СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-7

port. Положительная и отрицательная фаски порта на ребре – это верхняя и нижняя вертикальные фаски, на кото рые разрезается параллелепипед по се редине горизонтальной плоскости (см. рис. 4б). Пусть ширина линий согласующей структуры, расположенной на подлож ке толщиной 0,5 мм (диэлектрическая проницаемость 10), равна 1 мм. Вы полним расчёт в диапазоне частот от 1 до 10 ГГц. Аналогичный расчёт тран зисторного СВЧ усилителя продубли руем в программе MWO. Если длинушлейфов выбрать намно го меньше длины волны, транзистор будет включен в измерительную ли нию с характеристическим сопротив лением 50 Ом, и в этом случае можно утверждать, что коэффициент усиле ния равен G = |S21| 2 . Для расчёта электродинамическим способом в программе FEKO чертится вся структура, в которую вставляются активные элементы (см. рис. 5) (в отли чие от MWO, где для моделирования отдельных частей согласующей струк тур– входнойСТЦ1и выходнойСТЦ2– необходимо создавать отдельные экра нирующие боксы). Таким образом, свя зи между согласующими структурами сохраняются. У СТОЙЧИВОСТЬ ВОЛНОВОДНОГО СВЧ УСИЛИТЕЛЯ Очень важным параметром является устойчивость работы ТУ СВЧ в широ ком диапазоне частот. Устойчивость работы структуры, в которую включен активный элемент (например, тран зистор), оценивается инвариантным коэффициентом устойчивости [2]. Этот коэффициент показывает сте пень пересечения окружности не устойчивой работы с плоскостью диа граммы Смита входного и выходного коэффициента отражения. Известно, что для получения абсолютной устой чивости необходимо, чтобы коэффи циент устойчивости был больше 1 во всём рабочем диапазоне частот: , (1) где Δ S = S11*S22 S21*S12. Расчёт по этой формуле для тран зистора, S параметры которого при ведены в таблице, даёт коэффициент устойчивости, меньший 1. Это означа ет, что должны быть предприняты спе циальные меры для повышения устой чивости усилителя. Расчёт коэффициента устойчивос ти волноводного усилителя, реализо ванного по схеме (рис. 6), показывает, что в диапазоне от 15 до 17 ГГц ко эффициент устойчивости K ≤ –1, что означает склонность ТУ СВЧ к само возбуждению (см. рис. 7, расчёт на про грамме MWO). Кроме того, в экспери ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 62 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2011 40 дБ S21 Модуль S21 (прямая передача) 30 20 10 0 –10 18,0 Частота, ГГц 17,5 17,0 16,5 16,0 15,5 15,0 Транзистор Усилитель Рис. 6. Частотные характеристики отдельного транзистора и волноводного усилителя, созданном на этом транзисторе Рис. 8. Волноводный транзисторный СВЧ усилитель, состоящий из двух повёрнутых волноводов и имеющий дополнительную развязку по поляризации Коэффициент устойчивости, ед. 18 Частота, ГГц 17 16 15 14 13 12 –2 0 2 4 6 8 Ко* Afm02 Ко* 20110530_UTR_st_17 Транзистор Afm02 Усилитель Рис. 7. Коэффициент устойчивости транзистора и волноводного усилителя, реализованного, как показано на рисунке 5 Рис. 5. Волноводный СВЧ усилитель, в котором транзистор находится на микрополосковой плате Верхняя фаска СТЦ 1 Port_tran_1 Port_tran_2 СТЦ 2 Нижняя фаска Рис. 4. Порты, между которыми включается активный элемент а) граничный порт; б) вертикальные фаски а) б) © СТА-ПРЕСС