых устройств.

Практическая значимость и внедрение результатов работы. Практическая ценность работы заключается в том, что предложенные подходы, методики, модификации моделей, алгоритмы и программы позволяют существенно снизить экономические и временные затраты на проектирование управляющих устройств за счет уменьшения количества опытных образцов проектируемого изделия в результате замены их машинным моделированием в эффективной современной системе автоматизированного проектирования.

Основные результаты диссертационной работы были использованы в разработках ЗАО «Высокие технологии» и ООО МПФ «КВАДР», что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Материалы диссертационной работы, а также система проектирования микроволновых устройств ПОИСК-Д и пакет прикладных программ расчета микроволновых волноведущих структур ПОИСК-П.1 использованы в учебном процессе РГРТА (в лекционном курсе и дипломном проектировании), что подтверждено актом внедрения.

Разработанные в диссертации подходы и модификации математических моделей, направленные на повышение качества проектирования управляющих микроволновых устройств, реализованы в системе функционального проектирования ПОИСК-Д, программе расчета параметров полевого транзистора с затвором Шоттки ПОИСК-ПТШ и пакете прикладных программ (ППП) ПОИСК-П.1. Таким образом, основные теоретические результаты предлагаемой работы обобщены и доведены до удобного для практического использования вида.

Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие основные результаты:

1. Математическая модель полевого транзистора с затвором Шоттки, определенная через конструктивные параметры, позволяющая улучшить качественные характеристики транзистора при автоматизированном проектировании микроволновых ключевых устройств.

2. Модификации математических моделей и алгоритмов для анализа и синтеза волноведущих структур, позволяющие сократить экономические и временные затраты на конструкторско-технологическое проектирование микроволновых устройств за счет оптимизации параметров в САПР.

3. Методика исследования базовых элементов и управляющих устройств на их основе, реализованная с использованием системы функционального проектирования микроволновых устройств ПОИСК-Д, ППП ПО-ИСК-П. 1, ПОИСК-ПТШ, их программных аналогов и экспериментальных результатов.

Вклад автора в разработку проблемы. Основные научные положения, выводы и рекомендации, представленные в работе, предложены соискателем. Кроме того, соискателем сформулированы основные идеи методик, алгоритмов и критериев. Системы функционального проектирования ПОИСК-Д, ППП ПОИСК-П.1 и ПОИСК-ПТШ, обобщающие результаты теоретических исследований, разработаны при непосредственном участии соискателя.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: на 2-й МНТК "Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика" (г. Рязань, 1998 г.); на всероссийской НТК "Новые информационные технологии в научных исследованиях радиоэлектроники" (г. Рязань, 1998, 2000 гг.); на 8-й и 9-й международных Крымских конференциях КрыМиКо 98 и КрыМиКо 99 "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (г. Севастополь, 1998, 1999 гг.); на 36-й и 38-й НТК РГРТА (г. Рязань, 2000 и 2004 гг.); на 33-м международном семинаре "Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах" (г. Москва, 2002 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 16 работ, в том числе 3 в центральной печати, 4 без соавторов, 3 статьи в региональных изданиях, 8 тезисов докладов на всесоюзных, всероссийских, международных конференциях и семинарах, зарегистрировано 2 программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 128 наименований и 6 приложений. Общий объем работы 198 страниц, из них 146 страниц основного текста, 32 страницы таблиц и рисунков, приложения на 52 страницах.

ВЫВОДЫ

1. Проведено численное моделирование основных параметров четы-рехслойных полосковых структур. Показано, что относительное отклонение параметров Ze, Z0, se, s0, рассчитанных по предложенным соотношениям и по соотношениям приведенным в работе [48] не превысило 1,8% при изменении w/h от 0,2 до 2. При этом предложенные соотношения требуют меньших вычислительных затрат.

2. Показано, что расхождение величин волновых сопротивлений ПЛ, рассчитанных различными методами, не превышает допустимой величины ±3%. Таким образом, с достаточной для практики точностью полученные соотношения можно использовать для расчёта параметров многослойных связанных и одиночных ПЛ, и компьютерного моделирования широкого спектра микроволновых устройств.

3. Проведено моделирование микроволновых полосковых переключателей на ПТШ по предложенной методике, с помощью систем ПОИСК-Д, PSpice, Aplac и Microwave Office. Даны результаты сравнительного анализа эффективности системы ПОИСК-Д (расхождение теоретических показателей относительно результатов эксперимента на центральной частоте не превышало ±10%) и рекомендации по созданию схемно-конструктивных решений многоканальных переключателей высокого уровня развязки. Сравнительный анализ полученных результатов показывает высокую эффективность системы ПОИСК - Д при моделировании указанного класса микроволновых устройств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе решения задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие основные результаты:

1. Предложена модификация математической модели полевого транзистора с затвором Шоттки на арсениде галлия, определенная через конструктивные параметры. Достоинством предложенной модели является следующее.

• Получены аналитические выражения для фактора качества, который определен через электрофизические параметры GaAs-структур, что позволяет оптимизировать указанные параметры при автоматизированном проектировании микроволновых переключателей с учетом двух режимов функционирования.

• Установлены интервалы применения зависимостей, приведенных различными авторами, подвижности носителей заряда /л(Т) для арсенида галлия в диапазоне температур от 50 до 750 К.

• Предложена методика двумерного численного моделирования полевого транзистора с затвором Шоттки, пригодная для создания модели ПТШ с распределенными параметрами в САПР.

2. Предложены модификации математических моделей волноведущих структур, основные аспекты которых следующие.

• Предложена конечно-разностная аппроксимация уравнений Гельмголь-ца, которая сведена для ускорения итерационного процесса в задачах больших размерностей к упрощенному квазистатическому приближению волноведущих структур со сложными граничными условиями, использование этой методики приводит к сокращению временных затрат в среднем на 15+20 %.

• Проведено численное моделирование основных параметров четырех-слойных полосковых структур, показано, что относительное отклонение параметров Ze, Z0, se, s0, рассчитанных по предложенным соотношениям и по соотношениям, приведенным в научных источниках, не превысило 1,8 % при изменении W/h от 0,2 до 2.

• Показано, что расхождение величин волновых сопротивлений волнове-дущих структур, рассчитанных различными методами, не превышает допустимой величины ± 3 %. Таким образом, с достаточной для практики точностью полученные соотношения, учитывающие влияние конструктивных параметров, можно использовать для расчёта многослойных связанных и одиночных полосковых линий и компьютерного моделирования широкого спектра микроволновых устройств в системах автоматизированного проектирования.

• На основе предложенных модифицированных математических моделей разработана библиотека базовых элементов волноведущих структур, которая позволяет создавать компьютерные модели широкого класса микроволновых устройств в системе функционального проектирования ПОИСК-Д.

3. Проведено моделирование микроволновых полосковых переключателей на ПТШ по предложенной методике с помощью САПР ПОИСК-Д, PSpice, Aplac и Microwave Office. Даны результаты сравнительного анализа эффективности системы ПОИСК-Д (расхождение теоретических результатов относительно экспериментальных на центральной частоте не превышало ± 10 %) и рекомендации по созданию схемно-конструктивных решений многоканальных переключателей высокого уровня развязки.

1. Корячко В.П., Курейчик В.М., Норенков И.П. Теоретические основы САПР. М.: Энергоиздат, 1987. 400 с.

2. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. 336 с.

3. Сускин В.В. Автоматизированное проектирование узлов и блоков РЭС средствами современных САПР: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 2002. 391 с.

4. Горбатов В. А., Крылов А.В., Федоров Н.В САПР систем логического управления. М.: Энергоатомиздат, 1996. 264 с.

5. Васильев Е.П. Математическое и программное обеспечение для автоматизированного проектирования микроволновых частотно-избирательных и управляющих устройств. Докторская диссертация. Рязань, РГРТА, 1999.512 с.

6. ГОСТ 16431-70. Качество продукции. Показатель качества и методы оценки уровня качества продукции. Термины и определения.

7. Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств: Учебник для вузов М.: Высш. шк., 1990. - 432 с

8. ГОСТ 16504 81. Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества. Основные термины и определения.

9. Гвоздев В.И., Нефёдов Е.И. Объёмные интегральные схемы СВЧ. М.: Наука, 1985. 255 с.

10. Кравченко А.Ф. Физические основы функциональной электроники: Учеб. пособие. Новосиб.: Изд-во НГТУ, 2000. 442 с.

11. Интегральные схемы и микроэлектронные устройства на сверхпроводниках / В.Н. Алфеев, П.А. Бахтин, А.А. Васенков и др.; Под ред.

12. B.Н. Алфеева. М.: Радио и связь, 1985. 232 с.

13. Быков Д.В., Гвоздев В.И., Подковырин С.И. Интегральная оптико-микроволновая электроника // Изв. вузов. Электроника. № 3-4. 1997.1. C.113-116.

14. Хиллс М.Т. Принципы коммутации в электросвязи. М.: Радио и связь, 1984. 310 с.

15. Коммутационные устройства радиоэлектронной аппаратуры / Т.Я. Рыбин, Б.Ф. Иванин, Н.В. Высюков и др.; Под. ред. Т.Я. Рыбина. М.: Радио и связь, 1965. 264 с.

16. Исследование миниатюрных электромеханических коммутаторов в линиях передачи СВЧ. Отчет о НИР (заключ.) / РРТИ. Руководитель Е.П. Васильев Тема 46-84. № ГР 01850019601. Рязань, РРТИ. 1986. 90с.

17. Молчанов В.И., Пятчанин С.В., Мархелюк A.M. Пьезоэлектрический СВЧ-переключатель // Электронная техника. Электроника СВЧ. № 1. 1988. С 58-60.

18. Богданов Г.Б. Частотно-избирательные системы на ферритах и применение их в технике СВЧ. М.: Сов. радио, 1973. 352 с.

19. Сегнетоэлектрики в технике СВЧ / Н.Н. Антонов, И.М. Бузин, О.Г. Вендик и др.; Под. ред. О.Г. Вендика. М.: Сов. радио, 1979. 272 с.

20. Резонансные разрядники антенных переключателей / Под. ред. И.В. Лебедева. М.: Сов. радио, 1976. 186 с.

21. Хижа Г.С., Вендик И.Б., Серебрякова Е.А. СВЧ фазовращатели и переключатели. М.: Сов. радио, 1984. 184 с.

22. Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. М.: Сов. радио, 1987. 119 с.

23. Справочник по расчёту и конструированию СВЧ полосковых устройств / С. И. Бахарев, В.И. Вольман, Ю.Н. Либ и др.; Под ред. В.И. Вольмана. М.: Радио и связь, 1982. 328 с.

24. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств / Пер. с англ. С.Д. Бородецкой. Под ред. В.Г. Шейнкмана. М.: Радио и связь, 1987. 428 с.

25. Автоматизированное проектирование устройств СВЧ / В.В. Никольский, В.П. Орлов, В.Г. Феоктистов и др.; Под ред. В.В. Никольского. М.: Радио и связь, 1982. 272 с.

26. Гвоздев В.И., Петров А.С. Многоканальные матрицы на объемных интегральных схемах СВЧ // Микроэлектроника. Т. 24. № 6. 1995. С. 419-434.

27. Ильченко М.Е., Осипов В.Г. Электрически управляемые СВЧ переключатели на полупроводниковых диодах (обзор) // Изв. вузов. Радиоэлектроника. Т. 20. № 2. 1977. С. 5-17.

28. Лебедев И.В., Алыбин В.Г., Купцов Е.И. Интегрализация твердотельных управляющих и защитных устройств СВЧ (обзор) // Изв. вузов. Радиоэлектроника. Т. 25. № 10. 1982. С. 32-42.

29. Бова Н.Т., Стукало П.А., Храмов В.А. Управляющие устройства СВЧ. Киев: Техника, 1973. 163 с.

30. СВЧ-полупроводниковые приборы и их применение / Под. ред. Г. Уотсона. М.: Мир, 1972. 660 с.

31. Карпов В.М., Малышев В.А. Широкополосные устройства СВЧ на элементах с сосредоточенными параметрами / Под. ред. В.А. Малышева. М.: Радио и связь, 1984. 104 с.

32. Hellford B.R. A 90-dB microstrip switch on a plastic substrate // IEEE Trans, microwave theory tech. MTT-19. No. 7. 1971. P. 654-657.

33. Балыко А. К., Богданов Ю. M., Васильев В. И. и др. Проектирование монолитного двухканального переключателя СВЧ // Радиотехника. № 2, 2004. С. 40-46.

34. Сучков Д.И. Основы проектирования печатных плат в САПР P-CAD. М.: Горячая линия Телеком, 2000. 619 с.

35. Петров А.С. Инверторные схемы каскадирования микроволновых переключателей // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. № 2. 1997. С. 66-73.1. Ms

36. Севостьянов В.А. Аналитическая модель ключевого элемента на основе GaAs // Вестник Рязанской гос. радиотехн. академ. Рязань, РГРТА. Вып.7. 2000. С. 119-122.

37. Полевые транзисторы на арсениде галлия. Принципы работы и технология изготовления / Под ред. Д.В.Ди Лоренцо, Д.Д. Канделуола; Пер. с англ. под ред. Г.В. Петрова. М.: Радио и связь, 1988. 496 с.

38. Шур М. Современные приборы на основе арсенид галлия / Пер. с англ. под. ред. М.Е. Левенштейна и В.Е. Челнокова. М.: Мир, 1991. 631 с.

39. Данилин В.Н. Мощные высокотемпературные и радиационно-стойкие СВЧ приборы нового поколения на широкозонных гетеропереходных структурах AlGaN/GaN. М.: Пульсар, 2001. 137 с.

40. Севостьянов В.А. Холомина Т.А. Моделирование температурной зависимости подвижности носителей заряда в арсениде галлия // Физика полупроводников и микроэлектроника: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань, РГРТА. 2001. С. 11-15.

41. Curtice W.R., MESFET model for use in design of GaAs integrated circuits // IEEE Trans. Microwave Theory Tech., V. MTT-28 №5, 1980. p. 448456.

42. Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и PSPICE для схемно-технического моделирования на ПЭВМ. М.: Радио и связь, 1992. Вып. 1-4.351 с.

43. Валиев К.А., Пашинцев Ю.И., Петров Г.В. Применение контакта металл-полупроводник в электронике. М: Радио и связь, 1981. 304 с.

44. СВЧ устройства на полупроводниковых диодах. Проектирование и расчет / М.А. Абдюханов, Л.А. Биргер, И.А. Волошин и др.; Под ред. И.А. Мальского, Б.В. Сестрорецкого. М.: Сов. радио, 1969. 579 с.

45. Гвоздев В.И., Мурмужев Б.А., Подковырин С.И. Оптико-микроволновые модуляторы для систем обработки информации // Микроэлектроника. Т. 27. № 4. 1998. С. 244-264.

46. Кабанов Д.А. Функциональные устройства с распределенными параметрами. М.: Сов. радио, 1979. 336 с.

47. Интегральные схемы и микроэлектронные устройства на сверхпроводниках / В.Н. Алфеев, П.А. Бахтин, А.А Васенков и др.; Под. ред.

48. B.Н. Алфеева. М.: Радио и связь, 1985. 232 с.

49. Yamashita Е., Atsuki К. Strip line with rectandular outer conductor and three dielectric layers // IEEE Trans, microwave theory tech. V. MTT-18. No. 5. 1970. P. 238-243.

50. Bryant T.G., Weiss J.A. Parameters of microstrip transmission lines and of coupled pairs of microstrip lines // IEEE Trans, microwave theory tech. V. MTT-16.No. 12. 1968. P. 1021-1027.

51. Ганстон M.A.P, Справочник по волновым сопротивлениям фидерных линий СВЧ / Пер. с англ. под ред. А.З. Фрадина. М.: Связь, 1976. 150с.

52. Фуско В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирования / Пер. с англ. А.А. Вольмана, А.Д. Муравцова; Под ред. В.И. Вольмана. М.: Радио и связь, 1990. 288 с.

53. Васильев Е.П., Севостьянов В.А. Конечно-разностная аппроксимация квазистатической обобщенной модели волноведущей структуры // Электронная техника: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань, РГРТА. 1999.1. C.35-41.

54. Авдеев Е.А., Потапова В.И. Определение параметров открытых по-лосковых волноводов // Радиотехника. Т. 26. № 8. 1971. С. 56-64.

55. Афонцев С.А., Григорьев Н.И., Кунилов В.А., Петров Г.В. Использование двумерных численных моделей для анализа и моделирования полупроводниковых приборов // Зарубежная радиоэлектроника. № 8. 1975, С. 64-87.

56. Афонцев С.А., Кунилов В.А., Пашинцев Ю.И., Петров Г.В. Модель полевого транзистора с затвором Шоттки, основанная на численном решении двумерных уравнений переноса // Микроэлектроника. Т. 6. №2. 1977. С. 179- 183.

57. Елисеев B.C., Миргородский Ю.Н., Руденко А.А. Численные методы анализа двумерных полупроводниковых структур // Микроэлектроника / Под ред. А.А. Васенкова. М.: Сов. радио, вып. 8. 1975. С. 352 -367.

58. Современные методы и результаты квазистатического анализа полосковых линий и устройств / А.И. Гипсман, В.М. Красноперкин, Г.С. Самохин и др. Обзоры по электронной технике. Сер. 1. Электроника СВЧ. М.: ЦНИИ Электроника, 1991. 102 с.

59. Фистуль В.И. Введение в физику полупроводников. М.: Высшая школа, 1975.296 с.

60. Справочник по элементам полосковой техники / О.И Мазепова., В.П. Мещанов, Н.И. Прохорова, A.JI Фельдштейн, JI.P Явич; Под ред. A.JI. Фельдштейна. М.: Связь, 1979. 336 с.

61. Разработка математических моделей базовых элементов для системы автоматизированного проектирования. Отчет о НИР (заключ.) / Киевский политехи, ин-т. Руководитель М.Е. Ильченко. № ГР 01850082645. Киев, 1987. 118 с.

62. Васильев Е.П., Севостьянов В.А. Автоматизация проектирования микроволновых волноведущих структур // Материалы 9-й Международной Крымской конференции КрыМико" 99. 14 16 сентября. Севастополь. 1999. С. 246-247.

63. Микроэлектронные устройства СВЧ: Учеб. пособие для радиотехнических специальностей вузов / Г.И. Веселов, Е.Н. Егоров, Ю.Н. Алёхин и др.; Под ред. Г.И. Веселова. М.: Высш. шк., 1988. 280 с.

64. Канторович JI.В., Крылов В.И. Приближенные методы высшего анализа. М.: Физ.-мат. л-ры, 1962. 708 с.

65. Гальченко П.А., Михалевский B.C. Применение метода Шварца к расчёту электрических параметров П и Г-образных волноводов // Радиотехника и электроника. № 1. 1970. С. 51-57.

66. Никольский В.В. Вариационные методы для внутренних задач электродинамики. М.: Наука, 1967. 460 с.

67. Никольский В.В., Дружинин А.В. Собственные волны компланарной, щелевой, высокодобротной и других полосковых линий с учетом конечной толщины проводников // Радиотехника и электроника. Т. 23, № 11, 1977. С. 2284-2291.

68. Миттра Р., Ли С. Аналитические методы теории волноводов / Пер. с англ. А.И. Плиса. Под ред. Г.В. Воскресенского. М.: Мир, 1974. 324 с.

69. Hill A., Tripachi. An efficient algorithm for three-dimensional analysis of passiv microstrip components and discontinuities for microwave and millimeter-wave integrated circuits // IEEE Trans, microwave theory tech. V. 39. MTT.No. 1. 1991. P. 83-91.

70. Боголюбов A.H. и др. Математическое моделирование волноведущих систем на основе метода конечных разностей // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. № 5. 1998. С. 39-54.

71. Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1977. 656 с.

72. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М.: Наука, 1989. 429 с.

73. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Разностная схема Штурма-Лиувилля // ЖВМиМФ. Т. 1. № 5. 1961. С. 784-805.

74. Свешников А.Г., Боголюбов А.Н., Минаев Д.В. Расчет диэлектрических волноведущих систем конечно-разностным методом // Радиотехника и электроника. Т. 38. № 5. 1993. С. 804-809.

75. Боголюбов А.Н., Едакина Т.В. Применение вариационно-разностных методов для расчета диэлектрических волноводов // Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. Т. 32. № 2. 1991. С. 6-14.

76. Angkaew Т., Matsuhara М., Kumagai N. Finite-element analysis of waveguide modes: a novel approach that eliminates spurious modes // IEEE Trans, microwave theory tech. V. MTT-35. No. 2. 1987. P. 117-123.

77. Ikeuchi M., Sawami H., Niki H. Analysis of open-type dielectric waveguides by finite-element itarative method // IEEE Trans, microwave theory tech. V. MTT-29. No. 3. 1981. P. 234-239.

78. Haiata K., Koshiba M., Suzuki M. Vectorial finite element method without spurions solutions for dielectric waveguiding problems // Electron. Lett. V.20. No. 10. 1984. P. 409-410.

79. Rahman B.M.A., Davis V.B. Penalty function improvement of waveguide solution of finite element // IEEE Trans, microwave theory tech. MTT-32. No. 8.1984. P. 922-928.

80. Rahman B.M.A., Davis V.B. Finite-element analysis of optical and microwave waveguide problems // IEEE Trans, microwave theory tech. MTT-32. No. 1. 1984. P. 20-28.

81. Sehweig E., Bridges W.B. Computer analysis of dielectric waveguides using a finite-difference method // IEEE Trans, microwave theory tech. MTT-32. No. 5. 1984. P. 531-541.

82. Su C.C. A combined method for dielectric waveguides using the finite-element techique and the surface integral equation method // IEEE Trans, microwave theory tech. MTT-36. No. 11. 1988. P. 1140-1146.

83. Haiata K., Educhi M., Koshiba M. Finite-element formulation for quided-wave problems using transversal electric field components three dimensional inhomogeneouslytield cavities // IEEE Trans, microwave theory tech. MTT-37. No. 2. 1989. P. 256-258.

84. Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов. М.: Мир, 1981.304 с.

85. Разработка сеточных методов для машинного расчета основных характеристик волноводов и резонаторов с учетом диэлектрика двухмерная задача. Отчет о НИР (заключ.) / РРТИ. Руководитель В.П. Панов. Тема 86-74. № ГР У17843. Рязань, РРТИ. 1976. 122 с.

86. Lin-Fa Мао. Twofold Mur's first-order ABC in the FDTD method // IEEE Trans, microwave theory tech. V. 46. No.3. 1998. P. 229-301.

87. Georgieva N., Yamashita E. Time-domain vector-potential analysis of transmission-line problems // IEEE Trans, microwave theory tech. V. 46. No. 4. 1998. P. 404-410.ф, 87. Yee K.S. Numerical solution of initial boundary value problems involving

88. Maxwell's egueations in isotropic medias // IEEE Trans. Antennas propa-gat. V. AP-17. No. 5. 1966. P 585-589.

89. Wu K., Wu C., Litva J. A dispersive boundary condition for microstrip component analysis using the FDTD method // IEEE Trans, microwave theory tech. V. 40. No. 4. 1992. P. 774-777.

90. Railthon C.J., Daniel E.M., Mc Geehan J.P. Use of second order alsorbing boundary conditions for the termination of planar waveguides in the FDTDmethod // Electron. Lett. V. 29. No. 5. 1993. P 900-902.

91. Railton C.J., Daniel E.M., Paul D.-L., Mc Geehan J.P. Optimized absorbing boundary conditions for the analysis of planar circuits using the finite different time domain method // IEEE Trans, microwave theory tech. V. 41. No. 2. 1993. P. 290-297.

92. Van Roosbroeck W. Theory of the flow of electrons and holes in germanium and other semiconductors // Bell Syst. Techn. J., v. 29, 1 1, 1950. p.560.

93. Gummel H.K. A self-consistent iterative scheme for one-dimensional steady-state transistor calculation // IEEE Trans., v. ED-11, 1 10, 1964. p.455 465.

94. Slotboom J.W. Computer-aided two-dimensional analysis of bipolar transistor// IEEE Trans., v. ED-20,1 8, p. 1973. 669 679.

95. Vandorpe D., Borel J., Merckel G., Saintot P. An accurate two-dimensional numerical analysis of the MOS transistor // Sol.-St. Electron., v. 15, 1 5, 1972. p. 547-557.

96. Деньдобренко Б.Н., Малика A.C. Автоматизация конструирования РЭА. М.: Высш. шк., 1980. 383 с.

97. Иванов В.В. Методы вычислений на ЭВМ: Справочное пособие. Киев: Наук, думка, 1986. 584.

98. Козлов В.И., Юфит Г.А. Проектирование СВЧ устройств с помощью ЭВМ. М.: Сов. Радио, 1975. 174 с.

99. Конструкторско-технологические основы проектирования полосковых микросхем / И.П. Бушминский, А.Г. Гудков, В.Ф. Дергачёв и др.; Под ред. И.П. Бушминского. М.: Радио и связь, 1987. 272 с.

100. Силаев М.А., Брянцев С.Ф. Приложение матриц и графов к анализу СВЧ устройств. М.: Сов. радио, 1970. 248 с.

101. Abele Т.A. Uber dui streumatrix allgemein zusammengeschalter mehrpole //Arch. Elektrisch. Ubertr. 1960. Bd 14. № 6. S. 161-168.

102. Фельдштейн A.Jl., Явич Л.P., Смирнов В.П. Справочник по элементам волноводной техники. М.: Сов.радио, 1967. 651 с.

103. Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р., Смирнов В.П. Синтез четырёхполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. М.: Связь, 1971. 387 с.

104. ЮЗ.Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика / Под ред. Г.З. Айзенберга. М.: Связь, 1971. 487 с.

105. Марков Г.Т., Петров Б.М., Грудинская Г.П. Электродинамика и распространения радиоволн. М.: Сов. радио, 1979. 376 с.

106. Beaubien M.J., Wexler A. An accurate finite-difference method for higher order waveguide modes // IEEE Trans microwave theory tech. V. MTT. No. 4. 1974. P 446-449.

107. Машинный расчет интегральных схем / Под. ред. Herskowitz G.I. Пер. с англ. К.А. Валиева, Г.Г. Казеннова и А.П. Голубева. М.: Мир, 1971. 407 с.

108. Годунов С.К., Рябенький B.C. Разностные схемы. М.: Наука, 1973. 400 с.

109. Шимони К. Теоретическая электротехника / Пер. с нем. под ред. К.М. Поливанова. М.: Мир, 1964. 773 с.

110. Васильев Е.П., Севостьянов В.А. Автоматизация проектирования микроволновых волноведущих структур СВЧ // Вестник Рязанской гос. радиотехн. академ. Рязань, РГРТА. Вып. 6. 1999. С. 40 43.

111. Getsinger W.J. Dispersion of parallel coupled microstrip // IEEE Trans, microwave theory tech. V. MTT. No. 3. 1973.

112. Бушминский И.П., Морозов Г.В. Технологическое проектирование микросхем СВЧ. М.: Изд-во МГТУ, 2001. 355 с.

113. Васильев Е. П., Захарьящев Л.И. Конструирование симметричных по-лосковых и микрополосковых линий передачи. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу "Конструирование экранов и СВЧ устройств". Рязань, РРТИ. 1984. 35с.

114. Алексеев JI.B., Знаменский А.Е., Лотков Е.Д. Электрические фильтры метрового и дециметрового диапазонов. М.: Связь, 1976. 280 с.

115. Севостьянов В.А. Моделирование арсенид-галиевых структур в микроволновом диапазоне // Тезисы докладов на Всероссийской НТК-2000. Новые информационные технологии в научных исследованиях радиоэлектроники. Рязань, РГРТА. Май 2000. С. 182-183.

116. Kurakawa К., Schlosser W.O. Quality factor of switching diodes for digital modulators//Proc. IEEE, V.38. 1982. p.l80-181.

117. Gopinath A., Rankin J.B. GaAs FET RF switches // IEEE Trans, on electron devices. V. ED-32. 17. 1985. p. 1272-1278.

118. Арсенид галлия в микроэлектронике / Под ред. Н. Айнспрука, У. Уис-смена; Пер. с англ. под ред. В.Н. Мордковича. М.: Мир, 1988. 555 с.

119. Зи С. Физика полупроводниковых приборов / Пер. с англ. В.А. Герге-ля, В.В. Ракитина. М.: Мир, 1984. 456 с.

120. Киреев П.С. Физика полупроводников. М.: Высшая школа, 1969. 592с.

121. Севостьянов В.А. Автоматизация проектирования полосковых линий передачи // Тезисы докладов 36-ой НТК. Рязань, РГРТА. Февраль 2000. С. 50.

122. Smith J.I. The even-and odd-mode capacitance parameters for coupled lines in suspended supstrate // IEEE Trans, microwave theory tech. V. MTT-19. No. 5. 1971. P. 424-429.

123. Васильев Е.П., Севостьянов В.А. Моделирование микроволновых частотно избирательных устройств // 2-я МНТК. Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика. Тезисы докладов. Рязань 29 - 31 октября 1998. С. 87-89.

124. Васильев Е.П., Севостьянов В.А. Алгоритм оптимального проектирования микроволновых коммутируемых фильтров // Автоматизация измерений и испытаний: Сб. науч. тр. Рязань, РГРТА. 1999. С. 110-113.

125. В.Д. Разевиг, Ю.В. Потапов, А.А. Курушин Проектирование СВЧ -устройств с помощью Microwave Office. Под.ред. В.Д. Разевига. — М: СОЛОН Пресс 2003. 496 с.

126. Васильев Е.П., Севостьянов В.А. Сравнительные характеристики САПР микроэлектронных устройств СВЧ // Вестник Рязанской гос. радиотехн. академ. Рязань, РГРТА. Вып. 4. 1998. С. 53-56.