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

Черкашин, Михаил Владимирович

Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Интерактивное "визуальное" проектирование транзисторных СВЧ усилителей на основе декомпозиционного метода синтеза

кандидата технических наук: Черкашин, Михаил Владимирович
город: Томск
год: 2006
специальность ВАК РФ: 05.12.04

Диссертация по радиотехнике и связи на тему «Интерактивное "визуальное" проектирование транзисторных СВЧ усилителей на основе декомпозиционного метода синтеза»

Автореферат диссертации по теме "Интерактивное "визуальное" проектирование транзисторных СВЧ усилителей на основе декомпозиционного метода синтеза"

На правах рукописи

ЧЕРКАШИН Михаил Владимирович

ИНТЕРАКТИВНОЕ "ВИЗУАЛЬНОЕ" ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНЫХ СВЧ УСИЛИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ДЕКОМПОЗИЦИОННОГО МЕТОДА СИНТЕЗА

Специальность 05.12.04 — Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск-2006

Работа выполнена на кафедре Компьютерных систем в управлении и проектировании (КСУП) Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (г. Томск).

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Бабах Леонид Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Малютин Николай Дмитриевич

кандидат технических наук Судейко Геннадий Иванович

Ведущая организация: ВНИИ РТ, г. Москва

Зашита состоится « 10 » октября 2006 г. в 900 часов на заседании диссертационного совета Д 212.268.01 при Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники по адресу: 634050 г. Томск, проспект Ленина, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники по адресу: 634050 г. Томск ул. Вершинина, 74, корпус ФЭТ.

Автореферат разослан » 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.268.01 кандидат технических наук, доцент

А. А. Кузьмин

Введение

Транзисторные СВЧ усилители являются одним из важнейших и самых распространенных устройств современных радиоэлектронных систем (РЭС). Качественные характеристики РЭС (объем и скорость передачи информации, разрешающая и пропускная способности, точность и дальность действия, помехоустойчивость, электромагнитная совместимость, массо-габаритные характеристики) во многом определяются рабочими параметрами усилительных устройств, входящих в их состав.

Вопросы проектирования и исследования свойств различных типов СВЧ усилительных каскадов достаточно широко рассмотрены в работах Шварца Н.З, Толстого А.И., Петрова Г.В., Текшева В.Б, Манченко Л.В., Казанджана Н.Н, Гасанова Л.Г., БабакаЛ.И., КарлинаГ., ЯрманаБ., НикласаК., Мел лора Д., АбриП., ГонзалесаГ., Бессера И. и ряда других отечественных и зарубежных авторов.

Несмотря на то, что предложено значительное число схем транзисторных СВЧ усилителей, а также методик их расчета, проблема проектирования этого класса устройств остается весьма актуальной. Это связано с большим разнообразием требований, предъявляемых к характеристикам современных РЭС и соответственно, к параметрам входящих в их состав усилительных устройств; с освоением новых сфер применения радиоэлектронной аппаратуры (например, оптоволоконные системы связи, сотовая и спутниковая связь и др.); расширением частотного диапазона применения транзисторных СВЧ усилителей; появлением новых типов усилительных элементов и т.д. При этом в процессе проектирования РЭС часто возникает ситуация, когда имеющиеся серийные образцы и типовые схемные решения СВЧ усилителей не удовлетворяют поставленным требованиям или не являются оптимальными для данной системы. Таким образом, разработчики современных РЭС постоянно сталкиваются с необходимостью создания новых разновидностей СВЧ усилителей, удовлетворяющих поставленным техническим требованиям.

Задача оперативного проектирования высококачественных транзисторных СВЧ усилителей по всему комплексу характеристик может быть эффективно решена только на основе создания систем автоматизированного проектирования (САПР) этого класса устройств и, соответственно, разработки соответствующих методов и алгоритмов. Эта проблема особенно важна при разработке СВЧ полупроводниковых устройств (ППУ) с использованием гибридной и монолитной технологий изготовления, когда окончательная настройка затруднена или вообще невозможна. Следует отметить, что возможность реализации жестких требований, предъявляемых к комплексу характеристик СВЧ усилителей, в значительной мере определяется выбором структуры усилительной цепи. Поэтому методы проектирования должны быть ориентированы на автоматический или автоматизированный синтез схемотехнических решений (выбор принципиальной схемы), исходя из комплекса требований к характеристикам усилительного устройства. В то же время разработчику желательно получить некоторую совокупность возможных схемных решений, удовлетворяющих предъявленным требованиям, из которой можно выбрать наиболее оптимальное решение (например, с

точки зрения простоты реализации и т.д.). При этом на этапе выбора схемы усилителя необходимо учитывать воздействие реальных технологических и эксплуатационных факторов (таких, как разброс параметров активных и пассивных элементов, потери в реальных элементах, влияние температуры окружающей среды, эффект "старения" радиоэлементов и пр.) на характеристики устройства. Однако существующие в настоящее время методики инженерного расчета и алгоритмы автоматизированного проектирования транзисторных ВЧ и СВЧ усилителей не позволяют в полной мере решить эту задачу.

В связи с вышеизложенным, разработка транзисторных ВЧ/СВЧ усилителей, удовлетворяющих комплексу жестких требований к рабочим характеристикам, а также методов и алгоритмов их автоматизированного проектирования, является важной научно-технической задачей и способствует совершенствованию РЭС различного назначения.

В настоящее время наиболее эффективным при проектировании широкополосных ВЧ/СВЧ усилителей представляется метод поэтапного декомпозиционного синтеза, предложенный Л.И. Бабаком и развитый, применительно к малошумящим СВЧ усилителям, М.Ю. Покровским. Следует отметить, что декомпозиционный подход является, по-видимому, единственным методом, который позволяет формализовать и осуществить структурный синтез линейных и нелинейных (линеаризованных) СВЧ ППУ различных типов в широкой полосе частот с учетом всего комплекса требований и точных моделей активных элементов. В частности, декомпозиционный подход позволяет на основании совокупности требований, предъявляемых к СВЧ ППУ в целом, назначить требования к пассивным корректирующим цепям (согласующим, выравнивающим цепям, цепям обратной связи и т.д.) и далее осуществить их синтез.

Основные достоинства использования декомпозиционного подхода при проектировании СВЧ усилителей заключаются в следующем:

" метод разрешает проектировать СВЧ усилители по комплексу требований к характеристикам в широкой полосе частот;

■ метод позволяет исследовать задачу проектирования — определить предельно возможные значения рабочих характеристик каскада, оценить совместимость предъявленных к усилителю требований и назначить адекватные требования;

" метод не требует задания начального приближения и формирования сложной целевой функции;

■ возможно получение нескольких схемных решений, удовлетворяющих предъявляемым к усилителю требованиям, при этом может быть выполнен синтез корректирующих цепей (КЦ) минимальной сложности для поставленных ограничений;

■ возможен учет на этапе выбора структуры КЦ влияния технологических и эксплуатационных факторов на рабочие характеристики усилителя (например, разброса параметров пассивных и активных элементов, учета паразитных параметров (потерь) реальных пассивных элементов и др.).

На основании вышеизложенного можно сформулировать цель настоящей рабо-

ты и определить основные направления исследования.

Цель работы. Целью данной работы является разработка и исследование методов и алгоритмов, а также методологии проектирования транзисторных СВЧ усилителей на основе декомпозиционного подхода; реализация на их основе комплекса программ "визуального" проектирования пассивных корректирующих и согласующих цепей СВЧ ППУ, а также транзисторных СВЧ усилителей; разработка и исследование различных типов транзисторных СВЧ усилителей с повышенным уровнем требований к рабочим характеристикам.

Цель работы достигается решением следующих основных задач: " получение математических моделей усилительных каскадов с КЦ с учетом шумов активных элементов;

■ разработка и исследование для усилителей с несколькими КЦ способов автоматизированного формирования и графического построения областей допустимых значений (ОДЗ) иммитанса КЦ, отвечающих комплексу требований к характеристикам устройства;

■ разработка и исследование интерактивной "визуальной" методики автоматизированного синтеза КЦ по ОДЗ иммитанса с учетом разброса параметров пассивных элементов;

■ разработка и исследование "визуальной" методики проектирования транзисторных СВЧ усилителей с несколькими КЦ, в том числе с учетом допусков на параметры активных и пассивных элементов, разработка на основе декомпозиционного подхода методик проектирования многокаскадных усилителей с двухполюсными КЦ, СВЧ усилителей с реактивными четырехполюсными КЦ на входе и выходе, с Г- и Ь-образными КЦ;

■ реализация комплекса программ, позволяющего осуществить синтез пассивных корректирующих и согласующих цепей СВЧ ППУ и автоматизированное проектирование транзисторных СВЧ усилителей на основе декомпозиционного подхода;

■ исследование эффективности разработанных методик, алгоритмов и программ при проектировании транзисторных СВЧ усилителей различных типов, разработка общей методологии "визуального" проектирования СВЧ усилителей;

■ проектирование, исследование и разработка на основе реализованного комплекса программ гибридных и монолитных ВЧ/СВЧ усилителей на биполярных и полевых транзисторах с повышенным уровнем требований к комплексу рабочих характеристик.

Методы исследования. Для решения поставленных задач применяются методы теории линейных электрических цепей, аналитических функций нескольких переменных, матричной алгебры, теории вероятности, а также методы вычислительной математики и геометрического моделирования. При создании комплекса программ использовались методы объектно-ориентированного и модульного программирования. Проверка основных теоретических положений осуществлялась на основе чис-

ленного моделирования и экспериментальных исследований, в том числе на физических моделях и образцах.

Научная новизна работы, с точки зрения автора, определяется следующим.

■ На основе декомпозиционного метода синтеза предложена "визуальная" методика проектирования транзисторных СВЧ усилителей распространенных структур с учетом комплекса требований к характеристикам, разрешающая учесть разброс параметров активных и пассивных элементов на этапе выбора структуры КЦ.

■ Разработана новая интерактивная "визуальная" процедура синтеза пассивных корректирующих и согласующих цепей СВЧ ППУ по ОДЗ иммитанса, позволяющая учесть разброс параметров элементов цепи и увеличить выход годных.

■ Предложен новый способ формирования ОДЗ для усилительных цепей с несколькими КЦ, основанный на аналитической взаимосвязи иммитансов корректирующих цепей.

■ Разработаны и исследованы алгоритмы поиска и построения контуров и ОДЗ сложной формы на плоскости параметров КЦ на основе применения свойства аналитичности комплекснозначной функции и аппарата Л-функций.

■ Исследованы алгоритмы и методы автоматизированного синтеза СВЧ усилителей, основанные на декомпозиционном подходе, а также новая интерактивная "визуальная" методика проектирования КЦ по областям, показана эффективность разработанных методов и алгоритмов при проектировании СВЧ усилителей различных типов.

Практическая ценность работы состоит в следующем.

■ Разработанная программа символьного анализа линейных шумящих СВЧ цепей позволяет получать математические модели активных СВЧ цепей произвольной сложности и топологии, а также исключить возможные ошибки при выводе аналитических соотношений.

" Разработанные методики и алгоритмы автоматизированного проектирования транзисторных СВЧ усилителей распространенных типов позволяют получить группу схемных решений, удовлетворяющих предъявленным к характеристикам требованиям, с учетом разброса параметров активных и пассивных элементов. Это дает возможность выбрать схемное решение, оптимальное с точки зрения практической реализации и максимального выхода годных.

■ В среде пакета математических и инженерных расчетов МАТЬАВ реализован комплекс программ, позволяющий достаточно быстро и эффективно осуществить синтез корректирующих и согласующих цепей СВЧ ППУ, а также проектирование усилительных устройств СВЧ диапазона по заданному комплексу требований в полосе частот.

" На основе разработанных методов и программ спроектированы СВЧ усилители различных типов (линейные, малошумящие, мощные, широко- и сверхширокополосные, монолитные и гибридные) на биполярных и полевых транзисторах с повышенным уровнем требований к комплексу рабочих характеристик.

В диссертационной работе защищаются:

■ Разработанные графические алгоритмы, основанные на свойстве аналитичности комплекснозначной функции и применении аппарата Я-функций, позволяющие эффективно и надежно строить контурные диаграммы и ОДЗ произвольной формы на плоскости иммитанса (коэффициента отражения) КЦ.

• Способ последовательного формирования ОДЗ, основанный на аналитической взаимосвязи иммитансов КЦ и позволяющий учесть взаимное влияние цепей коррекции при проектировании усилительных каскадов с несколькими КЦ по комплексу требований к характеристикам.

■ Интерактивная процедура синтеза КЦ по ОДЗ, основанная на принципах "визуального" проектирования, позволяющая привлечь интеллектуальные способности человека по восприятию визуальной информации и принятию решений и разрешающая выполнить расчет корректирующих и согласующих цепей для СВЧ ППУ различного типа, в том числе с учетом заданных допусков на параметры элементов пассивных цепей.

" "Визуальная" методика автоматизированного проектирования транзисторных СВЧ усилителей, базирующаяся на декомпозиционном методе синтеза, разрешающая оценить разрешимость задачи проектирования СВЧ усилителя, исследовать предельные свойства усилительной цепи заданной структуры, а также выполнить расчет линейных СВЧ усилителей по комплексу требований в полосе частот, в том числе с учетом разброса параметров активных и пассивных элементов.

Апробация результатов. Представленная работа выполнялась как составная часть НИР в СКБ "Маяк" кафедры радиоприемных и усилительных устройств - РУУ (теперь кафедра радиоприемных устройств и защиты информации - РЗИ), на кафедре компьютерных систем в управлении и проектировании (КСУП) ТУСУРа, в Исследовательском институте систем СВЧ и оптической связи (ЖСОМ, г. Лимож, Франция), а также в инициативном порядке в период с 1995 по 2006 годы.

Данная работа была поддержана грантами международной организации ШТАЭ (гранты УРЗ-2002 354, 2002 г. и СЮ 05-99-1610, 2005 г.), а также являлась частью НИР, выполняемых по грантам Российского фонда фундаментальных исследований (грант 01-01-00953, 2001 г.), Министерства образования и науки РФ (проект № 99710, 2005 г.), а также в рамках государственного контракта № 02.438.11,7046 (проект 21-ФАНИ 2006 г.).

Основные результаты исследования докладывались на следующих научно-технических конференциях и симпозиумах:

■ Международный симпозиум "Конверсия науки — международному сотрудничеству" СИБКОНВЕРС'95 и СИБКОНВЕРС'97, ТУСУР, г. Томск, 1995 и 1997 г.

■ Международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (АПЭП-96), НГТУ, г. Новосибирск, 1996 г.

" Областная научно-практическая конференция молодежи и студентов "Современные техника и технологии", Т1ТУ, г. Томск, 1996 г.

■ Региональная научно-техническая конференция студентов и молодых специалистов "Радиотехнические и информационные системы и устройства", ТУСУР, г.Томск, 1997 и 1999 г.

Всероссийская научно-техническая конференция студентов и молодых ученых "Современные проблемы радиоэлектроники", КГТУ, г. Красноярск, 2001 и 2005 г,

■ IEEE International Microwave Symposium (IMS 2001), Phoenix, AZ, USA, 2001 r.

■ Всероссийская научно-практическая конференция "Проблемы современной радиоэлектроники и систем управления", НИИАЭМ, ТУСУР, г.Томск, 2002 г.

■ 32,h European Microwave Conference (EuMC 2002), Milan, Italy, 2002 г.

■ Международная научно-практическая конференция "Электронные средства и системы управления", ТУСУР, г. Томск, 2003, 2004 и 2005 г.

• ■ 14lh Journées Nationales Microondes, Nantes, France, 2005 r.

■ 35,b European Microwave Conference (EuMC 2005), Paris, France, 2005 r.

■ Международная Крымская конференция "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (КрыМиКо'2005), г. Севастополь, 2005 г.

Реализация и внедрение результатов работы. Методы и алгоритмы, представленные в работе, используются при проектировании СВЧ усилителей и других устройств в НПФ "Микран" (г. Томск), а также в Исследовательском институте систем СВЧ и оптической связи (IRCOM, г. Лимож, Франция).

Программы AMP-CF, REGION и LOCUS, входящие в разработанный комплекс программ автоматизированного проектирования СВЧ усилителей, внедрены в Исследовательском институте систем СВЧ и оптической связи (IRCOM), а также в НПФ "Микран". Программа интерактивного "визуального" проектирования пассивных КЦ LOCUS внедрена в учебный процесс на кафедре КСУП ТУСУР и используется при изучении дисциплины "Модели и методы анализа проектных решений", а также в курсовом и дипломном проектировании.

Личный вклад автора. Все представленные в диссертации результаты исследований получены лично автором или при его непосредственном участии. В работах, опубликованных в соавторстве, автором предложены аналитические выкладки и получены теоретические и практические результаты.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 37 работ, в том числе: 5 статей в научных журналах и тематических сборниках, 28 материалов, трудов и тезисов научно-технических конференций, 3 информационных листка и 1 отчет по НИР. Из них 9 работ напечатаны в журналах, рецензируемых ВАК, а также в трудах всероссийских и международных конференций.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и шести приложений. Общий объем работы составляет 316 страниц, включая 149 страниц текста, а также 122 рисунка и графика, 10 таблиц, расположенных на 61 странице. Список литературы и используемых источников содержит 256 наименований. Общий объем приложений составляет 88 страниц.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая ценность работы, излагаются положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор основных способов построения каскадных транзисторных СВЧ усилителей и существующих методов проектирования усилителей с реактивными четырехполюсными корректирующими цепями (ЧКЦ) и двухполюсным цепями коррекции и обратной связи — корректирующими двухполюсниками (КД). Можно выделить следующие основные подходы к проектированию СВЧ усилителей с ЧКЦ и КД: 1) графоаналитические процедуры расчета па основе круговой диаграммы Вольперта-Смита; 2) применение классической схемы синтеза широкополосных КЦ (аппроксимация и реализация), основанной на аналитической теории Фа-но-Юлы; 3) численные методики синтеза КЦ; 4) параметрический синтез КЦ с заданной структурой и др. Основные недостатки существующих подходов к проектированию СВЧ усилителей с ЧКЦ и КД состоят в следующем:

■ при синтезе КЦ не учитывается весь комплекс требований (усиление, шум, устойчивость) к характеристикам усилителя в заданной полосе частот;

■ методы синтеза не позволяют полностью контролировать структуру и значения элементов КЦ, что может привести к практически нереализуемым схемам;

■ существующие подходы не дают возможность учесть на этапе выбора структуры КЦ влияния дополнительных факторов, например, паразитных параметров и потерь в пассивных элементах, разброса параметров активных и пассивных элементов и др.;

■ методы обеспечивают лишь ограниченные возможности для исследования задачи проектирования, не позволяют оценить предельные возможности усилительного каскада выбранной структуры;

■ численные подходы используют процедуры нелинейной оптимизации, требуют начального приближения и могут привести к локально-оптимальным решениям.

В качестве базы для создания комплекса программ автоматизированного проектирования СВЧ усилителей предложено использовать декомпозиционный поэтапный метод синтеза (ДМС) активных СВЧ устройств. Метод обеспечивает общий подход к проектированию линейных и нелинейных (линеаризованных) ВЧ и СВЧ ППУ, которые представляются в виде соединения полупроводниковых приборов и пассивных КЦ (согласующих цепей, цепей ОС и т. д.). При этом КЦ рассматриваются как управляемая часть цепи, выбором которой добиваются нужных характеристик устройства в целом.

При декомпозиционном синтезе полагается известной структурная схема ППУ, в которой конкретизируются типы блоков (например, активные элементы (АЭ), КД, реактивные и диссипативные ЧКЦ, и т.д.) и задаются связи между ними. Параметры некоторых блоков заданы (полупроводниковые АЭ, цепи с известной структурой и элементами). Остальные блоки (пассивные КЦ) являются "черными ящиками", струк-

туру и элементы которых предстоит определить в процессе синтеза. В качестве примера на рис. 1 представлена структурная схема СВЧ усилителя с ЧКЦ и КД.

Рисунок 1 - Структурная схема СВЧ усилителя с ЧКЦ и КД

Процесс проектирования СВЧ ППУ на основе ДМС включает в себя следующие этапы:

1) выбор структурной схемы устройства;

2) построение математической модели ППУ выбранной структуры с КЦ;

3) нахождение предельно достижимых значений характеристик для ППУ выбранной структуры при вариации параметров КЦ и назначение требований к характеристикам устройства;

4) определение на фиксированных частотах рабочего диапазона ОДЗ параметров КЦ (например, иммитансных параметров или параметров рассеяния) по совокупности требований к характеристикам ППУ;

5) синтез (выбор структуры и расчет элементов) КЦ по полученным ОДЗ.

Отличительной особенностью ДМС является использование понятия "область

допустимых значений" наряду с понятием "оптимальное значение". Требования к характеристикам ППУ на фиксированных частотах можно представить в виде системы неравенств вида Н~ £ ЯД к») ^ Н* ; V = 1Д, где - вектор нормированных иммитан-сов КЦ; //(*■) - рабочие характеристики усилителя; Н~,Н* — заданные ограничения на характеристики; X - число характеристик, учитываемых при проектировании. Это означает, что параметры КЦ (в частности, иммитансные) на каждой частоте могут принимать множество (область) допустимых значений;^ = {и>: Н~ £ Н¥},

у = 1Д.

Использование допустимых областей параметров КЦ позволяет решить задачу синтеза широкополосных КЦ наименьшей сложности по комплексу требований к усилителю, а также учесть при синтезе разброс параметров элементов и влияние некоторых других факторов (например, эффекты старения элементов, потери в реальных элементах КЦ и др.).

Также в первой главе рассматривается математическая формулировка задач на основных этапах ДМС, отмечаются существующие проблемы применения ДМС для проектирования СВЧ усилителей и формулируются задачи исследования.

Во второй главе исследуются существующие, а также разрабатываются новые более эффективные методы и алгоритмы решения задач на отдельных этапах декомпозиционного синтеза. В частности, разработаны алгоритм символьного анализа для

построения моделей линейных СВЧ цепей, методы построения ОДЗ сложной формы, а также описана реализация и показана эффективность нового "визуального" подхода к проектированию пассивных КЦ по сравнению с другими известными методами.

Необходимость построения математических моделей СВЧ усилителей с несколькими КЦ, которые представляют собой либо КД, либо ЧКЦ, возникает на первом этапе ДМС. Для структурных схем СВЧ усилителей с несколькими КЦ существующие подходы слишком сложны и недостаточно формализованы. Их реальное применение для получения математических моделей СВЧ усилителей с числом КЦ более двух наталкивается на серьезные трудности при преобразовании аналитических выражений. Во второй главе рассматривается алгоритм построения математической модели СВЧ цепи на основе метода узловых проводимостей, модифицированного для случая линейных шумящих цепей. Алгоритм положен в основу программы автоматизированного построения аналитических моделей СВЧ ППУ с КЦ MICROSYMA-Y, реализованной в среде системы компьютерной математики Maple. Система Maple может выполнять математические вычисления не только в численной, но и в символьной форме Достоинством данного алгоритма и программы является возможность построения моделей линейных СВЧ цепей произвольной топологии. С помощью программы MICROSYMA-Y были получены аналитические выражения для параметров рассеяния, шумовых волн и коэффициента шума для СВЧ усилителей с одним и двумя КД.

ДМС предполагает использование для синтеза КЦ ОДЗ входного иммитанса этих цепей, заданных на фиксированных частотах. При этом необходимо предварительно перейти от требований, предъявляемых к характеристикам активного устройства, в составе которого используются КЦ, либо от требований к характеристикам самих пассивных цепей, к ограничениям на иммитанс (коэффициент отражения) КЦ в виде областей.

В простых случаях (синтез КД по заданной частотной зависимости иммитанса, расчет реактивной СЦ, проектирование СВЧ усилителя с одним КД) ОДЗ, отвечающие заданным требованиям к устройству, представляют собой пересечение простых геометрических фигур (полуплоскостей, кругов и пр.). В случае СВЧ ППУ с несколькими КЦ ОДЗ имеют более сложную форму. Для построения контуров (линий равных значений) рабочих характеристик СВЧ усилителей и ОДЗ сложной формы на плоскости иммитанса КЦ предлагается использовать метод, основанный на свойстве аналитичности комплекснозначных функций, описывающих характеристики СВЧ усилителей.

В ряде случаев выражения для характеристик активной СВЧ цепи с несколькими КД (например, выражения для параметров рассеяния) после преобразований можно представить в виде дробно-рациональной функции следующего вида:

s,-———---. л-:—га—:--> Vs-'iM. Ui

где w - иммитанс кД; /^'(w),Q(w) — полиномы; p'p,q„ (n = 0,N ) - комплексные коэффициенты.

Предлагаемый способ построения линий = const основан на известном в теории функций комплексного переменного факте, что дробно-рациональная функция s^(vf) принимает на комплексной плоскости w (включая бесконечно удаленную точку) любые комплексные значения. Если задать некоторое комплексное значение = то, в соответствии с малой теоремой Пикара, обязательно найдутся такие величины комплексной переменной w, для которых = jJ. В результате получим уравнение

(2)

Аналитичность функции i5(w) позволяет разрешить уравнение (2) относительно иммитанса w. Корни этого уравнения (нули полинома (w)—) определяют значения w, при которых s^ = Число корней равно N, обозначим их и>; (/ = 1,N). Выберем = | [ сУф, где | | - заданное значение. Если фазовый угол <р пробегает все значения в интервале [0,2л], точки w, на плоскости w описывают N замкнутых кривых либо отрезков кривых (дуг). В совокупности эти кривые и дуги образуют линии | s^ | = | s^ | = const на комплексной плоскости w (см. рис. 2). Аналогичным образом могут быть построены линии постоянной фазы args{ = <р°.

На основе рассмотренного алгоритма был предложен способ построения ОДЗ, отвечающей заданной системе ограничений на характеристики СВЧ устройства вида Г Г , ^ = 1,А.. При этом

из точек wI (/ = l.jV), образующих контуры заданных характеристик, выбираются только те, для которых выбранные ограничения выполняются. Они и образуют границу допустимой области на плоскости иммитанса КЦ.

Imw

Rew

Рисунок 2 — Построение линий постоянного модуля функции для случая N = 2

При построении контуров (линий равных значений) функции двух переменных z=f(x\,xi) в компьютерной графике используется метод, основанный на получении границы контура в виде линии пересечения триангулированной поверхности функции z=/(x 1,-Хг) и плоскости z — const. Для получения ОДЗ сложной формы Л.И. Бабаком был предложен метод, основанный на совместном использовании триангуляционного алгоритма и Л-функций, введенных В.Л. Рвачевым. Аппарат Л-функций может быть использован для описания сложных областей, являющихся объединениями или пересечениями некоторых других областей. При этом Л-функции являются непрерывными аналогами логических операций И и ИЛИ.

Пусть X — .Хз). Если ОДЗ Dx строится как пересечение отдельных частных

допустимых областей Dj = {X :zj{X)^0}, / = возможно использование рекурсивной Л-функции следующего вида:

(3)

С Вычислений ) ^ -

^ Вилуальняя модель

Изображение

входной информации

где а — коэффициент, влияющий на гладкость Л-функции. В соответствии со свойствами Л-функций, функция Л/ (3) будет неотрицательной лишь в случае удовлетворения всех требований г^Х) £ 0, т.е. при ХеОх- Алгоритм получения границы сложной ОДЗ, описываемой системой неравенств гу (X) й 0, ] = 1,7, основан на построении контура Л-функции Я(Х) = 0 с помощью триангуляционного метода.

Исследования показали, что применение рекурсивной Л-функции (3) в некоторых случаях приводит к искажению линии границы области сложной формы, особенно при "редкой" сетке. Поэтому во второй главе приводятся результаты изучения влияния параметров и аргументов рекурсивной Л-функции (3) на качество построения границы ОДЗ. В частности, было выбрано оптимальное значение коэффициента а, предложено нормировать значения функций Zj, описывающих частные ОДЗ, относительно максимального значения. В этом случае граница допустимой области получается более гладкой. Проведенные исследования предложенных алгоритмов показали, что они позволяют эффективно и надежно строить контуры и ОДЗ для различных видов функций.

Для решения задачи синтеза КЦ по найденным ОДЗ предлагается применить интерактивную "визуальную" методику проектирования. Под "визуальным проектированием" (см. рис. 3) понимается процесс, при котором пользователь с помощью графических средств интерфейса непосредственно управляет ходом проектирования, активно вмешиваясь в него (например, изменяя проектные параметры и т.д.), и одновременно наблюдает за результатами своих действий. Пользователь отвлекается от реального содержания задачи проектирования и стремится достичь целей проектирования только средствами визуализации (подобно компьютерной игре). Все это дает возможность привлечь интеллектуальные способности человека по восприятию визуальной информации и принятию решений, это приводит к повышению эффективности проектирования.

Суть процедуры интерактивного "визуального" синтеза КЦ по областям имми-танса в следующем. Пусть на предыдущих этапах проектирования на ряде фиксированных частот (Ок(к = 1, л») рабочего диапазона найдены допустимые области входного импеданса КЦ или СЦ (они могут быть графически отображены на комплексной

НЕЖН

Изображение

выходной информации

Управление

Оценка

Рисунок 3 - Концепция "визуального" проектирования

плоскости). Необходимо синтезировать пассивную двухполюсную цепь (т.е. определить ее структуру и значения элементов) таким образом, чтобы импеданс цепи Z{j^a) на частотах ац попадал в соответствующие ОДЗ £*, т.е.

ги<ок)еЕк, к = (4)

при этом будут выполняться поставленные требования к пассивной цепи или активному устройству. При проектировании СЦ двухполюсная цепь должна представлять собой реактивный четырехполюсник, нагруженный на резистор.

Процедура "визуального" проектирования КЦ (СЦ) включает два шага: 1) выбор структуры КЦ или СЦ; 2) расчет элементов КЦ или СЦ. Первая задача решается путем сопоставления расположения ОДЗ на плоскости иммитанса с семействами годографов иммитанса, построенными для цепей различной структуры. Возможное направление годографа цепи должно совпадать с расположением ОДЗ на плоскости иммитанса. Для решения указанной задачи необходимо сформировать библиотеку схем типовых цепей и их годографов.

Пусть из сравнения расположения ОДЗ и формы годографов типовых цепей

выбрана структура цепи. Обозначим: 2(/'<в, е) - импеданс цепи; е = (е,, е1.....е„)-

= {Я, /., С, р, 1} - вектор параметров элементов цепи, он включает сопротивления, индуктивности и емкости сосредоточенных элементов, волновые сопротивления и длины отрезков линии передачи. Разделим вектор элементов е на два составляющих вектора: е = (е^, ед). Вектор еА = е2) содержит два неизвестных элемента. Вектор еа = (в3, ... , е„) содержит остальные элементы, величины которых задаются проектировщиком, это так называемые "управляемые" элементы цепи: ея .

Среди частот со* {к = \,т ) выберем опорную частоту со«/ и зададим на этой частоте желаемое (опорное) значение импеданса цепи в пределах соответствующей ОДЗ £„/. Приравнивая комплексное сопротивление цепи на частоте со„/ требуемому значению, получим систему из двух уравнений с двумя неизвестными еь е%:

1т2(ушге/,е/(,е°) = 1т2г?г| Из решения системы уравнений (5) могут быть найдены неизвестные элементы цепи; пусть ¿4 = (е*, ег) - вектор решения (5) при заданном вд. Теперь можно построить годограф импеданса цепи 2(_/со, е^.е^) и визуально проверить, попадают ли значения импеданса на остальных частотах со* ¡**оэ„/в соответствующие ОДЗ Ек. Очевидно, величины заданных (управляемых) элементов вд будут влиять на форму годографа импеданса цепи Z(J<¡>), который должен проходить через назначенную неподвижную (опорную) точку X„/. При этом процедура расчета принимает итеративный характер — изменяя значения опорного импеданса и управляемых элементов цепи, можно управлять формой годографа и добиться попадания импеданса цепи на частотах <в* в соответствующие ОДЗ Ек (см. рис. 4).

автоматически вычисляемые элементы

управляемый пользователем элемент

Рисунок 4 — Процесс нахождения значений элементов КЦ с заданной структурой 1

Вычисление остальных (неизвестных) элементов цепи осуществляется очень быстро благодаря тому, что решения системы уравнений (5) представлены в аналитической замкнутой форме. Таким образом, изменение формы годографа при изменении управляемых элементов цепи (с помощью движком тюнера) и опорного импеданса (с помощью "мыши") может наблюдаться в режиме реального времени. Текущие значения управляемых и вычисляемых элементов непрерывно отображаются на экране. Это дает возможность в процессе проектирования непосредственно контролировать величины всех элементов цепи и управлять ими.

Рассмотренная интерактивная "визуальная" процедура синтеза КЦ по ОДЗ была адаптирована для решения синтеза пассивных цепей с учетом заданных отклонений (допусков) величин элементов. При этом для заданных отклонений величин элементов КЦ на фиксированных частотах о* (А = 1 ,т ) рабочего диапазона на плоскости 2' строятся области разброса н 5(юк), которые показывают возможное отклонение импеданса КЦ от номинального значения Номинальный годограф цепи, ОДЗ и

области разброса одновременно отображаются на плоскости импеданса КЦ. Далее проверяется попадание областей разброса £(«>*) в соответствующие ОДЗ £(«*) (см. рис. 5). Если все 5(ю») е Е(ак) (рис. 5 а), то рассчитанная КЦ при заданном разбросе значений элементов цепи с высокой степенью вероятности будет удовлетворять поставленным требованиям. В противном случае, когда области разброса выходят за пределы ОДЗ (рис. 5 б), необходимо изменить номинальные значения элементов проектируемой цепи или выбрать новую более подходящую структуру КЦ, при которой области разброса 5(со*) будут вписываться в заданные ОДЗ Е{со*).

С помощью рассмотренной

1т 2

У2~ 1т 2

у, - 2

у, - Ие 2

а) б)

Рисунок 5 - Взаимное положение допустимой области Е и области разброса а) область 5 принадлежит области Е; б) области Е и 5 частично перекрываются

интерактивной "визуальной" процедуры было спроектировано большое число КЦ и СЦ для различных СВЧ устройств. В частности, при решении задачи синтеза реактивной СЦ для комплексной ЛЛС-нагрузки (задача Фано) удалось увеличить выход годных с 46 % до 93 %. Полученные результаты подтвердили эффективность предлс,-гаемой методики. Для цепей умеренной сложности "визуальный" подход приводит к результатам, которые сравнимы с полученными с помощью существующих методов синтеза или даже лучше их. Однако "визуальный" подход обеспечивает дополнительные преимущества: I) пользователь может непосредственно контролировать как структуру, так и значения всех элементов цепи; 2) могут быть спроектированы распределенные цепи на несоразмерных отрезках линий передачи и сосредоточенно-распределенные (смешанные) цепи; 3 на этапе выбора структуры КЦ позволяет учесть разброс параметров элементов; 4) методика проста и понятна, не требует специальных знаний в области синтеза цепей. Аналитические методики и численные методы синтеза КЦ не обладают такими возможностями.

Третья глава посвящена задаче получения ОДЗ на плоскости иммитанса КЦ для различных структурных схем СВЧ усилителей. Предложен новый подход к получению ОДЗ д ля СВЧ усилителей с двумя КЦ, а также для многокаскадных усилителе В с одним КД. Также предлагается новый подход к проектированию СВЧ усилителей с КД с учетом заданных отклонений (допусков) на параметры АЭ и пассивные элементы.

В данной главе предлагается методика проектирования широкополосного транзисторного СВЧ усилителя, состоящего из произвольного числа одинаковых каскадов с КД, с учетом комплекса требований к характеристикам (коэффициент усиления, форма амплитудно-частотной характеристики, уровень согласования на входе и выходе, устойчивость), а также взаимного влияния каскадов. Получены выражения, связывающие .^-параметры многокаскадного усилителя с иммитансом и> КД. Данные выражения имеют вид, аналогичный (1), что позволяет построить на плоскости иммитанса КД контурные диаграммы и ОДЗ, отвечающие комплексу требований к усилителю.

Также предложена общая методика проектирования усилительных каскадов с двумя КЦ. Примером могут служить усилители с двумя КД (рис. 6 а) или с реактивными ЧКЦ на входе и выходе (рис. 6 б). Методика основана на взаимосвязи иммитан-сов КЦ между собой и, в соответствии с ДМС, включает два основных этапа:

а) С)

Рисунок 6 - Усилительный каскад а) с двумя двухполюсными КЦ; б) с реактивными ЧКЦ

1) построение на фиксированных частотах рабочего диапазона ОДЗ иммитанса КЦ, соответствующих комплексу требований к характеристикам усилителя; 2) синтез (расчет) КЦ по полученным ОДЗ. '

В случае поиска ОДЗ иммитансов КД по совокупности ограничений на характеристики усилительного каскада на рис. 6а с учетом необходимых условий физической реализуемости КД проблема сводится к решению системы неравенств

у = 1Д;

Не», ^О.Кен^ ¿0,

где /Д, — характеристики усилителя, в качестве которых могут выступать коэффициент усиления й = | хц |, модули коэффициентов отражения на входе Ш] =|«и | и выходе тг = | ^22 |> развязка 15,2 коэффициент шума Р, инвариантный коэффициент устойчивости к и др.

Решение системы (6) представляет собой допустимую область в четырехмерном пространстве иммитансов КД ^ и >с2 (см. рис. 7). В общем случае значения переменных и>| и оказываются взаимосвязанными, это означает, что независимое нахождение ОДЗ величин и>] и иъ невозможно, допустимая область переменной -м», будет зависеть от выбранного значения и наоборот. В таком случае под ОДЗ Е„2 переменной будем понимать проекцию области Е на комплексную плоскость и>2 (рис. 7). Область Е„г содержит такие точки и>2, для каждой из которых существует хотя бы одно значение удовлетворяющее системе неравенств (б). При этом ОДЗ £„2 не зависит от иммитанса первого КД •и?]. Аналогично, проекция области Е на плоскость включает все допустимые значения иммитанса первого КД и не зависит от иммитанса и>2. Области Ек1 и Е„г называются "полными" ОДЗ.

Я« Яе »а

Рисунок 7 - Допустимая область Е в четырехмерном пространстве

Для проведения синтеза КД нам необходимо получить "полные" ОДЗ и Е„г на плоскости иммитансов КД. Выберем один из комплекснозначных параметров усилителя .^(н^) = |^(м',,»^) |ел>» таким образом, чтобы его модуль был рабочей

характеристикой усилителя в (6), т.е. ] ,| = /^(и^.и^). В качестве такого параметра удобно выбрать коэффициент отражения на входе 5ц или выходе 522 каскада.

В соответствии с (б) зададим некоторое допустимое комплексное значение параметра = 1| , где Н^ й 1| £ Н^; ф° — произвольное значение фазы в интервале [0,2л]. Тогда уравнение

¿Ч0„и<2) = ^0 (7)

устанавливает связь между иммитансами КД и», и и"2. Пусть ^(и»], >у2) - аналитическая! функция комплексных переменных т») и \с2, тогда из (7) можно в явном виде выразить №2 через м>\\ •п>2= /?(н<|, . Подставив это уравнение связи в (6), получим систему неравенств в виде

[Я^ЯЛН-,,^0);;//;, у = 1Д;

1 о

[Яеи', а 0, Яеи'2(и'„5") 2: О,

где все выражения являются функциями только иммитанса первого КД и>| и заданного комплексного значения S¡!. Система (8) определяет область на плоскости м>1, в пределах которой выполняются неравенства (6) при заданном условии = .

Теперь выберем множество значений таким образом, чтобы величины 15® | и ч>° находились в узлах прямоугольной сетки Я *, 0 < < 2к), и для

каждого значения найдем соответствующую область . При достаточно

частой сетке объединение полученных областей будет совпадать с "полной" ОДЗ Ек\ на плоскости иммитанса первого КД и*,. Аналогично, выразив из (7) иммитанс через и'г, можно получить "полную" ОДЗ Еу,г на плоскости иммитанса -и>2 второго КД.

С учетом вышесказанного задача проектирования усилительного каскада с двумя КЦ (рис. 6) может быть решена в следующем порядке:

1) На фиксированных частотах(к-\,т) определяем "полные" ОДЗ на комплексной плоскости и*! иммитанса первой КЦ, отвечающие предъявляемым к усилителю требованиям.

2) Синтезируем первую КЦ по полученным ОДЗ , (/,) на плоскости №1- Точки: годографа и,°(/) первой КЦ на частотах /к должны попадать в соответствующие ОДЗ

3) На плоскости иммитанса второй КЦ находим ОДЗ > отвечающие заданным требованиям к характеристикам усилителя при фиксированных значениях ^ = "ЛЛ), т.е. рассчитанная ранее первая КЦ подключается к АЭ.

4) По полученным ОДЗ £»2(/,) синтезируем вторую КЦ с иммитансом

Рассмотренный подход применятся для проектирования СВЧ усилителей с Г- и 1-образными КЦ, а также с реактивными ЧКЦ на входе и выходе. Получены выражения для ^-параметров усилительных каскадов с учетом взаимосвязи иммитансов КЦ при заданных значениях коэффициента отражения со стороны входа тх или выхода т2. Для оценки эффективности предлагаемого подхода было выполнено проектирование ряда усилителей с указанными структурными схемами. Показано, что разработанная методика позволяет проектировать СВЧ усилители по комплексу параметров в широкой полосе частот с учетом взаимного влияния КЦ.

Кроме этого, в третьей главе предлагается новый подход к проектированию широкополосных усилителей с КД с учетом заданных отклонений (допусков) на параметры элементов пассивной цепи и транзистора. Методика позволяет целенаправленно выбрать структуру и элементы двухполюсной корректирующей цепи для минимизации влияния разброса параметров АЭ и пассивных элементов. Она основана на интерактивной "визуальной" процедуре синтеза КЦ по ОДЗ иммитанса, описанной во второй главе, и включает в себя следующие основные этапы: 1) построение на ряде фиксированных частот рабочего диапазона ОДЗ иммитанса КД, отвечающих комплексу требований на характеристики каскада, с учетом заданного разброса параметров АЭ; 2) синтез КД по полученным областям при учете заданных допусков на величины пассивных элементов.

Суть методики проектирования усилителя с КД при допусках на параметры активных и пассивных элементов состоит в следующем. Вначале осуществляется построение ОДЗ с учетом разброса параметров АЭ. С этой целью на каждой частоте со* определяются //"наихудших" наборов параметров АЭ 1<л)={| ¡|х^1 ¡|} (л = 17л?), соответствующих максимальному отклонению характеристик каскада Н^ = Ф(и<,от номинальных Н^ = ¿<0)). Для каждого "наихудшего" набора находится ОДЗ иммитанса КД , отвечающая заданным требованиям к характеристикам усилительного каскада. Общая ОДЗ получается как пересечение (общая

часть) всех ОДЗ и номинальной ОДЗ Е^ : Ек = .

л-0

На следующем этапе по полученным ОДЗ £* на плоскости иммитанса КД синтезируется двухполюсная цепь, области разброса иммитанса которой на частотах со* попадают в соответствующие ОДЗ; 5(шк)е Ек, к = \,т. Очевидно, что если такая цепь существует, то характеристики каскада с подключенным КД для всех N "наихудших" наборов параметров АЭ и при всех возможных отклонениях элементов КД будут отвечать предъявленным требованиям. Если для всех "наихудших" наборов параметров АЭ заданные требования к характеристикам каскада с КД выполняются, то и для всех других ("лучших") наборов параметров АЭ они также, с большой степенью вероятности, будут выполняться. Так как форма и расположение номинальных ОДЗ на плоскости иммитанса КД будут отличаться от формы и расположения ОДЗ

Et, построенных с учетом отклонений параметров АЭ, то и синтезированный по ним КД также будет отличаться от номинального.

В качестве примера представлено проектирование широкополосного усилительного каскада на полевом транзисторе АП344А2 с цепью параллельной ОС с учетом допусков на параметры элементов АЭ и КД. Статистические испытания методом Монте-Карло вариантов усилителя, спроектированных без учета и с учетом разброса параметров активных и пассивных элементов, показали, что выход годных увеличился с 43 % до 74 %.

В четвертой главе кратко рассматривается разработанный комплекс программ автоматизированного проектирования СВЧ усилителей с КД и реактивными ЧКЦ, в котором реализованы представленные ранее алгоритмы и методики.

В состав комплекса программ автоматизированного проектирования СВЧ усилителей входят:

■ AMP-CF - программа "визуального" проектирования СВЧ усилителей с двухпо-

люсными цепями коррекции и обратной связи;

■ REGION - программа "визуального" проектирования СВЧ усилителей с реак-

тивными ЧКЦ на входе и выходе;

■ CORNET - программа "визуального" проектирования СВЧ усилителей с

Г- и L-образными корректирующими цепями;

■ LOCUS — программа интерактивного "визуального" проектирования пассивных

корректирующих и согласующих цепей по областям иммитанса.

■ MICROSYMA-Y — программа символьного анализа линейных шумящих СВЧ

цепей;

■ MWVIEWER - программа расчета и отображения параметров линейных СВЧ

цепей.

Программы AMP-CF, REGION, CORNET, LOCUS и MWVIEWER реализованы в среде системы для математических и инженерных расчетов MATLAB, программа MICROSYMA-Y — в среде системы компьютерной алгебры Maple. Разработанный комплекс программ позволяет осуществлять проектирование линейных широкополосных СВЧ усилителей различного назначения по комплексу требований к усилению, форме АЧХ, шуму, согласованию и устойчивости.

Также в данной главе сформулирована методология проектирования СВЧ усилителей на основе декомпозиционного подхода, методов и программ "визуального" проектирования. Представлены результаты "визуального" проектирования и экспериментального исследования СВЧ усилителей различного типа. С помощью комплекса программ разработан ряд транзисторных СВЧ усилителей с высокими качественными показателями, в том числе, монолитные GaAs малошумящие усилители диапазона частот 2-10 ГГц и 1,5-2,5 ГГц (технология ED02AH фирмы OMMIC, Франция), гибридно-пленочные усилители на биполярных транзисторах диапазона 0,01-3,3 ГГц, линейный усилитель с выходной мощностью 0,8 Вт в полосе частот 10-800 МГц и др. Параметры некоторых усилителей приведены в таблице.

Таблица - Технические характеристики разработанных усилителей

J6 Тип усилителя • АЭ -, Технологи» ■ Рабочие характеристики

А/ ГГц С, дБ |*и|,дБ (раз) (раз) дБ

1 однокаскадный с параллельной ОС FET рНЕМТ 0,2 мкм монолитная GaAs 2...10 11,7 ± 1.1 ■9,61 (0.33) -11,73 (0,26) 2,15

i двухкаскадный с параллельной ОС FET рНЕМТ 0,2 мкм монолитном GaAs 35...45 10,4 ± 0.2 -10.0 (0.316) • 10,0 (0.316) 3.2

3 двухкаскадный с параллельной ОС и выходной СЦ FET рНЕМТ 0,2 мкм монолитная GaAs 1,5... 2,5 17,6 ± 0,35 -10,0 (0,316) -11,5 (0,266) 1.1

4 однокаскадный с ДКЦ КТ3132А гибридная тонкопленочная 0,01.-3,5 7,0 ± 0.9 -10,9 (0.286) -11,7 (0.26) -

5 однокаскадный с ДКЦ KT9I3A сосредоточ. элементы 0,01...0,8 6,0 ± '.0 -9,61 (0.33) -6,0 (0,5) -

6 однокаскадный с параллельной ОС KT3I32B гибридная тонкопленочная 0,01.-3,5 6,0 ± 1,5 -6,0 (0.5) -4,5 (0,6) -

7 трехкаскааный с параллельной ОС KT3I32B гибридная тонкопленочная 0,01...3,3 18,01 1.5 -9.0 (0.355) -7,37 (0.428)

8 однокаскадный с ДКЦ КТ3132В гибридная тонкопленочная 0,05...3,5 6,0 £ 0.5 -9.61 , (0.33) -6.0 (0.5) -

9 трехкаскадный с ДКЦ КТ3132В гибридная тонкопленочная 0,06.-3,4 20.0 £ -9,0 (0,355) -7,37 (0,428) -

Заключение. Основные результаты работы сводятся к следующему.

1. Разработан и реатизован в виде программы MICROSIMA-Y в среде математического пакета Maple алгоритм символьного анализа линейных шумящих СВЧ цепей. Программа позволяет получать выражения для параметров рассеяния, шумовых волн и коэффициента шума активной СВЧ цепи произвольной топологии в символьной форме. С помощью разработанной программы были получены математические модели СВЧ усилительных каскадов с несколькими КД.

2. Разработан и исследован новый метод получения контуров (линий равных значений) характеристик СВЧ усилителей, основанный на свойстве аналитичности комплекснозначной функции. Метод позволяет строить контурные линии произвольной формы, соответствующие постоянному модулю дробно-рациональной функции комплексной переменной w. Исследован метод получения ОДЗ сложной формы, основанный на совместном применении аппарата /{-функций и триангуляционного сеточного метода. Показано, что для повышения увеличения точности построения границы ОДЗ необходимо использовать нормировку значений функций, входящих в со-сгав рекурсивной Л-фунхции, выбраны оптимальные параметры Я-функции. Указанные методы позволяют выполнить построение на плоскости иммитанса КЦ контурных диаграмм и ОДЗ произвольной формы, отвечающих заданным требованиям к характеристикам СВЧ усилителей. По сравнению с существующими способами построения областей разработанные методы являются более простыми, эффективными и надежными (численно устойчивыми).

3. Разработана и исследована новая интерактивная "визуальная" процедура синтеза пассивных КЦ и СЦ по заданным ОДЗ иммитанса, разрешающая на этапе выбора сгруктуры цепи учесть разброс параметров элементов для увеличения выхода годных. Процедура позволяет синтезировать цепи умеренной сложности (от двух до шести элемен тов) на сосредоточенных, распределенных элементах, а также смешанные (со-

средоточенно-распределенные) цепи. При этом разработчик полностью контролирует структуру и значения элементов синтезируемой цепи, а сам процесс проектирования является простым и наглядным, не требует от разработчика глубоких знаний в облас ти синтеза цепей.

4. Разработана и исследована новая "визуальная" методика проектирования многокаскадных СВЧ усилителей, состоящих из одинаковых каскадов с одним КД, позволяющая учесть взаимное влияние каскадов. Впервые разработана, реализована и исследована "визуальная" методика проектирования СВЧ усилителей с одним КД с учетом разброса параметров пассивных и активных элементов, позволяющая выбрать структуру и значения элементов КД для достижения максимального выхода годных устройств.

5. Предложен общий подход к проектированию СВЧ усилителей с двумя КЦ, основанный на аналитической взаимосвязи иммитансов КЦ. На этой основе разрабо тана методика проектирования СВЧ усилителей с реактивными ЧКЦ на входе и выходе, учитывающая взаимное влияние ЧКЦ, а также методика проектирования усилительных каскадов с Г- и Ь-образными КЦ. Предложенные методики разрешают для усилителей указанных структур осуществить синтез КЦ с учетом полного комплекса требований к характеристикам (усиление, шум, согласование и устойчивость) в по лосе частот. Они также позволяют исследовать поставленную задачу, назначить адек ватные требования к характеристикам проектируемого усилителя, получить несколько схемных решений.

6. На базе разработанных методов и алгоритмов реализован комплекс про грамм, позволяющий осуществить проектирование транзисторных СВЧ усилителей распространенных структур по комплексу требований к характеристикам в полосе частот, в том числе с учетом заданных допусков на параметры активных и пассивных элементов, а также выполнить синтез пассивных КЦ и СЦ для СВЧ ППУ различного типа. Предложена методология "визуального" проектирования СВЧ усилителей, определяющая порядок использования разработанных "визуальных" методик и программ. Проведенные исследования подтвердили правильность и практическую эффективность, предложенного "визуального" подхода, а также методик и алгоритмов расчета СВЧ усилителей.

7. С помощью предлагаемых методов и программ разработан и исследован ряд транзисторных СВЧ усилителей с высокими качественными показателями, выпол ненных на основе монолитной и гибридно-пленочной технологий.

Приложение А содержит краткий обзор методов анализа СВЧ цепей. Приложение Б посвящено обзору методов и программ автоматизированного проектирования СВЧ усилителей. Приложение В содержит выражения для шумовых параметров и параметров рассеяния усилительных каскадов с одним КД. "Визуальное" исследование свойств усилительных каскадов на полевых транзисторах с цепью параллельной и последовательной ОС на базе контурных и обобщенных диаграмм представлено в приложении Г. В приложении Д приведены основные расчетные соот-

ношения для реализации интерактивной "визуальной" процедуры синтеза пассивных КЦ и СЦ по заданным ОДЗ иммитанса. Приложение Ж содержит описание и результаты статистического исследования математической модели полевого транзистора АП344А2.

Основное содержание диссертации отражено в 37 работах, в числе которых следующие:

1. Бабак Л.И., Пушкарев В.П., Черкашин М.В. Расчет сверхширокополосных СВЧ усилителей с диссипативными корректирующими цепями // Известия ВУЗов. Радиотехника. - 1995. - Т. 39. - №11. - С. 20-28.

2. Бабак Л.И., Черкашин М.В. Проектирование многокаскадных транзисторных СВЧ усилителей с двухполюсными цепями коррекции и обратной связи // "Радиотехнические и телевизионные приборы и устройства. Элементы СВЧ и оптоэлектронных устройств": Сб. научн. трудов ТУСУРа. - Томск: ТУСУР.

- 1997.-Вып. 1.-С. 83-93.

3. Бабак Л.И., Черкашин М.В. Синтез согласующе-выравнивающих цепей транзисторных широкополосных СВЧ усилителей // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. - 1998. - Т. 36. - № 10. - С. 49-60.

4. Бабак Л.И., Черкашин М.В. Синтез согласующе-выравнивающих цепей транзисторных широкополосных СВЧ усилителей // В сб. "Аппаратно-программные средства автоматизации технологических процессов" / Под общей ред. Ю.А. Шурыгина. - Томск: изд-во ТГУ. - 1998. - С. 226-238.

3. Бабак Л.И., Черкашин М.В., Поляков А.Ю., Бодунов К.С., Дягилев A.B. Программы "визуального" проектирования транзисторных СВЧ усилителей // 15-я Межд. Крымская конф. "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (КрыМиКо'2005): материалы конф. в 2 т. - Севастополь: изд-во "Вебер". - 2005.

- Т. 2. - С. 425-426.

6. Бабак Л.И., Черкашин М.В., Зайцев Д.А. Программа "визуального" проектирования корректирующих и согласующих цепей СВЧ устройств // 15-я Межд. Крымская конф. "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (КрыМиКо'2005): материалы конф. в 2 т. - Севастополь: изд-во "Вебер". - 2005. -Т. 2.-С. 423-424.

7. Пушкарев В.П., Бабак Л.И., Черкашин М.В. Сверхширокополосный усилитель // Томский межотраслевой территориальный ЦНТИ. - 1995. Информ. листок №40-95./72/. ,

8. Пушкарев В.П., Бабак Л.И., Черкашин М.В. Сверхширокополосный усилительно-преобразовательный блок. // Томский межотраслевой территориальный ЦНТИ. -1995. Информ. листок №44-95. /72/.

9. Пушкарев В.П., Покровский М.Ю., Черкашин М.В. Сверхширокополосный малошумящий усилитель // Томский межотраслевой территориальный ЦНТИ.

- 1995. Информ. листок № 41-95. /72/.

Ю.Титов A.A., Бабак Л.И., Черкашин М.В. Расчет межкаскадной согласующей цепи транзисторного полосового усилителя мощности // Электронная техника. Серия СВЧ-техника. Вып. 1 (475). - 2000. - С.46-50. 11. Черкашин М.В. Интерактивный расчет широкополосных согласующих цепей //

Межд. научно-техн. конф. СИБКОНВЕРС'97: Сб. трудов конференции, — Томск: ТУСУР,-1997.-С. 131-138.

12. Черкашин М.В. Программа автоматизированного расчета корректирующих и согласующих цепей // Межд. научно-техн. конф. "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (АПЭП-96): Сб. трудов конференции, - Новосибирск: изд-во НГТУ. -1996. - Т. 6. - Ч. 2. - С. 90-91.

13. Черкашин М.В. Программа символьного анализа линейных шумящих электронных схем // 2-я Региональная научн.-техн. конф. студентов и молодых специалистов "Радиотехнические и информационные системы и устройства": Сб. трудов конф.-Томск: ТУСУР.-1997.-С 151-153.

14. Черкашин М.В., Бабак Л.И. Автоматизированный расчет, корректирующих и согласующих цепей с учетом отклонений элементов // Межд. научно-техн. конф. СИБКОНВЕРС'97: Сб. трудов конференции. -Томск: ТУСУР. - 1997. -С. 100-111.

15. Черкашин М.В., Бабак Л.И. Методика синтеза согласующе-выравнивающих цепей транзисторных СВЧ усилителей // "Радиотехнические и телевизионные приборы и устройства. Элементы СВЧ и оптоэлектронных устройств": Сб. научн. трудов ТУСУРа. - Томск: ТУСУР.-1997. - Вып. 1. - С. 71-82.

16. Черкашин М.В., Бабак Л.И., Зайцев Д.А. Монолитный малошумящий усилитель диапазона 1,5-2,5 ГГц. // Межд. научно-практ. конф. "Электронные средства и системы управления": Сб. трудов конференции. - Томск: изд-во института OA СО РАН. - 2005. - 4.2. - С. 145-149.

17. Черкашин М.В., Бабак Л.И., Биллоне Л., Джарри Б., Эйлер Д. Автоматизированное проектирование сверхширокополосного монолитного СВЧ усилителя // 15-я Межд. Крымская конф. "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (КрыМиКо'2005): материалы конф. в 2 т. - Севастополь: изд-во "Вебер". - 2005. -Т. 2.-С. 427-428.

18. Babak L.I., Cherkashin M.V. Interactive "visual" design of matching and compensation networks for microwave active circuits И IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. - Phoenix. AZ. - 2001. - P. 2095-2098.

19. Babak L.I., Cherkashin M.V., Pokrovsky M.Yu. Computer-aided design of utrawide-band transistor amplifiers using decomposition synthesis method // Proc of 32th European Microwave Conf. - Milan, Italy, September. - 2002. - P. 143-146.

20. Cherkashin M.V., Eyllier D., Babak L.I., Billonnet L. and al. Design of a 2-10 GHz feedback MMIC LNA using "visual" technique // Proc of 35л European Microwave Conf. Proc., - Paris. France. October. - 2005. - P. 1153-1156.

Тираж 100. Заказ 649. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Черкашин, Михаил Владимирович

Введение.

1 Способы построения и методы проектирования транзисторных СВЧ усилителей

1.1 Способы построения транзисторных СВЧ усилителей.

1.1.1 Транзисторные усилители с четырехполюсными корректирующими цепями.

1.1.2 Транзисторные усилители с двухполюсными цепями коррекции и обратной связи.

1.2 Автоматизированное проектирование транзисторных СВЧ усилителей.

1.3 Метод декомпозиционного структурного синтеза активных СВЧ устройств

1.3.1 Основные положения декомпозиционного подхода.

1.3.2 Математическая формулировка задач на этапах декомпозиционного синтеза и методы их решения.

1.4 Основные задачи исследования

2 Методы и алгоритмы декомпозиционного синтеза активных СВЧ цепей

2.1 Алгоритм построения математических моделей линейных шумящих

СВЧ цепей.

2.2 Программа символьного анализа линейных шумящих СВЧ цепей.

2.3 Автоматизированное получение математических моделей усилительных каскадов с одним корректирующим двухполюсником.

2.4 Построение ОДЗ иммитанса корректирующих и согласующих цепей при проектировании полупроводниковых СВЧ устройств.

2.4.1 Построение ОДЗ иммитанса по требованиям к пассивным корректирующим цепям.

2.4.2 Построение контурных диаграмм и ОДЗ для усилительного каскада с одним КД.

2.5 Методы построения контуров характеристик усилительного каскада и

ОДЗ на плоскости параметров корректирующей цепи.

2.5.1 Построение изолиний модуля и фазы комплекснозначной функции на основе использования свойства аналитичности.

2.5.2 Исследование алгоритма построения границы сложных областей на основе применения iZ-функций.

2.6 Синтез пассивных корректирующих цепей по областями иммитанса.

2.6.1 Основные принципы "визуального" проектирования.

2.6.2 Интерактивное "визуальное" проектирование пассивных КЦ и СЦ по областям иммитанса.

2.6.3 Интерактивная процедура "визуального" проектирования КЦ и СЦ по ОДЗ иммитанса.

2.6.4. Пример: проектирование реактивной цепи для согласования

С-нагрузки

2.7 Автоматизированный расчет цепей коррекции по ОДЗ на плоскости иммитанса с учетом отклонений величин элементов

2.7.1 Методика интерактивного "визуального" расчета КЦ с учетом отклонений величин элементов

2.7.2 Пример: расчет реактивной СЦ с учетом разброса параметров элементов

2.8 Основные результаты исследования.

3 Проектирование транзисторных СВЧ усилителей на основе декомпозиционного подхода. fm 3.1 Проектирование многокаскадных усилителей с двухполюсными цепями коррекции и обратной связи.

3.1.1 Параметры многокаскадного усилителя с корректирующими двухполюсниками

3.1.2 Построение ОДЗ иммитанса корректирующего двухполюсника для многокаскадного усилителя.

3.1.3 Пример: проектирование сверхширокополосного двухкаскадного усилителя с цепью параллельной обратной связи.

3.2 Методика проектирование СВЧ усилителей с двумя корректирующими цепями.

3.2.1 Усилительный каскад с Г- и L-образными корректирующими цепями.

3.2.2 Улучшенная методика расчета усилительных каскадов с Г-и L-образными корректирующими цепями.

3.2.3 Проектирование СВЧ усилителей с реактивными четырехполюс-ными корректирующими цепями.

3.3 Проектирование СВЧ усилителей с двухполюсными цепями коррекции с учетом разброса параметров элементов.

3.4 Основные результаты исследования.

4 Автоматизированное проектирование, разработка и экспериментальное

• исследование транзисторных СВЧ усилителей.

4.1 Комплекс программ автоматизированного проектирования СВЧ усилителей

4.2 Программа "визуального" проектирования корректирующих и согласующих цепей LOCUS.

4.2.1 Проектирование корректирующих и согласующих цепей с помощью программы LOCUS.

4.3 Программа автоматизированного проектирования СВЧ усилителей с двухполюсными цепями коррекции и обратной связи AMP-CF. $4 4.3.1 Струюурная схема усилителя.

4.3.2 Основные проектные процедуры.

4.3.3 Пример: проектирование монолитного малошумящего СВЧ усилителя диапазона частот 2-10 ГГц.

4.4 Программа автоматизированного проектирования СВЧ усилителей с реактивными корректирующими цепями REGION.

4.4.1 Основные проектные процедуры.

4.4.2 Пример: проектирование малошумящего СВЧ усилителя диапазона частот 3,4-4,2 ГГц.

4.4.3 Описание процесса проектирования усилителей с реактивными

ЧКЦ с помощью программ REGION и LOCUS

4.5 Программа автоматизированного проектирования СВЧ усилителей с Ги L-образными корректирующими цепями CORNET.

4.6 "Визуальная" методика проектирования транзисторных СВЧ усилителей на основе декомпозиционного подхода.

4.7 Разработка и экспериментальное исследование транзисторных СВЧ усилителей

4.7.1 Монолитный малошумящий СВЧ усилитель диапазона частот

2-10 ГГц.

4.7.2 Монолитный малошумящий СВЧ усилитель диапазона частот . 1,5-2,5 ГГц.

4.7.3 Монолитный двухкаскадный СВЧ усилитель диапазона частот

35-45 ГГц.

4.7.4 Маломощный СВЧ усилитель диапазона частот 0,01- 3,5 ГГц.

4.7.5 Мощный линейный усилитель диапазона частот 10- 800 МГц.

4.7.6 Линейные транзисторные СВЧ усилители диапазона частот

0,01-3,3 ГГц.

4.8 Основные результаты исследования.

Введение 2006 год, диссертация по радиотехнике и связи, Черкашин, Михаил Владимирович

Транзисторные СВЧ усилители являются одним из важнейших и самых распространенных устройств современных радиоэлектронных систем (РЭС). [4, 156, 157, 162, 177,213 и др.]. К ним можно отнести, например, системы радиосвязи и телевидения, радиорелейные, спутниковые, акусто- и оптоэлектронные системы приема и передачи информации, цифровые системы передачи данных, системы сотовой и мобильной связи, системы радиолокации, радионавигации и радиоастрономии, быстродействующие широкополосные радиоизмерительные комплексы и т.д.

Качественные характеристики РЭС (объем и скорость передачи информации, разрешающая и пропускная способности, точность и дальность действия, помехоустойчивость, электромагнитная совместимость, массо-габаритные характеристики) во многом определяются рабочими параметрами усилительных устройств, входящих в их состав. К основным характеристикам усилителей относятся полоса рабочих частот, неравномерность и форма амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), коэффициент усиления, коэффициент шума, устойчивость и т.д. Существенной особенностью СВЧ усилителей является необходимость согласования входа и выхода с трактом передачи сигнала.

В настоящее время в мире разрабатывается большое количество СВЧ усилителей различных типов: узкополосных и широкополосных, малошумящих, мощных, импульсных и т.д. Широкое распространение получили усилители на основе гибридной и монолитной технологий изготовления, сочетающие в себе малые массу и габариты с высоким уровнем рабочих параметров. Применение современных полупроводниковых активных элементов (АЭ) позволяет строить усилители с граничными частотами до сотен ГГц. Большое внимание уделяется унификации усилительных устройств СВЧ диапазона. Современные фирмы-изготовители производят широкий спектр СВЧ усилителей с различными рабочими параметрами, что позволяет использовать их в РЭС самого разнообразного назначения.

При этом на этапе выбора структурной схемы усилителя необходимо учитывать воздействие реальных технологических и эксплуатационных факторов (таких, как технологический разброс параметров активных и пассивных элементов, потери в реальных элементах, влияние температуры окружающей среды, эффект "старения" радиоэлементов и пр.) на характеристики устройства. Однако существующие в настоящее время методики инженерного расчета и алгоритмы автоматизированного проектирования транзисторных ВЧ и СВЧ усилителей не позволяют в полной мере решить эту задачу.

В настоящее время при разработке транзисторных ВЧ/СВЧ усилителей широкое распространение нашли следующие основные способы построения усилительных каскадов: включение четырехполюсных (реактивных или диссипативных) корректирующих (согласующе-выравнивающих) цепей (ЧКЦ) на входе и/или выходе АЭ; использование двухполюсных компенсирующих/корректирующих цепей (КЦ) и цепей обратной связи (ОС), а также совместное включение в каскад как цепей ОС, так и реактивных ЧКЦ. При построении ВЧ/СВЧ малошумящих усилителей, а также усилителей средней и большой мощности используются балансные схемы [93, 157, 159, 177, 213, 247]. При интегральном исполнении ВЧ/СВЧ усилителей возможно также применение схем активного согласования [85, 209, 225] и каскадов, построенных по принципу распределенного усиления [5, 64, 157,213,247]. Вопросы проектирования и исследования свойств различных типов СВЧ усилительных каскадов достаточно широко рассмотрены в работах Шварца Н.З, Толстого А.И., Петрова Г.В., ТекшеваВ.Б, Манченко JI.B., Казанджана Н.Н, Гасанова Л.Г., БабакаЛ.И., КарлинаГ., ЯрманаБ., Никласа К., Меллора Д., Абри П., Гонзалеса Г., Бессера И. и ряда других отечественных и зарубежных авторов.

Можно выделить следующие основные подходы к проектированию транзисторных усилительных каскадов с ЧКЦ:

Применение классической схемы синтеза реактивных ЧКЦ (аппроксимация и реализация), основанной на аналитической теории Фано-Юлы [2-4, 42, 46, 51, 70, 81, 88, 254].

Синтез реактивных или диссипативных ЧКЦ заданной струюуры по требуемой зависимости рабочего затухания [46, 157, 215, 216, 156], а также использование принципа дополняющих двухполюсников [18, 65, 83, 95,121,122, 123, 125,126].

Численные методы синтеза ЧКЦ на основе метода "реальной частоты" и различных его модификаций [165, 185, 186,205,206,208,213,251, 253], а также близкие численные подходы [207,235,247].

Графоаналитические методики расчета реактивных ЧКЦ с использованием круговой диаграммы Вольперта-Смита, основанные на построении линий постоянных значений характеристик усилителя и областей устойчивости на плоскостях коэффициентов отражения источника сигнала и нагрузки АЭ [13, 14, 19, 73, 93, 114, 115, 181, 183, 198, 227].

При проектировании усилителей с двухполюсными цепями коррекции и ОС (в общем случае - с корректирующими двухполюсниками - КД) в основном используются два подхода. Первый из них предполагает использование аналитических выражений для характеристик усилительного каскада при известной структуре КД

53, 84, 119,127-129, 175, 176, 220-222, 241,243, 244, 245]. Второй подход основан на графическом построении линий постоянных значений характеристик усилителя на плоскости иммитанса КД [12-14,17,19,27,115,228, 229].

Общими недостатками для указанных методов являются следующие:

Аналитические и численные методы не позволяют контролировать струюуру и величины элементов получаемых при синтезе цепей. Это может привести к практически нереализуемым схемам, особенно при разработке монолитных устройств, когда возможный диапазон значений величин элементов сильно ограничен.

Методы не дают возможность учесть на этапе выбора структуры КЦ влияния дополнительных факторов, например, паразитных параметров и потерь в пассивных элементах, разброса параметров активных и пассивных элементов и др.

Методы обеспечивают лишь ограниченные возможности для исследования задачи проектирования и не позволяют оценить предельные возможности усилительного каскада выбранной структуры. Поэтому сложно оценить качество полученного решения, его близость к предельно возможным параметрам.

Кроме приведенных выше (ставших уже классическими), существуют и другие подходы к проектированию ВЧ и СВЧ усилителей с ЧКЦ и КД. Можно отметить следующие из них: методы целенаправленного и случайного поиска структур [166, 170, 171, 192], методы "выращивания" элементов [184], переборные алгоритмы с выбором звеньев (ЧКЦ) из заданного набора возможных структур [58, 59, 66, 117, 158], метод систематического поиска [161, 162], генетические алгоритмы синтеза ЧКЦ и усилителей [23, 193,232, 91]. Эти методы позволяют повысить эффективность автоматизированного синтеза, однако большинство из отмеченных недостатков при этом сохраняются.

Также необходимо отметить, что при проектировании многокаскадных СВЧ усилителей не всегда учитывается влияние отдельных каскадов друг на друга. Расчет одиночных каскадов с КЦ в многокаскадном усилителе обычно осуществляют независимо друг от друга, в результате характеристики результирующего многокаскадного усилителя, полученного простым соединением отдельных каскадов, могут значительно отличаться от требуемых.

В связи со сказанным при автоматизированном проектировании СВЧ усилителей наиболее широкое распространение в настоящее время получил метод параметрического синтеза. Он состоит в оптимизации характеристик усилителя в пространстве параметров элементов КЦ при заданной схеме устройства [46, 58, 59, 66, 118, 157,162 и др.]. При этом схемные решения, полученные в результате применения процедур расчета или синтеза, используются в качестве начального приближения для оптимизационных алгоритмов.

Основные недостатки методов параметрической оптимизации - необходимость обоснованного назначения комплекса требований к характеристикам усилителя, возможность получения локально-оптимальных решений, сложность формирования многокритериальной целевой функции, значительные затраты машинного времени - связаны с применением в них процедур нелинейного программирования. При этом качество проектирования в большой степени зависит от задания начального приближения, т.е. от выбора исходной схемы усилителя и "стартовых" значений элементов КЦ. Таким образом, процесс параметрического синтеза обычно является многоэтапным и итерационным, при этом на каждом новом шаге разработчику приходится подбирать весовые коэффициенты в целевой функции, изменять требования к характеристикам усилителя, корректировать его схему и т.д. Это требует наличия у разработчика квалификации и опыта.

Следует отметить, что методы параметрической оптимизации для заданных целевой функции и требований позволяют получить единственное "оптимальное" с точки зрения алгоритма решение, однако с точки зрения разработчика это решение может бьггь неоптимальным или даже неудовлетворительным. Для получения некоторой совокупности допустимых решений разработчику может понадобиться многократно выполнить процедуру параметрического синтеза, изменяя каждый раз условия оптимизации, причем гарантия получения удовлетворительного решения все равно отсутствует.

В настоящее время наиболее эффективным при проектировании широкополосных ВЧ/СВЧ усилителей представляется метод поэтапного декомпозиционного синтеза, предложенный Л.И. Бабаком [10, 12, 17, 26, 27, 29, 41, 167] и развитый, применительно к малошумящим СВЧ усилителям, М.Ю. Покровским [97-100]. Следует отметить, что декомпозиционный подход является, по-видимому, единственным методом, который позволяет формализовать и осуществить структурный синтез линейных и нелинейных (линеаризованных) СВЧ полупроводниковых устройств (ППУ) различных типов в широкой полосе частот с учетом всего комплекса требований и точных моделей АЭ. В частности, декомпозиционный подход позволяет на основании совокупности требований, предъявляемых к СВЧ ППУ в целом, назначить требования к пассивным КЦ (согласующим, корректирующим цепям, цепям ОС и т.д.). Процедура синтеза СВЧ ППУ при этом включает следующие основные этапы [12,97,167]:

1) построение (на основе методов анализа сложных СВЧ цепей или численной идентификации) математической модели ППУ выбранной структуры с пассивными КЦ; и

2) определение на фиксированных частотах рабочего диапазона полной совокупности значений (областей допустимых значений - ОДЗ) входного иммитанса КЦ, при которых выполняются требования, предъявляемые к характеристикам всего устройства;

3) синтез пассивных КЦ, иммиганс которых на заданных частотах попадает в полученные ОДЗ.

Основные достоинства использования декомпозиционного подхода при проектировании ВЧ и СВЧ усилителей заключаются в следующем: метод разрешает проектировать СВЧ усилители по комплексу требований к характеристикам в широкой полосе частот; метод позволяет исследовать задачу проектирования - определить предельно возможные значения рабочих характеристик каскада, оценить совместимость предъявленных к усилителю требований и назначить адекватные требования; метод не требует задания начального приближения и формирования сложной целевой функции; возможно получение нескольких схемных решений, удовлетворяющих предъявляемым к усилителю требованиям, при этом может быть выполнен синтез КЦ минимальной сложности для поставленных ограничений; возможен учет на этапе выбора структуры КЦ влияния технологических и эксплуатационных факторов на рабочие характеристики усилителя (например, разброса параметров пассивных и активных элементов, учета паразитных параметров (потерь) реальных пассивных элементов и др.).

В работах [7, 12, 17, 26, 97-100] рассмотрены общие подходы к решению задач на этапах декомпозиционного синтеза, а также предложены методы и алгоритмы, позволяющие реализовать их в виде программ автоматизированного проектирования. Однако ряд предлагаемых методов и алгоритмов либо не формализованы в полной мере, либо слишком сложны для практической реализации и применения. Это затрудняет создание на их основе программ, разрешающих осуществить автоматизированное проектирование ВЧ/СВЧ усилителей начиная от формулировки требований к характеристикам и заканчивая принципиальной схемой. Выделим основные недостатки предложенных в [7,12, 17, 97] методов, которые затрудняют использование декомпозиционного подхода к построению САПР ВЧ/СВЧ усилителей.

1) В работах [26, 97-99] предложен алгоритм получения в аналитическом виде математической модели усилительного каскада с несколькими КД. Однако в общем случае он слишком сложен для практического применения. Даже для получения аналитической модели цепи с двумя КД необходимо выполнить ряд сложных аналитических преобразований или использовать специальные алгоритмы численной идентификации.

2) Подход к формированию ОДЗ для усилительного каскада с двумя КЦ, основанный на методе исключения переменных из системы нелинейных неравенств [97, 99,100], слишком сложен и недостаточно формализован. Применение этого подхода к построению ОДЗ усилительных цепей с большим числом КЦ (более двух) является проблематичным.

3) Не проработаны в достаточной мере алгоритмы поиска и графического построения ОДЗ на плоскости иммитанса КЦ. Предлагаемые для использования в этих целях известные в компьютерной графике методы сечений или слежения вдоль кривой [92] имеют ряд существенных недостатков, что делает их малопригодными для построения сложных ОДЗ (например, являющихся пересечением или объединением нескольких областей).

4) Предложенный в [7] общий метод синтеза КД и реактивных согласующих цепей по ОДЗ иммитанса, основанный на классическом подходе (аппроксимация и реализация), является многоэтапными и слишком громоздкими. Реализация этих алгоритмов представляет собой достаточно сложную и трудоемкую задачу. Метод синтеза КД, основанный на нахождении структурных коэффициентов, предложенный А.С. Каушанским [74] и развитый применительно к декомпозиционному подходу М.Ю. Покровским [97], представляется более эффективным для построения автоматизированной программы синтеза. Однако структуры КД, которые получаются в результате использования указанного подхода, страдают избыточностью и поэтому не всегда применимы для использования в реальных усилительных каскадах.

5) Предложенные методы формирования ОДЗ и методы синтеза КЦ по этим областям не позволяют учесть влияние разброса параметров активных и пассивных элементов, а также других эксплуатационных и технологических факторов на рабочие характеристики усилителя.

6) Не проработана в достаточной мере общая методология автоматизированного проектирования СВЧ усилителей на основе декомпозиционного подхода.

Следует отметить, что в настоящее время существуют специализированные пакеты для инженерных и математических расчетов на ЭВМ (MATLAB, MapleV, Mathematica и др.), которые позволяют быстро и эффективно реализовать различные алгоритмы моделирования и проектирования. При этом основное внимание можно уделить отработке самого алгоритма, а вспомогательные функции (символьные преобразования сложных выражений, решение систем уравнений, графическое отображение результатов и т.д.) вычислительная среда пакета берет на себя. В результате этого в последнее время появилось достаточно большое количество программ моделирования и проектирования различных устройств, реализованных в среде специализированных пакетов (например, программа динамического анализа сложных систем и устройств SIMULINK, комплекс программ CONTROL для моделирования и синтеза систем автоматического управления, входящие в состав пакета MATLAB и др.).

Реализация комплекса программ автоматизированного проектирования СВЧ усилителей на основе одного из этих пакетов представляется весьма эффективной и целесообразной, так как это дает возможность быстро реализовать и исследовать различные методики и алгоритмы, определить основные проектные процедуры и отработать функции отдельных программ, разработать структуру САПР. В дальнейшем, если потребуется, возможна реализация комплекса программ с помощью языков высокого уровня и инструментальных сред для разработки программ с графическим интерфейсом (Visual С++, Borland Delphi, Borland С Builder и др.).

На основании вышеизложенного можно сформулировать цель настоящей работы и определить основные направления исследования.

Цель работы.

Целью данной работы является разработка и исследование методов и алгоритмов, а также методологии проектирования транзисторных СВЧ усилителей на основе декомпозиционного подхода; реализация на их основе комплекса программ "визуального" проектирования пассивных корректирующих и согласующих цепей СВЧ ППУ, а также транзисторных СВЧ усилителей; разработка и исследование различных типов транзисторных СВЧ усилителей с повышенным уровнем требований к рабочим характеристикам.

В работе разрабатываются методики автоматизированного проектирования по комплексу характеристик усиления, согласования, шума и устойчивости линейных узкополосных и широкополосных СВЧ усилителей следующих распространенных структур: с одним КД, с двумя КД, с реактивными и диссипативными ЧКЦ на входе и выходе каскада. При этом на этапе выбора структуры КЦ возможно учитывать разброс параметров активных и пассивных элементов.

Цель работы достигается решением следующих основных задач: получение математических моделей усилительных каскадов с КЦ с учетом шумов активных элементов; разработка и исследование для усилителей с несколькими КЦ способов автоматизированного формирования и графического построения областей допустимых значений (ОДЗ) иммитанса КЦ, отвечающих комплексу требований к харакгеристикам устройства; разработка и исследование интерактивной "визуальной" методики автоматизированного синтеза КЦ по ОДЗ иммитанса с учетом разброса параметров пассивных элементов; разработка и исследование "визуальной" методики проектирования транзисторных СВЧ усилителей с несколькими КЦ, в том числе с учетом допусков на параметры активных и пассивных элементов, разработка на основе декомпозиционного подхода методик проектирования многокаскадных усилителей с двухполюсными КЦ, СВЧ усилителей с реактивными четырехполюсными КЦ на входе и выходе, с Г- и L-образными КЦ; реализация комплекса программ, позволяющего осуществить синтез пассивных корректирующих и согласующих цепей СВЧ ППУ и автоматизированное проектирование транзисторных СВЧ усилителей на основе декомпозиционного подхода; исследование эффективности разработанных методик, алгоритмов и программ при проектировании транзисторных СВЧ усилителей различных типов, разработка общей методологии "визуального" проектирования СВЧ усилителей; проектирование, исследование и разработка на основе реализованного комплекса программ гибридных и монолитных ВЧ/СВЧ усилителей на биполярных и полевых транзисторах с повышенным уровнем требований к комплексу рабочих характеристик. ^

Научная новизна работы, с точки зрения автора, определяется следующим. На основе декомпозиционного метода синтеза предложена "визуальная" методика проектирования транзисторных СВЧ усилителей распространенных структур с учетом комплекса требований к характеристикам, разрешающая учесть разброс параметров активных и пассивных элементов на этапе выбора структуры КЦ. Разработана новая интерактивная "визуальная" процедура синтеза пассивных корректирующих и согласующих цепей СВЧ ППУ по ОДЗ иммитанса, позволяющая учесть разброс параметров элементов цепи и увеличить выход годных. Предложен новый способ формирования ОДЗ для усилительных цепей с несколькими КЦ, основанный на аналитической взаимосвязи иммитансов корректирующих цепей.

Разработаны и исследованы алгоритмы поиска и построения контуров и ОДЗ сложной формы на плоскости параметров КЦ на основе применения свойства аналитичности комплекснозначной функции и аппарата ^-функций. Исследованы алгоритмы и методы автоматизированного синтеза СВЧ усилителей, основанные на декомпозиционном подходе, а также новая интерактивная "визуальная" методика проектирования КЦ по областям, показана эффективность разработанных методов и алгоритмов при проектировании СВЧ усилителей различных типов.

Практическая ценность работы состоит в следующем. Разработанная программа символьного анализа линейных шумящих СВЧ цепей позволяет получать математические модели активных СВЧ цепей произвольной сложности и топологии, а также исключить возможные ошибки при выводе аналитических соотношений.

Разработанные методики и алгоритмы автоматизированного проектирования транзисторных СВЧ усилителей распространенных типов позволяют получить группу схемных решений, удовлетворяющих предъявленным к характеристикам требованиям, с учетом разброса параметров активных и пассивных элементов. Это дает возможность выбрать схемное решение, оптимальное с точки зрения практической реализации и максимального выхода годных.

В среде пакета математических и инженерных расчетов MATLAB реализован комплекс программ, позволяющий достаточно быстро и эффективно осуществить синтез корректирующих и согласующих цепей СВЧ ППУ, а также проектирование усилительных устройств СВЧ диапазона по заданному комплексу требований в полосе частот.

На основе разработанных методов и программ спроектированы СВЧ усилители различных типов (линейные, малошумящие и мощные, широко- и сверхширокополосные, монолитные и гибридные) на биполярных и полевых транзисторах с повышенным уровнем требований к комплексу рабочих характеристик.

В диссертационной работе защищаются:

Разработанные графические алгоритмы, основанные на свойстве аналитичности комплекснозначной функции и применении аппарата ^-функций, позволяющие эффективно и надежно строить контурные диаграммы и ОДЗ произвольной формы на плоскости иммитанса (коэффициента отражения) КЦ.

Способ последовательного формирования ОДЗ, основанный на аналитической взаимосвязи иммитансов КЦ и позволяющий учесть взаимное влияние цепей коррекции при проектировании усилительных каскадов с несколькими КЦ по комплексу требований к характеристикам.

Интерактивная процедура синтеза КЦ по ОДЗ, основанная на принципах "визуального" проектирования, позволяющая привлечь интеллектуальные способности человека по восприятию визуальной информации и принятию решений и разрешающая выполнить расчет корректирующих и согласующих цепей для СВЧ ППУ различного типа, в том числе с учетом заданных допусков на параметры элементов пассивных цепей.

1 "Визуальная" методика автоматизированного проектирования транзисторных СВЧ усилителей, базирующаяся на декомпозиционном методе синтеза, разрешающая оценить разрешимость задачи проектирования СВЧ усилителя, исследовать предельные свойства усилительной цепи заданной структуры, а также выполнить расчет линейных СВЧ усилителей по комплексу требований в полосе частот, в том числе с учетом разброса параметров активных и пассивных элементов.

Представленная работа выполнялась как составная часть НИР в СКБ "Маяк" кафедры радиоприемных и усилительных устройств - РУУ (теперь кафедра радиоприемных устройств и защиты информации - РЗИ), на кафедре компьютерных систем в управлении и проектировании (КСУП) ТУСУРа, в Исследовательском институте систем СВЧ и оптической связи (IRCOM, г. Лимож, Франция), а также в инициативном порядке в период с 1995 по 2006 годы.

Данная работа была поддержана грантами международной организации INTAS (гранты YFS-2002 354, 2002 г. и СЮ 05-99-1610, 2005 г.), а также являлась частью НИР, выполняемых по грантам Российского фонда фундаментальных исследований (грант 01-01-00953,2001 г.), Министерства образования и науки РФ (проект № 99710, 2005 г.), а также в рамках государственного контракта № 02.438.11.7046 (проект 21-ФАНИ2006 г.).

Основные результаты исследования опубликованы в работах [29, 32-39, 140155, 168, 169, 188, 194, 256] и отражены в отчете по НИР [15]. Кроме того, частично результаты работы докладывались на следующих научно-технических конференциях и симпозиумах:

1) 1-м международном симпозиуме "Конверсия науки - международному сотрудничеству" (СИБКОНВЕРС'95), ТУСУР, г. Томск, 1995.

2) 3-й международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (АПЭП-96), НГТУ, г. Новосибирск, 1996.

3)2-й областной научно-практической конференции молодежи и студентов "Современные техника и технологии" ТПУ, г. Томск, 1996.

4) Региональной научно-технической конференции студентов и молодых специалистов "Радиотехнические и информационные системы и устройства", ТУСУР, г.Томск, 1997.

5) 2-м международном симпозиуме " Конверсия науки - международному сотрудничеству" (СИБКОНВЕРС'97), ТУСУР, г. Томск, 1997.

6) Региональной научно-технической конференции студентов и молодых специалистов "Радиотехнические и информационные системы и устройства" ТУ СУР, г. Томск, 1999.

7) Всероссийской дистанционной научно-технической конференции студентов и молодых ученых "Современные проблемы радиоэлектроники", КГТУ, г. Красноярск, 2001.

8) IEEE International Microwave Symposium (IMS 2001), Phoenix, AZ, USA, 2001.

9) Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы современной радиоэлектроники и систем управления", НИИАЭМ, ТУСУР, г.Томск, 2002.

10) 32th European Microwave Conference (EuMC 2002), Milan, Italy, 2002.

11) 1-й Международной научно-практической конференции "Электронные средства и системы управления", ТУСУР, г. Томск, 2003.

12) 2-й Международной научно-практической конференции "Электронные средства и системы управления", ТУСУР, г. Томск, 2004.

13) 14th Journees Nationales Microondes, Nantes, France, 2005.

14) 35th European Microwave Conference (EuMC 2005), Paris, France, 2005.

15) 3-й Международной научно-практической конференции "Электронные средства и системы управления", ТУСУР, г. Томск, 2005.

16) Всероссийской научно-технической конференции студентов и молодых ученых "Современные проблемы радиоэлектроники", КГТУ, г. Красноярск, 2005 г.

17) 15-й Международной Крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (КрыМиКо'2005), г. Севастополь, 2005.

Методы и алгоритмы, представленные в работе, используются при проектировании СВЧ усилителей и других устройств в НПФ "Микран" (г.Томск), а также в Исследовательском институте систем СВЧ и оптической связи (IRCOM, г. Лимож, Франция). Программы AMP-CF, REGION и LOCUS, входящие в разработанный комплекс программ автоматизированного проектирования СВЧ усилителей, внедрены в Исследовательском институте систем СВЧ и оптической связи (IRCOM), а также в НПФ "Микран". Программа интерактивного "визуального" проектирования пассивных КЦ LOCUS внедрена в учебный процесс на кафедре КСУП ТУСУР и используется при изучении дисциплины "Модели и методы анализа проектных решений", а также в курсовом и дипломном проектировании.

Характеристики усилителей, разработанных при непосредственном участии автора, и документы, подтверждающие использование результатов диссертационной работы, приведены ниже в четвертой главе и в Приложении.

Автор выражает благодарность своему руководителю Бабаку Л.И., доценту кафедры КСУП, за сделанные ценные замечания и помощь в подготовке рукописи, а также Пушкареву В.П., доценту кафедры РЗИ, и Титову А.А., профессору кафедры РЗИ, за помощь при изготовлении и измерении макетов усилителей.

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

Основные результаты работы сводятся к следующему.

1. Разработан и реализован в виде программы MICROSIMA-Y в среде математического пакета Maple алгоритм символьного анализа линейных шумящих СВЧ цепей. Программа позволяет получать выражения для параметров рассеяния, шумовых волн и коэффициента шума активной СВЧ цепи произвольной топологии в символьной форме. С помощью разработанной программы были получены математические модели СВЧ усилительных каскадов с несколькими КД.

2. Разработан и исследован новый метод получения контуров (линий равных значений) характеристик СВЧ усилителей, основанный на свойстве аналитичности комплекснозначной функции. Метод позволяет строить контурные линии произвольной формы, соответствующие постоянному модулю дробно-рациональной функции комплексной переменной w. Также исследован метод получения ОДЗ сложной формы, основанный на совместном применении аппарата ^-функций и триангуляционного сеточного метода. Показано, что для повышения увеличения точности построения границы ОДЗ необходимо использовать нормировку значений функций, входящих в состав рекурсивной ^-функции, выбраны оптимальные параметры ^-функции. Указанные методы позволяют выполнить построение на плоскости иммитанса КЦ контурных диаграмм и ОДЗ произвольной формы, отвечающих заданным требованиям к характеристикам СВЧ усилителей. По сравнению с существующими способами построения областей разработанные методы являются более простыми, эффективными и надежными (численно устойчивыми).

3. Разработана и исследована новая интерактивная "визуальная" процедура синтеза пассивных КЦ и СЦ по заданным ОДЗ иммитанса, разрешающая на этапе выбора структуры цепи учесть разброс параметров элементов для увеличения выхода годных. Разработанная интерактивная "визуальная" процедура позволяет синтезировать цепи умеренной сложности (от двух до шести элементов) на сосредоточенных, распределенных элементах, а также смешанные (сосредоточенно-распределенные) цепи. При этом разработчик полностью контролирует структуру и значения элементов синтезируемой цепи, а сам процесс проектирования является простым и наглядным, не требует от разработчика глубоких знаний в области синтеза цепей.

Предложен общий подход к проектированию СВЧ усилителей с двумя КЦ, основанный на аналитической взаимосвязи иммитансов КЦ. На этой основе разработана методика проектирования СВЧ усилителей с реактивными ЧКЦ на входе и выходе, учитывающая взаимное влияние ЧКЦ, а также методика проектирования усилительных каскадов с Г- и L-образными КЦ. Предложенные методики разрешают для усилителей указанных структур осуществить синтез КЦ с учетом полного комплекса требований к характеристикам (усиление, шум, согласование и устойчивость) в полосе частот. Они также позволяют исследовать поставленную задачу, назначить адекватные требования к характеристикам проектируемого усилителя, получить несколько схемных решений.

5. На базе разработанных методов и алгоритмов реализован комплекс программ, позволяющий осуществить проектирование транзисторных СВЧ усилителей распространенных структур по комплексу требований к характеристикам в полосе частот, в том числе с учетом заданных допусков на параметры активных и пассивных элементов, а также выполнить синтез пассивных КЦ и СЦ для СВЧ ППУ различного типа. Предложена методология "визуального" проектирования СВЧ усилителей, определяющая порядок использования разработанных "визуальных" методик и программ. Использование разработанного комплекса программ и "визуального" подхода позволяет сократить время и повысить эффективность проектирования СВЧ усилителей.

6. С использованием "визуальной" методики и комплекса программ разработан ряд транзисторных СВЧ усилителей с высокими качественными показателями, в том числе, монолитные GaAs малошумящие усилители диапазона частот 2. 10 ГГц и 1,5.2,5 ГГц, гибридно-пленочные усилители на биполярных транзисторах диапазона 0,01.3,3 ГГц, линейный усилитель с выходной мощностью 0,8 Вт в полосе частот 10.800 МГц и др. Параметры разработанных усилителей соответствуют лучшим образцам отечественных и зарубежных производителей.

Разработанные методики, программы и усилители внедрены в Институте систем СВЧ и оптической связи (IRCOM), г. Лимож, Франция, НПФ "Микран", г. Томск, а также на кафедре КСУП ТУ СУР, г. Томск.

Полученные в ходе исследования результаты позволяют утверждать, что все поставленные задачи успешно решены. Была показана эффективность предложенного "визуального" подхода к проектированию СВЧ усилителей, возможность решения на его основе широкого круга задач проектирования усилителей распространенных структурных схем (с цепями ОС, с реактивными и диссипативными ЧКЦ и др.). Разработанный комплекс программ позволяет быстро и эффективно проектировать высококачественные СВЧ усилители различного назначения. Результаты работы могут бьггь использованы также при проектировании других типов СВЧ ППУ с КЦ: активных СВЧ фильтров, умножителей частоты, конвертеров иммитанса, фазовращателей, управляемых аттенюаторов и др.

211

Заключение

Библиография Черкашин, Михаил Владимирович, диссертация по теме Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

1. Акимов С.В. Проблемы автоматизации структурно-параметрического синтеза электронный ресурс., режим доступа: http://www.structuralist.narod.ru.

2. Алексеев О.В., Головков А.А., Дмитриев А.Я. Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ: Учебное пособие для ВУЗов / Под ред. О.В. Алексеева. М.: Радио и связь, - 1987. - 392 с.

3. Алексеев О.В., Головков А.А., и др. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: Учебн. пособие для ВУЗов / Под ред. О.В.Алексеева. М.: Высшая школа, - 2000. - 479 с.

4. Алексеев О.В., Головков А.А., Полевой В.В., Соловьев А.А. Широкополосные радиопередающие устройства / Под ред. О.В. Алексеева. М.: Связь, -1978.-302 с.

5. Алексеев О.В. Усилители мощности с распределенным усилением. М.: Энергия, -1968. - 302 с.

6. БабакЛ.И. Графический анализ СВЧ устройств с корректирующими и варьируемыми двухполюсниками // Радиотехника.- 1994. -№ 11.-С. 89-92.

7. Бабак Л.И. Синтез согласующих цепей и цепей связи транзисторных широкополосных усилителей по областям иммитанса // Радиотехника и электроника. -1995.-Т. 40.-Вып. 10.-№8.-С. 1550-1560.

8. Бабак Л.И., Покровский М.Ю. Графический анализ малошумящих СВЧ транзисторных усилителей с обратной связью // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. -1995.-Т. 38.-№ 6.-С. 34-45.

9. Бабак Л.И., Покровский М.Ю. Связь между различными системами шумовых параметров СВЧ четырехполюсников // Радиоэлектроника. 1991. - № 5. - С. 105-106.

10. Бабак Л.И. Автоматизированный синтез двухполюсных цепей коррекции полупроводниковых устройств ВЧ и СВЧ // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. -1993.-Т.36.-№ 10.- с.35-44. №11. -С.3-11.

11. Бабак Л.И. Предельные усилительные свойства активных цепей с обратной связью и расчет транзисторных СВЧ усилителей // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 1992.-Т. 35. -№12. -С.3-12.

12. Бабак Л.И. Автоматизированное проектирование и разработка транзисторных широкополосных СВЧ усилителей: Дис. канд. техн. наук / Л.И. Бабак. Томск: ТИАСУР,- 1983.-398 с.

13. Бабак Л.И. Анализ транзисторных СВЧ усилителей с обратной связью с помощью круговых диаграмм // В сб. "Полупроводниковая электроника в технике связи"/Под ред. И.Ф. Николаевского. -М: Связь, 1978. - Вып. 19. - С. 69-81.

14. Бабак Л.И. Графический анализ транзисторных СВЧ усилителей с корректирующим двухполюсником // В сб. "Широкополосные усилители" / Под ред. А.А. Кузьмина. Томск: Изд-во ТГУ, - 1975. - Вып. 4. - С. 72-88.

15. Бабак Л.И. Предельные усилительные свойства активных цепей с обратной связью и расчет транзисторных СВЧ усилителей // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. -1992. Т. 35. - № 12. - С. 3-12.

16. Бабак Л.И. Проектирование транзисторных широкополосных СВЧ усилителей с двухполюсными цепями коррекции и обратной связи// Электронная техника. Серия 1. СВЧ техника.-1994. -№2.-с.16-19.-№3.-С.9-16.

17. Бабак Л.И. Расчет выравнивающей цепи широкополосного транзисторного усилителя мощности СВЧ диапазона // В сб. "Широкополосные усилители" / Под ред. А.А. Кузьмина. Томск: Изд-во ТГУ, - 1974. - Вып. 3. - С. 77-87.

18. Бабак Л.И. Расчет параметров рассеяния и круговых диаграмм каскадных усилительных цепей с корректирующим двухполюсником // В сб. "Широкополосные усилители" / Под ред. А.А. Кузьмина. Томск: Изд-во ТГУ, - 1975. - Вып. 4. -С. 4-17.

19. Бабак Л.И. Синтез двухполюсных цепей с заданными частотными характеристиками иммитанса // Радиотехника. 1981. - Т. 36, - № 11. - С. 36-44.

20. Бабак Л.И. Синтез технических устройств и систем с использованием проекций области работоспособности // Межд. научно-техн. конф. СИБКОНВЕРС'97: Сб. трудов конференции, Томск. - 1997. - С. 203-213.

21. Бабак Л.И. Теоремы подобия и линейности и их приложение к исследованию цепей с варьируемыми двухполюсными элементами // Радиоэлектронные устройства СВЧ: Сб. статей / Под ред. А.А. Кузьмина. Томск: Изд-во ТГУ, -1992.-С. 3-19.

22. Бабак Л.И., Покровский М.Ю. Автоматизированный структурный синтез корректирующих и согласующих цепей полупроводниковых СВЧ устройств // Тезисы докладов XII Всесоюзной научно-техн. конф. по твердотельной электронике СВЧ:-Киев,-1990.-С.230-231.

23. Бабак Л.И., Покровский М.Ю. Проектирование транзисторных малошумящих сверхширокополосных усилителей с обратной связью // Радиотехника. 1995. -№1-2.-С. 111-113.

24. Бабак Л.И., Покровский М.Ю., Агафонов В.Ф. Графические процедуры автоматизированного синтеза транзисторных СВЧ усилителей // В сб. статей "Прием-но-усилительные устройства СВЧ" / под ред. А.А. Кузьмина. Томск: изд-во ТГУ.-1985.-С. 40-49.

25. Бабак Л.И., Поляков А.Ю. Design Problem Solver программа для решения задач проектирования технических устройств и систем // Межд. научно-техн. конф. СИБКОНВЕРС'97: Сб. трудов конференции, - Томск: ТУСУР -1997. - С. 221-228.

26. Бабак Л.И., Поляков А.Ю. Автоматизированное проектирование малошумящих транзисторных СВЧ усилителей с реактивными согласующими цепями. // В сб.: "Доклады ТУСУР". Т. 1. - Вып. 1. - Томск: изд-во ТУСУРа. - 1998. - С. 94-108.

27. Бабак Л.И., Пушкарев В.П., Черкашин М.В. Расчет сверхширокополосных СВЧ усилителей с диссипативными корректирующими цепями // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. -1996. № 11. - С. 20-28.

28. Бабак Л.И., Черкашин М.В. Синтез согласующе-выравнивающих цепей транзисторных широкополосных СВЧ усилителей // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 1998. - Т. 36. - № 10. - С. 49-60.

29. Бабак Л.И. Анализ линейных шумящих СВЧ цепей с использованием топологической матрицы рассеяния // Вестник ТГПУ. Серия "Естественные и точные науки".-2005.-Вып. 7 (51).-С. 11-17.

30. Бабак Л.И. Математические методы и алгоритмы декомпозиционного синтеза технических систем // Межд. научно-техн. конф. СИБКОНВЕРС'95: Труды конф.- Томск: ТУСУР. -1995. Т.1. - С. 114-117.

31. Балабанян Н. Синтез электрических цепей. -М.: Госэнергоиздат, -1961. -416 с.

32. Батищев Д.И. Поисковые методы оптимального проектирования. -М.: Советское радио,-1975.-276 с.

33. Банковский Ю.М. и др. Графор. Графическое расширение Фортрана. М.: Наука.-1985.-288 с.

34. Бова Н.Т., Толстиков Ю.В. Методы анализа устройств СВЧ. Киев: Техника.- 1976.

35. Богачев В.М. Синтез цепей связи для широкополосных усилителей / Под ред. С.М. Смольского. М.: изд-во МЭИ, - 1980. -100 с.

36. Бочарова Т.А., Курушин А.А. Анализ активных и пассивных схем СВЧ с помощью метода автономных блоков // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. -1983. Вып. 2. - С. 60-65.

37. Бочарова Т.А., Курушин А.А., Подковырин С.И., Текшев В.Б. Машинный синтез транзисторных СВЧ усилителей с помощью метода автономных блоков // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. -1984. Вып. 9. - С. 34-39.

38. Брейтон и др. Обзор методов проектирования интегральных схем // ТИИЭР, -1981.-Т. 69.-№ Ю.-С. 180-215.

39. Бушминский И.П., Гудков А.Г., Дергачев В.Ф. и др. Конструкгорско-технологические основы проектирования полосковых микросхем / Под ред. И.П.

40. Бушминского. М.: Радио и связь. - 1987. - 272 с.

41. Вай Кайчень. Теория и проектирование широкополосных согласующих цепей / Перевод с англ. под ред. Ю.Л. Хотунцева. М.: Связь, - 1979. - 288 с.

42. Валдайская Т.И., Зайцев С.А. и др. Программа анализа и синтеза допусков в приборах и устройствах СВЧ // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. -1977.-Вып. 2.-С. 118-126.

43. Валюхов В.П., Сурыгин А.И. Коэффициент шума усилителей с общими отрицательными обратными связями // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. -1982. Т. 25.-№ И.-С. 36-40.

44. Ван дер Зил. Шум. Источники, описание, измерение // Перевод с англ. под ред. А.К. Нарышкина. М.: Советское радио, - 1973. - 288 с.

45. Веселое Г.И., Егоров Е.Н., Алехин Ю.Н., и др. Микроэлектронные устройства СВЧ: Учебное пособие для радиотехнических специальностей ВУЗов / Под ред. Г.И. Веселова. -М.: Высшая школа. 1988.-280 с.

46. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, - 1988. - 347 с.

47. Гехер К. Теория чувствительности и допусков электронных схем / перевод с англ. -М.: Сов. радио, 1973.

48. Головко Б.А, Тагер А.С. Методы машинного проектирования транзиторных усилителей СВЧ // Электроника СВЧ. 1977. - № 6. - С. 3-20.

49. Головко Б.А., Савон А.Д. Машинное проектирование сверхширокополосных транзисторных усилителей СВЧ // Электроника СВЧ. 1976. - № 11. - С.132-136.

50. Головко Г.А. Расчет шумов цепей СВЧ произвольной топологии с учетом корреляции шумовых источников // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. -1981.-Вып. 5.-С. 40-42.

51. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств / перевод с англ. С.Д. Бродецкой под ред. В.Г.Шейнкмана. М.: Радио и связь,-1987.-432 с.

52. Гупта М.С. Тепловой шум в нелинейных резистивных приборах и его эквивалентное схемное представление // ТИИЭР. -1982. Т. 70. - № 8. - С. 5-25.

53. Гусейнов Р.В. Синтез допусков на этапе проектирования твердотельных изделий электронной техники // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. -1989.-Вып. 5.-С. 9-12.

54. Гюнтер В.Я., Серебряков А.В. Расчет малошумящих СВЧ усилителей на полевых транзисторах с барьером Шоттки // В сб. "Приемно-усилительные устройства СВЧ" /Под ред. А.А. Кузьмина.-Томск: Изд-воТГУ,- 1985. -С. 3-19.

55. Журухин Ю.П., Малхозов М.Ф. Расчет согласующее-коррекгирующих цепей связи широкополосных транзисторных усилителей СВЧ-мощности // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. № 7. - 1978. - С. 19-25.

56. Изгагин Л.Н. и др. Машинный синтез сверхширокополосных транзисторныхусилителей СВЧ // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 1974. - Т. 17. - № 6. -С. 112-117.

57. Казаков А.Ю., Шварц Н.З., Терлецкий Г.Г. Исследование нейтрализации внутренних обратных связей СВЧ транзисторов // В сб. "Полупроводниковые приборы в технике электросвязи" / Под ред. И.Ф. Николаевского. М.: Радио и связь, -1974.-Вып. 14.-С. 98-107.

58. Казанджан Н.Н., Скоробогатько Н.В., Калниболотский Ю.М. О методах численно-символьного анализа линейных электронных схем // Электронное моделирование. 1984. - № 4. - С. 56-60.

59. Калахан Д. Методы машинного расчета электронных схем / Перевод с англ. под ред. С.И. Сирвидас. М.: Мир. -1970. - 324 с.

60. Карни Ш. Теория цепей. Анализ и синтез / Перевод с англ. под ред. Г.И. Атабекова. -М.: Связь, -1973. 396 с.

61. Карпуков JI.M. Метод расчета полиномиальных коэффициентов ^-параметров каскадного соединения четырехполюсников СВЧ // Электронное моделирование. —1981. — № 1. С. 91-93.

62. Карпуков JI.M. Символьный анализ устройств СВЧ // Радиоэлектроника. Известия ВУЗов. 1991. - Т. 25. -№ 6. - С. 85-87.

63. Карсон Р. Высокочастотные усилители / Перевод с англ. под ред. В.Р. Магнушевского. М.: Радио и связь, - 1981. - 216 с.

64. Каушанский А.С. Синтез двухполюсников с минимальным числом элементов. -М.: Связь,- 1973.-88 с.

65. Ключарев М.Ю., Сокольский В.В. Анализ и расчет транзисторных усилителей СВЧ с обратной связью // Радиотехника. 1981. - Т. 36. - № 3. - С. 35-37.

66. Крон Г. Исследование сложных систем по частям диакоптика. -М.: Наука, -1972.-265 с.

67. Кузьмин П.К., Маничев В.Б. Системы автоматизированного проектирования: в 9-ти кн. Кн. 5. Автоматизация функционального проектирования: Учебн. пособие для ВТУЗов / Под ред. И.П. Норенкова. М.: Высшая школа, - 1986. - 144 с.

68. Курушин А.А., Текшее В.Б. Выбор системы параметров для расчета шумовых характеристик многотранзисторных СВЧ усилителей // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. 1981. - Вып. 6. - С. 33-36.

69. Курушин А.А., Текшее В.Б. Расчет передаточных характеристик СВЧ транзисторных усилителей на ЭВМ с использованием волновой матрицы передачи // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1980. - Вып. 6. - С. 39-44.

70. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. М.: Наука, 1973. - 452 с.

71. Ланнэ А.А. Оптимальный синтез электронных схем. М.: Связь, -1978. - 336 с.

72. Лещенко Ю.И. Алгоритм статистической оптимизации изделий электроннойтехники // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. 1982. - Вып. 1. -С. 66-68.

73. Малхозов М.Ф. Расчет согласующе-коррекгирующих цепей связи широкополосных СВЧ транзисторных усилителей // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ.-№ 12.-1975.-С. 46-55.

74. Манченко JI.B. Исследование на ЭВМ влияния обратной связи на устойчивость и широкополосность усилителей на биполярных транзисторах // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. -1981. -Вып. 5. С. 57-59.

75. Манченко Л.В. Исследование характеристик согласующих цепей усилителей СВЧ на основе полевых транзисторов // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ, 1984. - №. 4. - С. 47-49.

76. Манченко JI.B. Метод расчета шумовых характеристик линейных усилителей СВЧ произвольной топологии // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. 1988.-Вып. 9. - С. 35-38.

77. Маркушевич А.И. Теория аналитических функций. -М.: Наука, -1967.

78. Маттей Д.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи / Перевод с англ. под ред. Л.В. Алексеева и Ф.В. Кушнира. М.: Связь, -1971.-440 с.

79. Немлихер Ю.А., Рукавицын А.Ф., Струков И.А. Широкополосный гибридный интегральный усилитель на биполярных транзисторах // Радиотехника. 1986. -Т. 41.-№12.-С. 26-29.

80. Нетцер И. Проектирование малошумящих усилителей // ТИИЭР. —1981. — Т. 69. — №6.-С. 58-74.

81. Павлидис Т. Алгоритмы машинной графики и обработки изображений / Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1996. - 328 с.

82. Петров Г.В., Толстой А.И. Линейные балансные СВЧ усилители. -М.: Радио и связь,-1983.-176 с.

83. Петров Г.В., Толстой А.И. Расчет линейных однокаскадных транзисторных СВЧ усилителей с согласующими цепями без потерь // Радиотехника. 1977. - Т.32. -№10.-С. 79-83.

84. Плавский Л.Г., Девятков Г.Н. Расчет цепи с потерями для коррекции широкополосных транзисторных усилителей. // В сб. "Полупроводниковые приборы в технике электросвязи" / Под ред. И.Ф. Николаевского. М.: Связь, - 1973. -Вып. 11.-С. 111-116.

85. Плигин С.Г., Текшев В.Б. Уменьшение нестабильности коэффициента передачи СВЧ транзисторного усилителя при изменении параметров его элементов

86. Электронная техника. Серия 1. СВЧ техника. 1993. - Вып. 4. - С. 14-17.

87. Покровский М. Ю. Декомпозиционный синтез транзисторных малошумящих широкополосных УВЧ и СВЧ усилителей: Дис. канд. техн. наук / М.Ю.Покровский. Томск: ТИАСУР, -1993.-213с.

88. Покровский М.Ю. Параметры рассеяния и коэффициент шума транзисторных СВЧ усилителей с корректирующими двухполюсниками // В кн.: Радиоэлектронные устройства СВЧ. Томск: Изд-во ТГУ, - 1992. - С. 82-90.

89. Покровский М.Ю., Бабак Л.И. Проектирование транзисторных малошумящих СВЧ усилителей с корректирующими двухполюсниками // В кн.: Радиоэлектронные устройства СВЧ. Томск: изд-во ТГУ, - 1992. - С. 91-106.

90. Покровский М.Ю., Бабак Л.И. Структурный синтез двухполюсных цепей коррекции транзисторных малошумящих СВЧ усилителей // Радиотехника.- 1988.-№6.-С. 31-35.

91. Поляков А.Ю. Методологическое и программное обеспечение проектирования технических устройств и систем на основе метода проекций: Дис. канд. техн. наук / А.Ю. Поляков. Томск: ТУСУР, - 2000. - 405 с.

92. Программа Smith Chart. Berne University of Applied Sciences, электронный pe-cypc., режим доступа: http://www.hti.bfh.ch.

93. Пушкарев В.П., Бабак Л.И., Черкашин М.В. Сверхширокополосный усилитель // Томский межотраслевой территориальный ЦНТИ. 1995. Информ. листок № 40-95. / 72 /.

94. Пушкарев В.П., Бабак Л.И., Черкашин М.В. Сверхширокополосный усилительно-преобразовательный блок. // Томский межотраслевой территориальный ЦНТИ. 1995. Информ. листок № 44-95.1121.

95. Пушкарев В.П., Покровский М.Ю., Черкашин М.В. Сверхширокополосный малошумящий усилитель // Томский межотраслевой территориальный ЦНТИ.- 1995. Информ. листок № 41-95. / 72 /.

96. Рвачев В.Л. Геометрические приложения алгебры логики. Киев: изд-во "Техника",-1967. -235 с.

97. Рвачев В.Л. Теория Л-функций и некоторые ее приложения. Киев: изд-во "Научные думки", - 1982. - 552 с.

98. Рыбин А.И. Решение задач моделирования обращением матрицы методом взаимных производных // Радиоэлектроника. Известия ВУЗов. 1978. - Т. 21. -№6.-С. 53-59.

99. Рыбин А.И., Трохименко Я.К. Символьный анализ электронных цепей с использованием матрицы взаимных производных // Радиоэлектроника. Известия ВУЗов. 1977. - Т. 20. - № 6. - С. 45-51.

100. Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А. Устройства СВЧ. -1981.- М.: Высшая школа. 537 с.

101. Сигорский В.П., Петренко А.И. Алгоритмы анализа электронных схем.- М.: Советское радио, 1976. - 608 с.

102. Силаев М.А., Брянцев С.Ф. Приложение матриц и графов к анализу СВЧ устройств. М.: Советское радио, - 1970. - 228 с.

103. Смит Ф. Круговые диаграммы в радиоэлектронике / Перевод с англ. М.: Связь,-1976.-142 с.

104. Судейко Г.И. Графоаналитический расчет транзисторных усилителей с обратной связью на основе ^-параметров // В сб. "Широкополосные усилители" / Под ред. А.А. Кузьмина. Томск: Изд-во ТГУ, - 1974. - Вып. 3. - С. 26-39.

105. Сухорукое И.В., Казанджан Н.Н. Пересчет шумовых параметров СВЧ транзисторов // Радиотехника. -1989. № 8. - С. 27-29.

106. Текшев В.Б. Параметрическо-структурный синтез широкополосных СВЧ усилителей // Радиотехника. -1989. № 6. - С. 31-23.

107. Текшев В.Б. Проектирование СВЧ транзисторных усилителей с использованием ЭВМ: Учебное пособие для студентов. М.: Изд-во МЭИ, - 1982. -79 с.

108. Текшев В.Б. Шумовые характеристики транзисторных усилителей с обратной связью // Радиотехника. -1985. т. 40. - № 5. - С. 37-39.

109. Темнов В.М., Левенсон Л.С. Машинный синтез транзисторных СВЧ усилителей // Вопросы радиоэлектроники. Серия РИТ. 1974. - Вып. 2. -С. 37-41.

110. Титов А.А. Параметрический синтез межкаскадной корректирующей цепи широкополосного усилителя мощности на полевых транзисторах. // Радиотехника. -2002.-№3.-С. 90-92.

111. Титов А.А. Параметрический синтез межкаскадной корректирующей цепи сверхширокополосного усилителя мощности // Известия вузов. Серия Электроника. 2002. -№ 6. - С. 81-87.

112. Титов А.А. Параметрический синтез широкополосных усилительных ступеней с заданным наклоном амплитудно-частотной характеристики // Известия вузов. Серия. Радиоэлектроника. 2002. - № 10. - С. 26-34.

113. Титов А.А., Бабак Л.И., Черкашин М.В. Расчет межкаскадной согласующей цепи транзисторного полосового усилителя мощности // Электронная техника. Сер. СВЧ-техника. 2000. - Вып. 1. - С. 46-50.

114. Титов А.А., Ильюшенко В.Н. Транзисторные усилители мощности с повышенными энергетическими характеристиками. Томск: Изд-во ИОА СО РАН. -2004.-286 с.

115. Титов А.А., Кологривов В.А. Параметрический синтез межкаскадной корректирующей цепи полосового усилителя мощности // Электронная техника. Серия 1.СВЧ техника.-2002.-Вып. 1.-С.6-13.

116. Толстихин М.Б., Грищенко С.В., Сидоров Н.В. Анализ и расчет транзисторного СВЧ усилителя с параллельной обратной связью // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. -1983. Вып. 12. - С. 37-40.

117. Толстихин М.Б., Сидоров Н.Б. Анализ чувствительности основных характеристик СВЧ усилителя с обратной связью к разбросу параметров транзистора // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. 1985. - Вып. 6. - С. 28-30.

118. Толстой А.И. Исследование Г-образных полосковых согласующих цепей // Радиотехника. -1978. Т. 33. -№ 12. - с. 57-62.

119. Толстой А.И. Общая методика расчета линейных однокаскадных СВЧ усилителей с использованием S-параметров // Радиотехника. 1977. -Т.32. - № 2. - С. 68-75.

120. Толстой А.И. Проектирование малошумящих однокаскадных транзисторных СВЧ усилителей с учетом меры шума // Радиотехника. 1988. - № 7. - С. 15-19.

121. Толстой А.И. Расчет линейных двухкаскадных транзисторных СВЧ усилителей с согласующими цепями без потерь // Радиотехника. -1980. -Т.35. -№8. -С. 42-45.

122. Трохименко Я.К. Метод обобщенных чисел и анализ линейных цепей.- М.: Советское радио, 1972. - 311 с.

123. Трохименко Я.К., Тарабаров С.Б. Алгоритм символьно-численного анализа электронных схем // Радиоэлектроника. Известия ВУЗов. 1986. - Т. 29. - № 11. -С. 23-26.

124. Турчак Л.И. Основы численных методов. -М. Наука. 1987. - 320 с.

125. Фано Р. Теоретические ограничения полосы согласования произвольных импе-дансов / Перевод с англ. под ред. Г.И. Слободенюка. М.: Советское радио, -1965.-72 с.

126. Фильтры и цепи СВЧ / Перевод с англ. JI.В .Алексеева, А.Е.Знаменского, В.С.Полякова. -М.: Связь. 1976. - 248 с.

127. Хотунцев Ю.Л. Полупроводниковые СВЧ устройства (Анализ и синтез). -М.: Связь,-1978.-256 с.

128. Черкашин М.В. Интерактивный расчет широкополосных согласующих цепей // Межд. научно-техн. конф. СИБКОНВЕРС'97: Сб. трудов конференции, Томск: ТУ СУР,- 1997. -С. 131-138.

129. Черкашин М.В., Бабак Л.И. Автоматизированный расчет корректирующих и согласующих цепей с учетом отклонений элементов // Межд. научно-техн. конф. СИБКОНВЕРС'97: Сб. трудов конференции. Томск: ТУСУР, - 1997. -С. 100-111.

130. Черкашин М.В., Бабак Л.И. Методика расчета корректирующих цепей транзисторных широкополосных СВЧ усилителей // Научно-практ. конф. "Современные техника и технология": Сб. трудов конференции, Томск: ТПУ, -1996 - С. 50-51.

131. Черкашин М.В., Бабак Л.И. Проектирование транзисторных СВЧ усилителей с учетом разброса параметров активных и пассивных элементов // 2-я Межд. научно-техн. конф. СИБКОНВЕРСГ97: Сб. трудов конференции, Томск: ТУСУР,- 1997.-С. 213-218.

132. Шахгильдян В.В., Власов В.А., Козырев В.Б. и др. Проектирование радиопередающих устройств: учебное пособие для ВУЗов / Под ред. В.В. Шахгильдяна. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, - 1993. - 512 с.

133. Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. -М.: Сов. радио, 1980. -368 с.

134. Шумилов Ю.М., Эйдельмант В.М. Программное обеспечение автоматизированного проектирования радиоэлектронных схем. Киев: Техника, -1994.

135. Энгельбрехт Р., Курокава К. Широкополосный балансный малошумящий усилитель L-диапазона на транзисторах // ТИИЭР, 1965. - т. 53. - № 3. - С. 34-39.

136. Abdel-Malek H.L., Hassan A.S.O., Heaba М.Н. Statistical circuit design with the use of modified ellipsoidal technique // Int. J. Microwave CAE. 1997. - № 7. -P. 117-128.

137. Abrie P.L.D. MultiMatch design philosophy // Ampsa (PTY) Ltd. 2000. - p. 14.

138. Abrie P.L.D. Design of RF and microwave amplifiers and oscillators. -London-Boston: Artech House, 2000. - p. 480.

139. Advanced Design System. Technical overview. Agilent Technologies, электронный ресурс., режим доступа: http://www.agilent.com.

140. Ahlgren D.J., Ku W.H. Gain-bandwidth properties of a class of matched feedback amplifiers // IEEE Trans. -1987. Vol. MTT-35. - № 4. - P. 361-369.

141. Aksen A., Yarman B.S. A real frequency approach to describe lossless two-ports formed with mixed lumped and distributed elements // Int. J. Electron. Commun. (AEU). 2001. - Vol. 55. - № 6. - P. 389-396.

142. Anvari K., Baden Fuller A.J., Eng. M.A. Computer-aided design of microwave amplifiers by the random addition of new components // IEEE Proc. 1986. - Vol. 133.5.-P. 395-398.

143. Babak L.I. Decomposition synthesis approach to design of RF and microwave active circuits // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. Phoenix. AZ. - 2001, -P. 1167-1170.

144. Babak L.I., Cherkashin M.V. Interactive "visual" design of matching and compensation networks for microwave active circuits // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. Phoenix. AZ. - 2001, - P. 2095-2098.

145. Babak L.I., Cherkashin M.V., Pokrovsky M.Yu. Computer-aided design of utrawide-band transistor amplifiers using decomposition synthesis method // Proc of 32th European Microwave Conf. Milan, Italy, September. - 2002. - P. 143-146.

146. Baden Fuller A.J. Computer design of electronic circuits // Computer-aided Engineering Journal.-1988.-№ 10.-P. 184-190.

147. Baden Fuller A.J., Runham M. Computer design of 1С transistor amplifiers // IEEE Proc.-1989.-Vol. 136.-№2.-P. 182-184.

148. Bandler J.W., Biernacki R.M. and al. Optimization technology for nonlinear microwave circuits integrating electromagnetic simulations // Int. J. Microwave CAE. -1997.-№ 8.-P. 6-28.

149. Bandler J.W., Biernacki R.M. and al. Statistical modeling of GaAs MESFETs // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. 1991. - P. 87-90.

150. Bandler J.W., Chen S.H. Circuit optimization: the state of the art //IEEE Trans. 1988. - Vol. MTT-36. - № 2. - P. 424-442.

151. Besser L. Design considerations of a 3.1-3.5 GHz GaAs FET feedback amplifier // IEEE Trans. -1972. Vol. MTT-23. - P. 230-232.

152. Besser L. Stability consideration of low-noise transistor amplifiers with simultaneous noise and power match // MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. -1975. P. 327-329.

153. Besser L., Gilmore R. Practical RF circuit design for modern wireless systems: Active circuits and systems. Vol. 2. London-Boston: Artech House, - 2003. - p. 569.

154. Besser L., Gilmore R. Practical RF circuit design for modern wireless systems: Passive circuits and systems. Vol. 1. London-Boston: Artech House, - 2003 - p. 539.

155. Biernacki R.M. and al. Yield-driven electromagnetic optimization via multilevel multidimensional models // IEEE Trans. 1993. - Vol. MTT-41. - № 12. - P. 22692278.

156. Bodway C.E. Two-port power flow analysis using generalized scattering parameters // Microwave Journal. 1967. - Vol. 10. - № 6. - P. 61-69.

157. Bodway G.E. Circuit design and characterization of transistors by means of three-portscattering parameters // Microwave Journal. 1968. - Vol. 11. - № 5. - P. 55-65.

158. Boglione L., Pollard R.D., Postoyalko V. Optimum noise-source reflection coefficient design with feedback amplifiers // IEEE Trans. -1997. Vol. MTT-45. - № 3. -P. 402-407.

159. Bor S.S., Liu J.C., Lu P.C. Plots with matching circles for optimizing the perform-V ances of a low-noise amplifier / Microwave and Opt. Tech. Lett., -1993. Vol. 6. - №2.-P. 141-148.

160. Brodersen A.J. et al. Simultaneous automated AC and DC design of linear integrated circuit amplifiers//IEEE Trans.- 1971.-Vol. CT-18.-№ l.-P. 50-58.

161. Carlin H.J. A new approach to gain-bandwidth problem // IEEE Trans., 1977. -Vol. CAS-24. - № 4. - P. 170-175.

162. Carlin H.J., Amstutz P. On optimum broad-band matching // IEEE Trans. 1981. - Vol. CAS-28. - № 5. - P. 401-405.

163. Carroll J., Chang К Statistical computer-aided design for microwave circuits // IEEE Trans. 1996. - Vol. MTT-44. - № 1. - P. 24-32.

164. Cherkashin M.V., Eyllier D., Babak L.I., Billonnet L. and al. Design of a 2-10 GHz feedback MMIC LNA using "visual" technique // Proc of 35th European Microwave Conf. Proc., -Paris, France, October, 2005. - P. 1153-1156.

165. Cripps S. RF power amplifiers for wireless communications. Norwood: Artech House.- 1999.-p.332.

166. Cuthbert T.R. Broadband impedance matchingH using GRABIM // Applied Microwave and Wireless,-1999.-Vol. 11, № 3, - P. 68-80; - № 4. - P. 70-76.

167. Dominicis M. D., Giannini Г., Limiti E., Serino A. Novel input-matching charts for microwave amplifier design // Microwave and Opt. Lett. 2003. - Vol. 39. - № 6. -P. 439-442.

168. Dowson M. Computer-aided design of equivalent circuit models for microwave frequencies // Computer-Aided Design Tech. Butterworth and Co. 1985. - Vol. 8. -№10.-P. 353-362.

169. Du Plessis W.D., Abrie P.L.D. Lumped impedance matching using a hybrid genetic algorithm // Microwave Opt. Tech. Letters. 2003. - Vol. 37. - № 3. - P. 210-212.

170. Eyllier D., Cherkashin M.V., Babak L.I. and al. Utilisation d'une technique visulle pour la conception d'un LNA dans la bande 2-10 GHz // Proc. of 14th Journees Nationales Microondes, Nantes, France, May, - 2005.

171. Fidler J., Sewell I. Symbolic analysis for computer-aided circuit design the interpola-tive approach //IEEE Trans. 1971. - Vol. CT-2. -№ 6. -P. 203-209.

172. Frank B.M., Hossain M.M, Antar Y.M.M. 23-GHz Low-noise amplifier using parallel feedback in 0.18-pm CMOS // Microwave and Opt. Tech. Letters. 2005. - Vol. 45.-№4.-P. 309-312.

173. Genesys 7. Technical overview: Eagleware Corp. электронный ресурс., режим доступа: http://www. eagleware.com.

174. Gonzales G. Microwave transistor amplifiers. Analysis and design / Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ, -1984. p. 217.

175. Grebennikov A. RF and microwave power amplifiers and oscillators: Theory and design, London-Boston: Noble Pub. - 2002. - p. 400.

176. Hazouard M., Kerherve E., Jarry P. Multistage solid-state power amplifier design by a new alternative synthesis technique // Int. J. RF and Microwave CAE. 2004. -№14.-P. 87-98.

177. Hecken R.P. Analysis of linear noisy two-port using scattering waves // IEEE Trans. -1981.-Vol. MTT-29.-№ 10. P. 997-1003.

178. Henkes D. LNA design uses series feedback to achieve simultaneous low input VSWR and low noise // Applied & Wireless Magazine. 1998. - № 10. - P. 26-32.

179. Hillbrand H., Russer P.H. An efficient method of computer-aided noise analysis of linear amplifier networks // IEEE Trans. 1976. - Vol. CAS-23. - № 4. - P. 235-238.

180. Hunter I.C, Billonet L., Jarry В., Guillon P. Microwave filters application and technology // IEEE Trans. - 2002. - Vol. MTT-50. - № 3, - P. 794-805.

181. Jung W.L., Chiu J.H. Stable broadband microwave amplifier design using the simplified real frequency technique // IEEE Trans. 1993. - Vol. MTT-41. - № 2. -P. 336-339.

182. Kerherve E., Jarry P. Efficient numerical method to the design of microwave active circuits // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. 1997. - P. 1611-1614.

183. Kerherve E., Jarry P., Martin P. M. Efficient numerical CAD technique for RF and microwave amplifiers//Int. J.RF and Microwave CAE.- 1998.-№8. -P. 131-141.

184. Komiak J.J. A new method of broad-Band equalization applied to microwave amplifiers // IEEE Trans. 1979. - Vol. MTT-27. - № 2. - P. 93-99.

185. Lehmann R.E., Brehm G.E., Seymour D.J., Westphal G.H. A 10 GHz monolithic GaAs low-noise amplifier with common-gate input // IEEE GaAs 1С Symp. Digest. -1982.-P. 71-74.

186. Linc2 Computer aided engineering solutions for RF and microwave design, электронный ресурс., - режим доступа: http://appliedmicrowave.com.

187. Liu L.C.T., Ku W.H. Computer-aided synthesis of lumped lossy matching networks for monolithic microwave integrated circuits (MMIC's) // IEEE Trans. 1984. - Vol. MTT-32.-№ 3. - P. 282-290.

188. MacFarland A., Purviance J. and al. Centering and tolerancing the components of microwave amplifiers // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. -1987. -P. 633-636.

189. Madley M.W. Microwave and RF circuits: analysis, synthesis and design. London: Artech House, -1993. - p. 643.

190. Marazzi E., Monaco V.A. and al. On computer-oriented design of microstrip amplifiers with component tolerance assignment // Alta Frequenza. 1975. -Vol. XLIV. - № 4. - P. 174-179.

191. Mellor D. J. Improved computer-aided synthesis tools for the design of matching networks for wide-band microwave amplifiers // IEEE Trans. 1986. - Vol. MTT-34. -№12.-P. 1276-1281.

192. Mellor D.J., Linvill J.C. Synthesis of interstate networks of prescribed gain versus frequency slopes // IEEE Trans. 1975. - Vol. MTT-23. -№ 12. - P. 1013-1020.

193. Milic L., Fidder J.K. Comparison of effects of tolerance and parasitic loss in components of resistively terminated LC ladder filters.// IEEE Proc., 1981. - Vol. 128. Pt.G. - № 2. - P. 87-90.

194. Multimatch RF and microwave impedance-matching amplifier and oscillator synthesis software, West: AMPS A Ltd. электронный ресурс., -режим доступа: htpp://www.ampsa.com.

195. Nebel G., Kleine U., Pfleiderer H.J. Symbolic pole/zero calculation using SANTAFE // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 1995. - Vol. 30. -№ 7. -P. 752-761.

196. Niclas K.B. Noise in Broad-Band GaAs MESFET Amplifiers with Parallel Feedback // IEEE Trans. -1982. Vol. MTT-30. - № 1. - P. 63-70.

197. Niclas K.B. The exact noise figure of amplifiers with parallel feedback and lossy matching circuits // IEEE Trans. 1982. -Vol. MTT-30. -№ 5. - P. 834-836.

198. Niclas K.B., Wilser W.T., Gold R.B., Hitchen W.R. The matched feedback amplifier: ultrawide-band microwave amplification with GaAs MESFETs // IEEE Trans. -1980. Vol. MTT-28. - № 4. - P. 285-294.

199. Obregon J., Funck R, Barret S. A 150 MHz-16 GHz FET amplifier // IEEE Proc. Int. Conf. Solid-State Circuits. New-York, -1981. - P. 66-67.

200. Pavio A.M. A network modeling and design method for a 2-18 GHz feedback amplifier // IEEE Trans. 1982. - Vol. MTT-30. - № 12. - P. 2212-2216.

201. Pengelly R.S., Suffolk J.R., Cockrill J.R., Turned J.A. A comparison between actively and passively matched S-band GaAs monolithic FET amplifiers // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest, -1981. P. 367-369.

202. Perennec A., Martin P.M. and al. Broadband microwave and optoelectronic devices design by the real frequency technique // Int . J. RF and Microwave CAE. 1997. -№ 8.-P. 142-155.

203. Perez F., Blanko S, A new method of designing equalization networks for microwave transistor amplifiers // Int. J. Electronics. 1984. - Vol. 56. - № 3. - P. 419-428.

204. Perez F., Ortega V. A 0.15-12 matched feedback amplifier using commercially available FET's //IEEE Trans. -1982. Vol. MTT-30. -№ 8.-P. 1289-1290.

205. Perez F., Ortega V. A graphical method for the design of feedback networks for microwave transistor amplifiers: theory and applications // IEEE Trans. 1981. - Vol. MTT-29. - № 10.-P. 1018-1026.

206. Petersen W.C., Decker D.R and al. A monolithic GaAs 0.1 to 10 GHz amplifier // MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. 1981. - P. 354-355.

207. Potter A. HP RF compiler automates schematic capture and extends capabilities of circuit synthesis // Microwave & Wireless Magazine. 1999. -№ 6. - P. 109-117.

208. Riaziat M., Bandy S., Ching L.Y., Li G. Feedback in distributed amplifiers // IEEE Trans.-1990,-Vol. MTT-38.-№ 2.-P. 212-215.

209. Rizzoli V., Lipparini A. Computer-aided noise analysis of linear multiport networks of arbitrary topology //IEEE Trans. 1985. - Vol. MTT-33. -№ 12. -P. 1507-1512.

210. Sertbas A., Yarman B.S. A computer-aided design technique for lossless matching networks with mixed, lumped and distributed elements // Int. J. Electron. Commun. (AEU). 2004. - Vol. 58. - P. 424-428.

211. Shekel J. The junction matrix in the analysis of scattering networks // IEEE Trans.- 1974.-Vol. CAS-21.-№ 1.-P. 21-25.

212. Sinhgal K., Vlach J. Generation of immitance functions in symbolic form for lumped distributed active networks // IEEE Trans. 1974.- -Vol. CAS-21. - № 1. - P. 57-67.

213. Struble W., Plazker A. A rigorous yet simple method for determining stability of linear N-port networks // IEEE GaAs 1С Symposium. 1993. - P. 251-254.

214. Sussman-Fort S.E. An NIC-based negative resistance circuit for microwave active filters // Int. Journal MIMICAE. 1994. - Vol. 4. - № 2. - P. 130-139.

215. Sussman-Fort S.E., Billonet L. MMIC-simulated inductors using compensated gyra-tors // Int. J. Microwave and Microwave Wave CAE. -1997, Vol.7. - № 3. -P. 241-249.

216. Suter W.A. Feedback and parasitic effects and noise // Microwave Journal. 1983. -№ 2.-P. 123-129.

217. Swidzinski J., Chang K. Nonlinear statistical modeling and yield estimation technique for use in Monte Carlo simulations // IEEE Trans. 2000. - Vol. MTT-48. -№12.-P. 2316-2324.

218. Tajama J., Yamao Y. and al. GaAs monolithic low-power amplifiers with RC-parallel feedback // IEEE Trans. 1984. - Vol. MTT-32. - № 5. - P. 542-544.

219. Terzian P.A., Clark D.B., Waugh R.W. Broad-band GaAs monolithic amplifier using negative feedback // IEEE Trans. 1982. - Vol. MTT-30. - № 11. - P. 2017-2020.

220. Ulrich E. Use negative feedback to slash wideband VSWR // Microwaves. 1978.- Vol. 17. № 10. - P. 66-70.

221. Vai M., Hong В., Prasad S. Modeling microwave devices: a symbolic approach // IEEE Microwave and Guided Wave Letters. 1992. - Vol. 2. - № 9. - P. 372-374.

222. Vendelin G.D., Pavio A.M., Rohde U.L. Microwave circuit design using linear and nonlinear techniques. -New-York: Wiley Interscience Pub., 2003. - p. 757.

223. Villar J.C., Perez F. Graphic design of matching and interstage lossy networks for microwave transistor amplifier // IEEE Trans. 1985. -Vol.MTT-33. -№ 3.-P. 210-215.

224. Wedge S.W., Rutledge D.B. Wave technique for noise modeling and measurement // IEEE Trans. 1992. - Vol. MTT-40. - № 11. - P. 2004-2012.

225. Wedge S.W., Rutledge D.B. Wave technique for noise modeling and measurement // IEEE Trans. 1992. - Vol. MTT-40. - № 11. p. 2004-2012.

226. Yarman B.S. A dynamic CAD technique for designing broadband microwave amplifiers // RCA Rewiev, 1983. - Vol. 44. - № 12. - P. 551-565.

227. Yarman B.S., Aksen A., Kilinc A. An immitance based tool for modeling passive one-port devices by means of Darlington equivalents // Int. J. Electron. Commun. (AEU). 2001. - Vol. 55. - № 6. - P. 443-451.

228. Yarman B.S., Carlin H.J. A simplified real frequency technique applied to broadband multistage microwave amplifiers // IEEE Trans., 1982. - Vol. MTT-30. - № 12.-P. 2216-2222.

229. Youla D.C. A new theoiy of broad-band matching // IEEE Trans. 1964. - Vol. CT-11.-P. 30-50.

230. Young G.P., Scanlan S.O. Matching network design studies for microwave transistor amplifiers // IEEE Trans. 1981. - Vol. - № 10. - P. 1027-1035.

231. Zaitsev D.A., Babak L.I., Cherkashin M.V. Software for visual design of correcting and matching networks for microwave circuits // Proc. 9-th Intern. Conf. "Modern Techniques and Technologies" (MTT 2003). Tomsk. Russia. April. - 2003, - P. 223225.

Похожие работы

Радиотехника и связь
05.12.00