Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1090806), страница 3

Файл №1090806 Диссертация (Монолитная интегральная схема малошумящего усилителя на нитриде галлия для диапазона 57-64 ггц) 3 страницаДиссертация (1090806) страница 32018-01-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Для обеспечения усиления сигнала усилитель, последовательно скоторым соединен источник питанияЕп , должен включать в себя нелинейныйэлемент, управляемый входным электрическим сигналом # . входной—14 —(управляющей) цепи усилителя подключен источник ЕС усиливаемого сигнала (приэтом & – комплексное значение внутреннего сопротивления источника), а квыходной – нагрузочное устройство с сопротивлением ' .Рисунок 1.1 - обобщенная структурная схема усилительного устройстваУсилительные устройства находят очень широкое применение. Ониявляются основными узлами различной электронной аппаратуры, широкоиспользуютсявустройствахавтоматикиителемеханики,вследящих,управляющих и регулирующих системах, счетно-решающих и вычислительныхмашинах, контрольно-измерительных приборах и т.п.Усилители могут быть классифицированы:- по используемой технологии: кремний, GaN, SiGe, GaAs, pHEMT и др.- по конструктивным особенностям: бескорпусные, МИС, на дискретныхэлементах, в виде модуля или блока- по назначению: специализированные (для конкретного стандарта – WLAN),двунаправленные, операционные, логарифмирующие и др.- по характеристикам: полосе частот (узкополосные, широкополосные и др.),уровню шума (малошумящие, среднего уровня шума), выходной мощности(маломощные, мощные, экономичные), коэффициенту передачи (с высокимусилением,каскадируемые,ограничивающие).управляемые),линейности(высоколинейные,—15 —- по классам усиления: A (ток протекает весь период колебаний), AB, B (токпротекает половину периода колебаний) и другие.1.1 Основные характеристики усилителейК основным параметрам усилителей относятся:Рабочая полоса частот - диапазон, по краям которого усилениягармонического сигнала малой мощности уменьшается на 3 дБ по сравнению сосредним значением.Абсолютная ширина полосы – диапазон частот, в котором сигналыусиливаются без заметных искажений.Полоса и абсолютные значения усиливаемых частот позволяют разделитьусилители на следующие типы:- усилители постоянного тока (усилители медленно меняющихся напряженийи токов) предназначены для усиления электрических колебаний в пределах отнизшей частоты н , равной нулю, до верхней рабочей частоты в усилителя,составляющей например десятки и сотни килогерц;- усилители переменного тока предназначены для усиления лишьпеременных составляющих входного сигнала.

В зависимости от граничныхзначений рабочего диапазона частот усилители переменного тока могут бытьнизкой и высокой частоты. Для усилителей низкой частоты справедливонеравенство в – н >>н . Частотный спектр таких усилителей лежит в пределах отдесятков герц до десятков (сотен) килогерц. В усилителях высокой частотыусилениесигналаосуществляетсявдиапазонечастот,определяемыхнеравенством: в – н <<в .По ширине полосы усиливаемых частот разделяют избирательные иширокополосные усилители.

Избирательные усиливают электрические сигналы вузкой полосе частот в /н <1.1. За пределами этой полосы усиление резко падает.Эти усилители могут использоваться как на низких, так и на высоких частотах и—16 —выступают в качестве своеобразных частотных фильтров, позволяющих выделить(или подавить) заданный диапазон частот электрических колебаний. Узкая полосачастотного диапазона во многих случаях обеспечивается применением в качественагрузки таких усилителей одного или нескольких колебательных (резонансных)контуров.

Широкополосные усиливают электрические сигналы в очень широкомдиапазоне частот в /н > 2.Внекоторыхслучаяхнормируетсянаибольшаянеравномерностькоэффициента передачи в рабочей полосе (например, ±2 дБ).Коэффициент передачи — это функция, определяемая как отношениевыходного сигнала усилителя к его входному сигналу. В зависимости от формыматематическогопредставлениясамихсигналовразличаютсяиформыпредставления коэффициента передачи.При рассмотрении высоколинейных схем, которые не вносят в усиливаемыйсигнал амплитудных искажений и фазовых сдвигов, вместо комплексной функцииоператорного коэффициента передачи оперируют более понятными, имеющимидостаточно простую интерпретацию коэффициентами усиления.

Различают:коэффициент усиления по напряжению () =току (, =,+вых,+вх,+вых,+вх)+вых)+вх), коэффициент усиления по), коэффициент усиления по мощности (- =-+вых-+вх= ) , =)+вых)+вх∙).Коэффициент усиления, выраженный в децибелах:- [дБ] = 10 lg-+вых-+вх; ) [дБ] = 20 lg)+вых)+вх; , дБ = 20 lg,+вых,+вх(1.1)Амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) называется зависимостьмодуля коэффициента усиления К от частоты входного сигнала f (либо от круговойчастоты = 2) [12].Коэффициент стоячей волны. На практике чаще всего используетсякоэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН).

Характеризует степень—17 —согласования тракта и нагрузки (также говорят о согласовании выхода антенны ифидера). В идеальном случае равен единице, в таком случае отраженная волнаотсутствует. На практике всегда часть передаваемой энергии отражается ивозвращается в передатчик.

Отраженная энергия ухудшает работу передатчика иможет его повредить.Входное и выходное сопротивления. Усилитель можно рассматривать какактивный четырехполюсник, к входным зажимам которого подключается источникусиливаемого сигнала, а к выходным – сопротивление нагрузки. Входное ивыходное сопротивления – важнейшие параметры усилительных устройств. Ихзначения должны учитываться при согласовании усилительного устройства как систочником входного сигнала, так и с нагрузкой. В общем виде значения входногои выходного сопротивлений носят комплексный характер и являются функциейчастоты.Шумы транзистора. Шум порождается спонтанными флуктуациями, егоисточникам могут быть колебания электронной и дырочной проводимостей из-заих конечной температуры (тепловой шум), дискретная природа протекающего тока(дробовой шум) и другие [13].

Спектр шума может лежать в интересующей полосечастот и вносить искажения в полезные сигналы. Наиболее часто в качествехарактеристики шума используется коэффициент шума, но существуют и другиепараметры, например, шумовая температура [14], [15]. Коэффициент шума можноопределить, как отношение относительной мощности сигнал/шум на входе цепи котносительной мощности сигнал/шум на выходе цепи.=9: /<:9= /<=(1.2)Шум-фактор. Определяет шумовые свойства, представляет отношениеполной мощности шума на выходе к той его части, которая обусловлена шумом навходе (когда температура источника входного шума 290 К), его можно представитьв виде:—18 —<> ?@A= BC=(1.3)@A= BCгде k – постоянная Больцмана; T0 – температура в градусах Кельвина (290 К);B – шумовая полоса системы; G –коэффициент передачи испытуемого устройства;Na – добавочный шум испытуемого устройства.Современноеупотреблениетермина«коэффициентшума»обычноиспользуется для величины NF, выраженной в децибелах: = 10 log (1.4)Основной задачей входного каскада является согласование электрическиххарактеристик источника входного сигнала (в частности антенны) и усилителя, приэтом он оказывает наибольший вклад в суммарный уровень шума схемы.

ФормулаФрииса для расчета уровня шума:FGF = # +IJ K#CL+IM K#CL CJ+⋯IO K#CL CJ …COQL(1.5)где FGF – уровень шума схемы; R – шум i-го каскада; R – коэффициентпередачи i-го каскада.По формуле видно, что вклад второго и последующих каскадов в общийуровень шума значительно ниже, чем вклад первого каскада. Коэффициент шумаможет быть уменьшен при работе усилителя на низких температурах, токах инапряжениях [16].

Выходной каскад должен обеспечить подачу в нагрузкузаданной мощности сигнала.Выходная мощность. Выходная мощность – это полезная мощность,развиваемая усилителем в нагрузочном сопротивлении. Увеличение выходноймощности усилителя приводят к росту нелинейных искажений, которые возникаютза счет нелинейности характеристик усилительных элементов при большихамплитудахсигналов.Поэтомучащевсегоусилительхарактеризуютмаксимальной мощностью, которую можно получить на выходе при условии, чтоискажения не превышают заданной (допустимой) величины.

Эта мощностьназывается номинальной выходной мощностью усилителя.—19 —При малом уровне входного сигнала усилитель работает в линейном режиме,однако с увеличением мощности входного сигнала начинают оказывать большоевлияние нелинейные свойства усилителя [17]. В случае узкополосного илиоктавного усилителя их оценивают по спектральным компонентам входногосигнала при подаче на вход двух гармонических колебаний одинакового уровняPвх/2 и с близкими частотами f1 и f2, тогда спектр мощности выходного колебаниявключает следующие составляющие:− основные (на частотах f1 и f2);− компоненты удвоенных частот (2·f1 и 2·f2);− комбинационные компоненты второго порядка с частотами |f1 ± f2|;− продукты нелинейных преобразований третьего порядка с частотами|2·f1 ± f2| и |2·f2 ± f1|;− интермодуляционные продукты более высокого порядка.Суммарнаявыходнаямощностьосновныхсоставляющихпадаетсувеличением Pвх и при достижении «точки 1 дБ компрессии» (Pвх=P1дБ)коэффициент усиления Kp уменьшается на 1 дБ.

В случае дальнейшего увеличениявходной мощности (Pвх > P1дБ) достигается режим насыщения (Pвых.нас) при которомдальнейшее увеличение мощности на входе не приводит к увеличению выходноймощности.Динамический диапазон уровня входного сигнала – выраженное в дБ,отношение [18]:D = 10·log(Pвх.1дБ/Pвх.min)(1.6)Энергопотребление характеризуется напряжением питания (подаваемое насток транзистора) и током стока.Коэффициент полезного действия.

Общепринятое обозначение PAE (от англ.- «Power Added Effeciency») – выраженное в процентах соотношение:ηPAE = Pвых.1дБ/P0(1.7)где P0 - потребляемая мощность (произведение напряжения питания на ток в—20 —стоковой цепи).1.2 Технологии и полупроводниковые материалы для создания СВЧтранзисторовАрсенид галлия много лет является доминирующей технологией в СВЧэлектронике. В последние годы растет количество работ по конкурирующимтехнологиям, в частности это нитрид галлия, кремний-германий и другие.Существенный стимул развитию приборов на арсениде галлия придалигосударственные программы, так еще в 1982 году DARPA начала программуAdvanced On-Board Signal Processing (AOSP) для развития высокоскоростнойцифровой обработки сигналов.

Задачей этой программы было наращивание объемаобрабатываемых GaAs пластин. После её завершения, в 1987 году стартовалапрограмма Microwave and Millimeter Wave Monolithic Integrated Circuits (MIMIC),целью которой была замена в военной аппаратуре гибридно-интегральныхконструкций на монолитные СВЧ устройства с требуемыми электрическими,механическими и климатическими характеристиками.Результатом этих государственных программ стало широкое освоение вСША производства GaAs СВЧ микросхем и широко развитая инфраструктура (вчастности широкое развитие контрактных производств, так называемые фаундри[19], [20]). Таким образом благодаря государственным программам арсенид галлиястал основой коммерческого рынка СВЧ МИС.Несмотря на широкое развитие арсенид-галлиевой технологии, последниерезультаты не в полной мере отвечают современным потребностям военнойрадиоэлектроники и развивающейся беспроводной связи [33].

Характеристики

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6384
Авторов
на СтудИзбе
308
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее