Характеристики электромагнитной совместимости многокаскадных СВЧ усилителей на полевых транзисторах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

На правах рукописи

ЗВЕРЕВ Алексей Михайлович

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ МНОГОКАСКАДНЫХ СВЧ УСИЛИТЕЛЕЙ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Специальность 01.04.03 - "Радиофизика"

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Воронеж - 2003

Работа выполнена з Воронежском государственном университете.

Научный руководитель - доктор физико - математических наук,

профессор АЛГАЗИНОВ Эдуард Константинович

Официальные оппоненты: доктор физико - математических наук,

профессор НЕЧАЕВ Юрий Борисович

Ведущая организация - Нижегородский государственный университет

Защита состоится 27 ноября 2003 г. в 1540 на заседании диссертационного совета Д. 212.038.10 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская площадь, 1, ВГУ, физический факультет, конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан 25 октября 2003 г.

Ученый секретарь

кандидат физико - математических наук, доцент ДУДКИН Валерий Петрович

диссертационного совета

МАРШАКОВ В.К.

1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследуемой проблемы

Исследования, проводимые в данной работе, неразрывно связаны с проблемами обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) и устойчивым функционированием радиоэлектронных средств (РЭС) в условиях действия помех. Задача обеспечения ЭМС различных РЭС возникла как следствие научно-технического прогресса в радиотехнике, электронике и связи по следующим причинам:

- непрерывное возрастание общего числа РЭС как следствие электронизации народного хозяйства;

- недостаточное число свободных от помех радиоканалов во всех освоенных диапазонах;

- возрастание общего уровня помех от, главным образом, индустриальных источников;

- усложнение функций и состава РЭС;

- сосредоточение различных видов РЭС в ограниченном пространстве, например на самолетах, кораблях и т.д.;

- несовершенство технических характеристик РЭС, от которых зависит их ЭМС;

- миниатюризация аппаратуры, что в ряде случаев приводит к снижению энергии полезных сигналов и уменьшению отношения сигнал-помеха.

Постоянная тенденция к увеличению числа размещаемых радиосредств (радиолокационные станции, мобильные средства связи, системы радионавигации) на ограниченных площадях требует поиска путей увеличения динамического диапазона (ДД) радиоприемного устройства (РПУ). С этой точки зрения технологические возможности при производстве полупроводниковых элементов практически исчерпаны, поэтому актуальным становится поиск оптимальных способов адаптивного управления входными структурами, которые позволят реализовать возможность совместной работы большого количества РЭС в экстремальной ЭМО. Анализ характеристик ЭМС различных РЭС, включая их экспериментальные исследования, привел к созданию инженерных методов расчета и научному обоснованию возможности совершенствования таких характеристик. Решение проблемы ЭМ( {¡«^НАОДОД&ИОДяф'Щест-влено с одной стороны уменьшением побоч шх бй^^ййКб^Аерефющих

устройств, с другой стороны - снижением восприимчивости к помехам приемно-усилительных трактов.

Нелинейные искажения (НИ) сигналов, возникающие в приемно-усилительных трактах оказывают существенное влияние на ряд важных показателей качества: точность воспроизведения сигналов, разрешающую и пропускную способность, помехозащищенность и т. д. Повышение линейности трактов способствует решению проблемы ЭМС РЭС.

Основные интересующие практику вопросы, связанные с НИ в РПУ, можно условно отнести к следующим направлениям;

- изучение природы НИ и сопутствующих физических процессов;

- создание методов проектирования трактов и отдельных каскадов с учетом критериев нелинейности;

- определение принципов построения трактов, а также соответствующих схемотехнических решений, обеспечивающих малые НИ.

Материалы, отражающие состояние в каждом из названных вопросов, как правило, содержатся в разрозненных публикациях в периодической печати или в виде разделов в отдельных книгах и имеют различный научный и технический уровень и зачастую не удовлетворяют требованиям разработчиков радиоприемной аппаратуры. Это можно объяснить рядом объективных причин. В частности, отсутствие универсальных процедур анализа нелинейных устройств приводит к необходимости разнообразных частных методов исследования НИ, что затрудняет их сопоставимость, возможность широкого распространения в практике и ряде случаев не обеспечивает достаточной точности.

Благодаря прогрессу в развитии вычислительной техники возрастает роль систем автоматизированного проектирования при решении различного рода схемотехнических задач, в том числе при нелинейном анализе электронных схем. Сейчас пользователь имеет широкий выбор разнообразных пакетов, предлагающих анализ во временной области (Design Lab), а также методы гармонического баланса (Serenade, Voltaire XL) и рядов Вольтерра (Microwave Office). Каждый пакет имеет свои преимущества и недостатки, а следовательно и область применения, однако в целом можно сказать, что аналитический инструментарий, реализованный на базе компьютеров существенно упрощает процесс проектирования.

Исследованию нелинейных характеристик входных СВЧ усилителей посвящено достаточное количество работ. Однако, в большинстве этих работ, основное внимание уделялось только первым каскадам входных усилительных устройств, тогда как на практике. jüfiSCIüQ, что реальные усилители являются многокаскадными hJ ¿йедбЫтСлШс^'йеМйе^ные характеристики таких усилителей могут зна-

.-Л,.»:». I

•-»DO Р.» »

чительно отличаться от характеристик, приведенных в данных работах. Поэтому в настоящей работе предприняты усилия по исследованию нелинейных характеристик именно многокаскадных входных СВЧ усилителей на полевых транзисторах.

Целью работы является:

1. Разработка метода синтеза и анализа нелинейной модели полевого транзистора с затвором Шотгки, с использованием современных схемотехнических пакетов моделирования для последующего исследования нелинейных характеристик многокаскадных усилителей на основе данной модели ГГТШ.

2. Выработка методики, позволяющей адаптировать схемотехнические пакеты для анализа характеристик электромагнитной совместимости.

3. Сравнительный анализ характеристик электромагнитной совместимости входных усилителей с различным числом каскадов усиления.

4. Анализ характеристик нелинейного взаимодействия активной помехи и шума в многокаскадном усилителе.

5. Исследование влияния режимов работы многокаскадного СВЧ усилителя на значения коэффициентов, характеризующих его нелинейные и шумовые свойства.

6. Разработка методики оптимизации режима работы, исследуемого многокаскадного усилителя к заданной электромагнитной обстановке.

7. Реализации адаптивного приемного устройства на основе исследуемого входного многокаскадного усилителя.

Научная новизна

В диссертационной работе проведено исследование нелинейных многосигнальных и шумовых характеристик многокаскадных входных усилителей на полевых транзисторах. Данное исследование базировалось на использовании нелинейной модели полевого транзистора с затвором Шоттки, параметры которой определялись на основе предложенной методики с использование современных схемотехнических пакетов математического моделирования. Представлен сравнительный анализ исследуемых нелинейных характеристик усилителей с различным числом каскадов усиления. Показано влияние каскадности усилительного устройства на его характеристики электромагнитной совместимости. Показано влияние режимов работы по постоянному току транзисторов на исследуемые нелинейные характеристики многокаскадного усилителя на его основе. Выявлены режимы, позволяющие увеличить значения верхних границ

динамического диапазона по различным нелинейным эффектам. Разработан алгоритм адаптивного переключения режимов работы многокаскадного усилителя. Предложена методика построения адаптивного многокаскадного усилительного устройства.

Практическая ценность

Предложенные методики определения параметров нелинейной модели полевого транзистора могут найти применение при формировании полупроводниковых приборов. На основе проведенных исследований нелинейных характеристик многокаскадных усилителей получены результаты, которые представляют самостоятельный интерес и могут быть использованы при усовершенствовании многокаскадных усилительных устройств для работы в сложной электромагнитной обстановке. Полученные результаты используются в учебном и научно-исследовательском процессе кафедры электроники Воронежского государственного университета.

Основными положениями, выносимыми на защиту, являются:

- расширение области применения современных схемотехнических программ на анализ характеристик электромагнитной совместимости;

- результаты сравнительного анализа нелинейных явлений в многокаскадных входных усилителях диапазона СВЧ;

- результаты нелинейного взаимодействия собственных шумов и монохроматической помехи в многокаскадных усилителях на полевых транзисторах;

- результаты анализа влияния электрических режимов работы по постоянному току многокаскадного усилителя на его характеристики электромагнитной совместимости;

- методика определения оптимальных электрических режимов работы многокаскадного усилителя, с точки зрения элем рома! нич ной совместимости;

- алгоритм адаптивного управления входного модуля РПУ с целью улучшения характеристик ЭМС.

Апробация работы. Основные материалы по всем разделам диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и совещаниях: Международной научно-технической конференции «Радиолокация, Навигация, Связь» (г. Воронеж, 2002, 2003); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники» (г. Таганрог, Дивноморское, 2002); Седьмой Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости «ЭМС-2002» (г.

Санкт-Петербург, 2002); Второй Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» (г. Самара, 2003); Пятом Международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии «ЭМС-2003» (г. Санкт-Петербург, 2003); Научной сессии Воронежского государственного университета (г. Воронеж, 2002,2003).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 106 листах машинописного текста и 32 иллюстрациях на 28 листах, списка литературы из 115 наименований на 16 листах. Объем диссертации составляет 147 листов.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертационной работы рассматриваются проблемы анализа и синтеза многокаскадного усилителя на основе полевого транзистора с затвором Шоттки. В настоящее время, точный анализ и синтез усилительных устройств, как правило, невозможны без применения ЭВМ. Поэтому, в настоящей работе предложен алгоритм исследования СВЧ усилителя, с использованием современных схемотехнических пакетов моделирования.

Поскольку правильный выбор модели транзистора во многом определяет точность всего усилительного устройства, поэтому основное внимание в данной главе диссертационной работы уделяется вопросам определения параметров нелинейной модели полевого транзистора. В работе предложена методика нахождения параметров полевого транзистора из его экспериментальных данных, с использованием пакета математического моделирования. В качестве данного пакета был использован пакет Safsyiods, Этот комплекс программ учитывает специфику устройств и приборов СВЧ диапазона и позволяет проводить I анализ, оптимизацию и расчет топологии элементов схемы.

В данной работе из более чем 20-ти разновидностей эквивалентной схе-^ мы полевого транзистора, известных из литературных источников, была выбрана модель Materka-Kacprzak, которая удовлетворительно описывает транзистор как в статическом, так и в динамическом режимах, а также является наиболее употребляемой в иностранной литературе.

В качестве экспериментальных исходных данных для предложенной методики нахождения параметров полевого транзистора наиболее удобно использовать его вольтамперные характеристики (ВАХ) и ¿^-параметры, снятые при

таких напряжениях смещения на затворе и стоке, при которых в дальнейшем и будет работать транзистор в составе усилителя.

На первом этапе определяются значения парамегров, фигурирующих в математическом описании статического режима работы транзистора. Для этого достаточно воспользоваться семейством выходных характеристик транзистора. Параметры модели определяются методом оптимизации наименьших квадратов, приближая исследуемые нелинейные зависимости к их экспериментальным значениям.

На втором этапе определяются значения параметров, фигурирующих в описании динамического режима работы прибора. В качестве исходных данных для этого выступают экспериментальные S-параметры. Для этого, с помощью пакета программ Serenade находятся серии значений параметров линеаризованной модели транзистора, в различных электрических режимах работы. Затем определяются функциональные зависимости нелинейных элементов схемы от управляющих напряжений. На последнем этапе, методом оптимизации наименьших квадратов определяются коэффициенты, участвующие в описании нелинейных элементов модели.

В работе рассчитаны параметры нелинейной модели для ряда отечественных и зарубежных полевых транзисторов. В качестве примера применения изложенного выше подхода и иллюстрации его точности, выбран наиболее сложный вариант сравнения расчетных и экспериментальных значений S-параметров GaAs полевого транзистора NE71300. Результаты моделирования представлены на рис. 1а,б, где приведено сравнение расчетных S-параметров и экспериментальных данных (•). Хорошее совпадение рассчитанных характеристик с экспериментальными результатами свидетельствует о возможности практического применения предложенной методики.

На основе полученной модели полевого транзистора была синтезирована модель многокаскадного усилителя, на его основе, для последующего аначиза его нелинейных характеристик.

Вторая глава диссертационной работы посвящена рассмотрению нелинейных явлений, возникающих в многокаскадных СВЧ усилителях. Для оценки нелинейных свойств усилителя были выбраны характеристики блокирования и интермодуляции, позволяющие практически полностью оценить усилитель в условиях действия помех. Эффект блокирования характеризовался коэффициентом блокирования Кбл:

рп

К^ = is£-, где Р"_г - мощность сигнала в присутствии помехи,

Рсиг- мощность сигнала в ее отсутствии.

Мощность помехи, приводящая к изменению Кбл на величину -1дБ была выбрана в качестве критерия, для определения верхней границы динамического диапазона по блокированию.

Интермодуляционный эффект на выходе усилителя характеризовался продуктом третьего порядка РЙНТ от двух помех на входе. Мощность помех на входе, при которых интермодуляционный продукт третьего порядка на выходе многокаскадного усилителя составляет -70дБм была выбрана в качестве критерия для определения верхней границы динамического диапазона по интермодуляционным искажениям.

Особенностью многокаскадного усилителя является то, что продукты нелинейности образуются во всех каскадах так, что в n-ом каскаде присутствует суперпозиция собственных продуктов нелинейности и продуктов, образовавшихся в предыдущих каскадах. Эти продукты имеют, вообще говоря, различные фазы, что может обусловить их полную или частичную компенсацию при определенном соотношении между параметрами каскадов такими, как коэффициенты усиления, коэффициенты нелинейности различных порядков, уровни входных сигналов и т.д. Возникает многопараметрическая задача оптимизации многокаскадного усилителя в интересах минимизации того или иного нелинейного эффекта, включающая оптимальное распределение качества между каскадами, выбор схем каскадов и типов нелинейных элементов. В работе рассмотрена задача оптимального распределению усиления между каскадами при условии, что общий коэффициент усиления задан и является величиной неизменной, т.е. уменьшение коэффициента первого каскада сопровождается увеличением коэффициентов последующих каскадов.

В процессе исследования было показано, что с ростом коэффициентов усиления начальных каскадов происходит монотонный рост уровня интермодуляционного продукта третьего порядка и коэффициента блокирования. Т.е. с точки зрения ослабления нелинейных искажений в многокаскадном усилителе целесообразно иметь, по возможности, минимум усиления в начальных каскадах, компенсируя потерю общего коэффициента усиления в конечных каскадах. Также показано, что разбиение одного каскада усиления на два и более, не дает выигрыша в отношении характеристик блокирования и интермодуляции.

Важной задачей при рассмотрении многокаскадного усилителя, является исследование влияния каскадности устройства на его нелинейные характеристики. На рис. 2 представлены амплитудные характеристики блокирования (а) и интермодуляции (б) многокаскадного усилителя с различным числом каскадов (номер кривой соответствует числу каскадов усилителя). Точками отмечены результаты, полученные экспериментально. Анализ показывает, что увеличение числа каскадов усилителя приводит к уменьшению значений параметров, характеризующих верхнюю границу динамического диапазона как по блокированию, так и по интермодуляции. Однако, в работе отмечено, что относительное изменение ВГДЦ по блокированию (Д) уменьшается с ростом числа каскадов (Д4<Дз...<Д0. Данный факт объясняется механизмом взаимодействия полезного сигнала и помехи в выходных каскадах усилителя, в результате которого полезный сигнал усиливается на фоне помех, уровень которых достигает насыщения.

Рис.2

При рассмотрении интермодуляционных характеристик многокаскадного усилителя было отмечено, что интермодуляционный продукт (ИП) третьего порядка на выходе n-го каскада образуется из трех составляющих:

1-я составляющая, образуется в п-1 каскаде, а затем усиливается в п-ом каскаде. Отметим, что в n-ом каскаде происходит не только усиление данного ИП, но и некоторое его уменьшение за счет эффекта блокирования помехами, сформировавшими его в первом каскаде.

2-я составляющая, образуется непосредственно в n-ом каскаде за счет нелинейного взаимодействия помех, с частотами fi' и f2.

3-я составляющая. образуется в n-ом каскаде в результате взаимодействия помехи с частотой f| и второй гармоники помехи частоты {2 за счет квадратичного члена переходной характеристики усилителя.

В настоящей работе, при расчете интермодуляционных характеристик многокаскадного усилителя исследовалась не только результирующий ИП третьего порядка, но и вклад каждой его составляющей. Было вьиснено, что при малых мощностях входных помех основной вклад в результирующий продукт вносит эффект интермодуляции с участием помех в последнем каскаде (2-я составляющая, кривая, отмеченная пунктиром на рис. 26). С ростом уровня помех на входе, происходит увеличение уровня остальных составляющих нелинейного взаимодействия (составляющие I и 3), в результате на выходе трехкаскадного усилителя из вклад в результирующий продукт третьего порядка сопоставим с вкладом составляющей 2.

Также в работе показано, что широко используемый иностранными специалистами для оценки линейности входных усилителей параметр IP (intercept point) в общепринятом виде не подходит для оценки многокаскадных усилителей по критерию интермодуляции. При применении данного показателя в качестве характеристики ЭМС необходимо использовать ее векторную величину.

Третья глава диссертационной работы посвящена различным аспектам нелинейного взаимодействия активной помехи и шумов в многокаскадном усилителе. В реальных условиях слабый сигнал усиливается на фоне шумов как внешних, поступающих на вход усилителя вместе с сигналом, так и собственных, образующихся в транзисторах усилителя. В связи с этим необходимо исследовать не только усиление сигнала, но и изменение шума в присутствии помехи. В данной работе, подобные исследования проведены для многокаскадного усилителя на полевом транзисторе.

Методика анализа нелинейного взаимодействия помехи и шума основана на методе функциональных рядов Вольтера. Особенностью анализа собственных шумов усилителя является то, что воздействие в виде сигнала подается на вход усили-

теля, а воздействие в виде источника шума находится в одной из ветвей схемы. Поэтому при расчете ядра первого порядка на частоте сигнала изображение входного воздействия должно стоять в правой части уравнения, описывающего соответствующую ветвь схемы. Ядра высших порядков находятся из ядер первого порядка, рассчитанных для разных точек включения генераторов воздействия.

Шумовые токи представляются случайным процессом, являющимся суперпозицией гармонических колебаний, амплитуда и фаза которых случайны.

Коэффициент подавления собственных шумов многокаскадного транзисторного усилителя будет зависеть от коэффициентов подавления паразитных шумов сопротивлений затвора и истока, коэффициента подавления совместных шумов затвора и стока в каждом каскаде и их весовых коэффициентов.

В работе проведен расчет коэффициентов изменения собственного шума всех источников, входящих в многокаскадный усилитель. Показано, что подавление сигнала источников собственного шума зависит от номера каскада, в который входит источник. Подавление шумовых сигналов начальных каскадов происходит в большей степени, чем сигналов соответствующих источников последующих каскадов.

При исследовании влияния числа каскадов на шумовые характеристики многокаскадного усилителя замечено, что с увеличением числа каскадов коэффициент подавления собственных шумов усилителя увеличивается. Также установлено, что помеха оказывает различное влияние на величину подавления собственного шума и полезного сигнала многокаскадного усилителя. Существующее различие в подавлении приводит к изменению отношения сигнал/шум усилителя в нелинейном режиме.

Чртвертая гцяия диссертационной работы посвящении разработке алгоритмов адаптивных регулировок для улучшения характеристик электромагнитной совместимости многокаскадных входных усилителей на полевых транзисторах.

Известно, что в диапазоне СВЧ избирательность ВЧ-тракта радиоприемного устройства (РПУ) гораздо ниже избирательности по основному каналу приема, так что ВЧ-тракт в целом, и усилитель в частности, подвержен действию внеполосных помех в весьма широкой полосе частот. Прием слабого сигнала в таких условиях требует специальных мер по повышению помехозащищенности РПУ. В связи с этим необходим поиск механизмов адаптации, для которых улучшение характеристик помехозащищенности РПУ не было бы связано с существенным ухудшением его основных функций. В качестве объекта адаптивного управления целесообразно

выбрать МШУ, поскольку именно его нелинейные свойства являются основным источником образования внеполосных каналов приема РПУ.

Исследования, проведенные в данной работе, показали, что параметрами и характеристиками электромагнитной совместимости исследуемого многокаскадного усилителя можно достаточно эффективно управлять с помощью изменения режима работы транзисторов, составляющих усилитель, по постоянному току.

В работе проведено исследование влияние напряжения на затворах и стоках транзисторов, из которых составлен многокаскадный усилитель на его характеристики помехозащищенности. Для этого используется алгоритм нахождения нелинейных характеристик многокаскадного усилителя, описанный во второй главе. В результате исследования установлено, что при изменении напряжения смещения на затворах транзисторов в сторону порогового значения расширяется динамический диапазон как по блокированию, так и по интермодуляции. Для исследованного многокаскадного усилителя измененный режим позволяет увеличить на 18дБ порог восприимчивости к помехе по блокированию и на 14дБ по интермодуляции. Изучая аналогичные характеристики блокирования и интермодуляции при изменении напряжения на стоках транзисторов замечено, что расширение ВГДЦ как по блокированию, так и по интермодуляции достигается при увеличении напряжения на стоках транзисторов. Однако такое увеличение имеет свой предел в виде теплового режима работы транзистора. Поэтому варьировать напряжение на стоках можно только в допустимом диапазоне его значений.

При адаптивном управлении характеристиками усилителя на основе полевого транзистора необходимо следить не только за параметрами, определяющими его верхнюю границу динамического диапазона, но и за изменениями величины его коэффициента шума, т.к. этот параметр определяет чувствительность РПУ. Адаптивное управление должно производиться в пределах приемлемых величин коэффициента шума. Поэтому в работе предлагается методика определения управляющих напряжений, удовлетворяющих сразу нескольким критериям. На основе предложенной методики найдены режимы работы транзисторов усилителя, обеспечивающие заданные значения коэффициента усиления и мощности интермодуляционного продукта третьего порядка. Значения уровней составляющих полезного сигнала и интермодуляции при различных управляющих напряжениях, найдены с помощью программы моделирования, и использованы для построения поверхностей коэффициента усиления и мощности интермодуляционного продукта (рис. За) с применением двумерной кубической сплайн-интерполяции. Набор управляющих напряжений, удовлетворяющий условиям на ИП 3-го порядка и Ку представлены, соответственно, замкнутыми областями 1 и 2 рисунка 36. В результате пересечения

данных областей находим совокупности управляющих напряжений, оптимальных с точки зрения ЭМС (область 3 рис. 36).

Проведенные исследования с целью нахождения оптимальных режимов работы многокаскадного усилителя в условиях действия интенсивных помех, позволили предположить возможность построения адаптивного входного модуля РПУ, у которого выбор режима может осуществляться в зависимости от конкретной электромагнитной обстановки. В работе предложены два варианта построения такого адаптивного устройства, которые зависят от рода помехи и ее воздействия на прием полезного сигнала. Автоматизированная реализация механизма адаптации РПУ предусматривает наличие устройства управления, которое в зависимости от характера помехи на входе РПУ по определенному алгоритму выдает сигналы на управление режимом усилителя.

В заключении приведены основные выводы и результаты:

1. Расширена область применения современных схемотехнических пакетов на анализ характеристик электромагнитной совместимости.

2. Рассмотрены вопросы оптимального распределения усиления между каскадами многокаскадного усилителя с целью минимизации его нелинейных характеристик. Показано, что для ослабления нелинейных эффектов в многокаскадном усилителе необходимо уменьшать коэффициент усиления начальных каскадов, компенсируя его увеличением усиления в последующих каскадах.

3. Показано влияние числа каскадов на нелинейные характеристики многокаскадного усилителя. В ходе проведенных исследований выяснено,

что при увеличении числа каскадов многокаскадного усилителя происходит уменьшение верхних границ динамического диапазона его нелинейных характеристик.

4. Подтвержден сложный характер образования интермодуляционного продукта третьего порядка в многокаскадном усилителе. При этом исследован вклад каждой составляющей в результирующий интермодуляционный продукт.

5. Рассчитаны зависимости изменения уровня собственных шумов на выходе многокаскадного усилителя от мощности входной помехи с учётом всех шумовых источников исследуемого многокаскадного усилителя. Проведён расчёт двухсигнального коэффициента шума многокаскадного усилителя.

6. Проанализировано влияние электрических режимов работы по постоянному току на нелинейные характеристики исследуемого многокаскадного усилителя. Даны рекомендации по изменению режима работы транзисторов для улучшения характеристик электромагнитной совместимости.

7. Разработана методика определения оптимальных, с точки зрения ЭМС, областей управляющих напряжений многокаскадного усилителя.

8. Рассмотрена возможность реализации адаптивного радиоприемного устройства с учетом многокаскадности входного усилителя.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Бобрешов A.M. Анализ нелинейных эффектов в многокаскадных СВЧ усилителях на полевых транзисторах / А.М. Бобрешов, А.М. Зверев // Материалы VIII международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация и связь", Воронеж, 2002. - Т. 3. - С. 2245 - 2251.

2. Алгазинов Э.К. Сравнительный анализ характеристик электромагнитной совместимости усилителей на полевых транзисторах с различным числом каскадов усиления / Э.К. Алгазинов, A.M. Бобрешов, А.М. Зверев // Труды VÜI международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники", Таганрог, 2002, ч. 2. - С. 106 -108.

3. Алгазинов Э.К. Адаптация режимов работы многокаскадных усилителей на полевых транзисторах / Э.К. Алгазинов, A.M. Бобрешов, A.M. Зверев // Материалы VIT российской, научно-технической конференции по электромагнитной совместимости "ЭМС-2002", С. Петербург, 2002. - С. 291 - 295.

4. Бобрешов A.M. Адаптация характеристик электромагнитной совместимости многокаскадных усилителей на полевых транзисторах / A.M. Бобрешов, A.M.

^Р1683*

Зверев, Ю.Н. Нестеренко // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2002. - т.5, №4. - С.71 - 75.

5. Аверина Л.И. Характеристики нелинейного взаимодействия помехи и шума в многокаскадном усилителе / Л.И. Аверина, A.M. Бобрешов, А.М. Зверев // Материалы IX международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация и связь", Воронеж, 2003. - Т. 1. - С. 452 - 453.

6. Бобрешов AM. Интермодуляционные искажения в многокаскадных СВЧ-усилителях / А.М. Бобрешов, А.М. Зверев // Материалы IX международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация и связь", Воронеж, 2003. - Т. 1.-С. 523-528.

7. Бобрешов А.М. Моделирование полевого СВЧ-транзистора в нелинейном режиме в схемотехнической среде Serenade для анализа характеристик электромагнитной совместимости входных многокаскадных усилителей / А.М. Бобрешов, А.М. Зверев, Ю.Н. Нестеренко // Изв. Вузов Электроника. - 2003. - №4. -С. 64 - 70.

8. Алгазинов Э.К. Повышение помехозащищенности радиоприемника путем адаптивной регулировки режима малощумящего входного усилителя / Э.К. Алгазинов, А.М. Бобрешов, А.М. Зверев. Ю.Н. Нестеренко // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2003. - т.6, № 2. - С. 11 -16.

9. Алгазинов Э.К. Многосигнальные и шумовые характеристики электромагнитной совместимости многокаскадных усилителей на полевых транзисторах / Э.К. Алгазинов, А.М. Бобрешов, А.М. Зверев // Материалы V международного симпозиума по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии "ЭМС-2003", С. Петербург, 2003.-С. 247 - 250.

Ю.Аверина Л.И. Влияние параметров нелинейной модели полевого транзистора Materka на ЭМС характеристики усилителя / Л.И. Аверина, Э.К. Алгазинов, А.М. Бобрешов, А.М. Зверев. Г.К. У сков Н Материалы V международного симпозиума по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии "ЭМС-2003", С. Петербург, 2003. - С. 244 - 247.

11. Алгазинов Э.К. Метод получения параметров нелинейной модели полевого СВЧ транзистора с помощью систем автоматизированного проектирования / Э.К. Алгазинов, А.М. Бобрешов, А.М. Зверев // Сборник тезисов докладов и сообщений П международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов», Самара. - 2003. - С. 356.

Заказ № 645 от 21.10 2003 г. Тираж 100 экз. Лаборатория оперативной полиграфии ВГУ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОКАСКАДНОГО ТРАНЗИСТОРНОГО СВЧ-УСИЛИТЕЛЯ С УЧЕТОМ ЕГО НЕЛИНЕЙНЫХ СВОЙСТВ.

1.1. Нелинейная физическая модель полевого транзистора.

1.2. Определение параметров модели полевого транзистора в схемотехнической среде Serenade из экспериментальных данных

1.3. Моделирование СВЧ усилителя.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ

МНОГОСИГНАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОКАСКАДНЫХ СВЧ-УСИЛИТЕЛЕЙ.

2.1. Математическое описание явления блокирования.

2.2. Математическое описание интермодуляционных искажений

2.3. Анализ характеристик блокирования и интермодуляции, возникающих в многокаскадных усилителях на полевых транзисторах.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ШУМОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОКАСКАДНЫХ СВЧ-УСИЛИТЕЛЕЙ

3.1. Основные источники возникновения шумов в полевых транзисторах.

3.2. Теоретический анализ усиления собственных шумов усилителя в присутствии интенсивной помехи в нелинейном режиме.

3.3. Характеристики нелинейного взаимодействия помехи и шума в многокаскадном усилителе.

ГЛАВА 4. ПОВЫШЕНИЕ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ РАДИОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА С УЧЕТОМ МНОГОКАСКАДНОСТИ ВХОДНОГО УСИЛИТЕЛЯ

4.1. Вопросы адаптивных регулировок РПУ.

4.2. Механизм адаптивного управления характеристиками ЭМС многокаскадного усилителя.

4.3. Влияние напряжения на затворе и стоке транзисторов на

ЭМС-характеристики многокаскадного транзисторного усилителя

4.4. Выбор оптимальных режимов работы многокаскадного усилителя при действии помех.

4.5. Реализация адаптивного приемника на основе многокаскадного усилителя.

Данная диссертационная работа посвящена развитию методов синтеза и анализа многокаскадных усилителей диапазона сверхвысоких частот (СВЧ), построенных на основе полевых транзисторов с затвором Шоттки (ПТШ). В работе предложены и исследованы методики определения параметров нелинейной модели ПТШ, по его экспериментальным характеристикам, с использованием современных программных пакетов, рассмотрены основные аспекты многосигнальных и шумовых характеристик в многокаскадных усилителях, предложены алгоритмы выбора управляющих напряжений для получения оптимальных режимов работы многокаскадных усилителей с точки зрения электромагнитной совместимости (ЭМС), а также алгоритмы построения адаптивного приемного устройства на основе многокаскадного усилителя.

Актуальность исследуемой проблемы

Исследования, проводимые в данной работе, неразрывно связаны с проблемами обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) и устойчивым функционированием радиоэлектронных средств (РЭС) в условиях действия помех [8, 11, 13-14, 21, 54]. Задача обеспечения ЭМС различных РЭС возникла как следствие научно-технического прогресса в радиотехнике, электронике и связи по следующим причинам:

- непрерывное возрастание общего числа РЭС как следствие электронизации народного хозяйства;

- недостаточное число свободных от помех радиоканалов во всех освоенных диапазонах;

- возрастание общего уровня помех от, главным образом, индустриальных источников;

- усложнение функций и состава РЭС;

- сосредоточение различных видов РЭС в ограниченном пространстве, например на самолетах, кораблях и т.д.;

- несовершенство технических характеристик РЭС, от которых зависит их ЭМС;

- миниатюризация аппаратуры, что в ряде случаев приводит к снижению энергии полезных сигналов и уменьшению отношения сигнал-помеха.

Постоянная тенденция к увеличению числа размещаемых радиосредств (радиолокационные станции, мобильные средства связи, системы радионавигации) на ограниченных площадях требует поиска путей увеличения динамического диапазона (ДД) радиоприемного устройства (РПУ). С этой точки зрения технологические возможности при производстве полупроводниковых элементов практически исчерпаны, поэтому актуальным становится поиск оптимальных способов адаптивного управления входными структурами, которые позволят реализовать возможность совместной работы большого количества РЭС в экстремальной ЭМО.

Анализ характеристик ЭМС различных РЭС, включая их экспериментальные исследования, привел к созданию инженерных методов расчета и научному обоснованию возможности совершенствования таких характеристик [24, 50 ,53, 58]. Решение проблемы ЭМС РЭС может быть осуществлено с одной стороны уменьшением побочных излучений передающих устройств, с другой стороны — снижением восприимчивости к помехам приемно-усилительных трактов.

Нелинейные искажения (НИ) сигналов, возникающие в прием-но-усилительных трактах оказывают существенное влияние на ряд важных показателей качества: точность воспроизведения сигналов, разрешающую и пропускную способность, помехозащищенность и т.д. Повышение линейности трактов способствует решению проблемы ЭМС РЭС.

Основные интересующие практику вопросы, связанные с НИ в РПУ, можно условно отнести к следующим направлениям;

- изучение природы НИ и сопутствующих физических процессов;

- создание методов проектирования трактов и отдельных каскадов с учетом критериев нелинейности;

- определение принципов построения трактов, а также соответствующих схемотехнических решений, обеспечивающих малые НИ.

Материалы, отражающие состояние в каждом из названных вопросов, как правило, содержатся в разрозненных публикациях в периодической печати или в виде разделов в отдельных книгах и имеют различный научный и технический уровень и зачастую не удовлетворяют требованиям разработчиков радиоприемной аппаратуры. Это можно объяснить рядом объективных причин. В частности, отсутствие универсальных процедур анализа нелинейных устройств приводит к необходимости разнообразных частных методов исследования НИ, что затрудняет их сопоставимость, возможность широкого распространения в практике и ряде случаев не обеспечивает достаточной точности.

Благодаря прогрессу в развитии вычислительной техники возрастает роль систем автоматизированного проектирования при решении различного рода схемотехнических задач, в том числе при нелинейном анализе электронных схем [77, 94-97]. По мере роста важности компьютерного анализа систем увеличивается число программ, предлагающих нелинейный схемотехнический анализ. Всего лишь несколько лет назад единственной возможностью нелинейного анализа была система SPICE и ее модификации. Сейчас пользователь имеет широкий выбор разнообразных пакетов, предлагающих анализ во временной области (Design Lab), а также методы гармонического баланса (Serenade, Voltaire XL) и рядов Вольтерра (Microwave Office). Каждый пакет имеет свои преимущества и недостатки, а следовательно и область применения, однако в целом можно сказать, что аналитический инструментарий, реализованный на базе компьютеров существенно упрощает процесс проектирования. По мере роста производительности микропроцессоров ставится задача не упрощения электронных схем, а достижения высокой точности соответствия модели с экспериментальными результатами.

В настоящее время широкое распространение во входных каскадах РПУ получили полевые транзисторы с затвором Шоттки (ПТШ). Этот тип приборов позволяет получить в усилителях достаточный коэффициент усиления, малый коэффициент шума и приемлемые нелинейные характеристики в широкой полосе частот.

Исследованию нелинейных характеристик входных СВЧ усилителей посвящено достаточное количество работ [6,34-35,4243,57,76], в которых исследовались одночастотные и многочастотные нелинейные характеристики, амплитудные и интермодуляционные характеристики. В качестве методов анализа нелинейных свойств в этих и подобных им публикациях использовались методы комплексных амплитуд, обобщенных рядов, гармонического баланса и функциональных рядов Вольтера. Однако, в большинстве этих работ, основное внимание уделялось только первым каскадам входных усилительных устройств, тогда как на практике известно, что реальные усилители являются многокаскадными и, следовательно, нелинейные характеристики таких усилителей могут значительно отличаться от характеристик, приведенных в данных работах. Поэтому в настоящей работе предприняты усилия по исследованию нелинейных характеристик именно многокаскадных входных усилителей на полевых транзисторах.

Таким образом, именно практическая потребность в решении перечисленных выше задач определяет актуальность темы диссертации и основными целями работы, являются:

1. Разработка метода синтеза и анализа нелинейной модели полевого транзистора с затвором Шоттки, с использованием современных схемотехнических пакетов моделирования для последующего исследования нелинейных характеристик многокаскадных усилителей на основе данной модели ПТШ.

2. Выработка методики, позволяющей адаптировать схемотехнические пакеты для анализа характеристик электромагнитной совместимости.

3. Сравнительный анализ характеристик электромагнитной совместимости входных усилителей с различным числом каскадов усиления.

4. Анализ характеристик нелинейного взаимодействия активной помехи и шума в многокаскадном усилителе.

5. Исследование влияния режимов работы многокаскадного СВЧ усилителя на значения коэффициентов, характеризующих его нелинейные и шумовые свойства.

6. Разработка методики оптимизации режима работы, исследуемого многокаскадного усилителя к заданной электромагнитной обстановке. •

7. Реализации адаптивного приемного устройства на основе исследуемого входного многокаскадного усилителя.

Научная новизна

В диссертационной работе проведено исследование нелинейных многосигнальных и шумовых характеристик многокаскадных входных усилителей на полевых транзисторах. Данное исследование базировалось на использовании нелинейной модели полевого транзистора с затвором Шоттки, параметры которой определялись на основе предложенной методики с использование современных схемотехнических пакетов математического моделирования. Представлен сравнительный анализ исследуемых нелинейных характеристик усилителей с различным числом каскадов усиления. Показано влияние каскадности усилительного устройства на его характеристики электромагнитной совместимости. Показано влияние режимов работы по постоянному току транзисторов на исследуемые нелинейные характеристики многокаскадного усилителя на его основе. Выявлены режимы, позволяющие увеличить значения верхних границ динамического диапазона по различным нелинейным эффектам. Разработан алгоритм адаптивного переключения режимов работы многокаскадного усилителя. Предложена методика построения адаптивного многокаскадного усилительного устройства.

Практическая ценность

Предложенные методики определения параметров нелинейной модели полевого транзистора могут найти применение при формировании полупроводниковых приборов. На основе проведенных исследований нелинейных характеристик многокаскадных усилителей получены результаты, которые представляют самостоятельный интерес и могут быть использованы при усовершенствовании многокаскадных усилительных устройств для работы в сложной электромагнитной обстановке. Полученные результаты используются в учебном и научно-исследовательском процессе кафедры электроники Воронежского государственного университета.

Краткое содержание работы.

В работе проведен анализ нелинейных многосигнальных и шумовых характеристик, возникающих во входных многокаскадных усилителях СВЧ диапазона на полевых транзисторах. Данный анализ базировался на нелинейной модели полевого транзистора, параметры которой определялись по методике, предложенной в данной работе. Анализ амплитудных и интермодуляционных характеристик производился с использованием современных радиотехнических пакетов математического моделирования. Для анализа шу мовых характеристик использовался математический пакет, разработанный на кафедре электроники ВГУ.

В первой главе диссертационной работы рассматриваются проблемы анализа и синтеза многокаскадного усилителя на основе полевого транзистора с затвором Шоттки. В настоящее время, точный анализ и синтез усилительных устройств, как правило, невозможны без применения ЭВМ. Поэтому, в настоящей работе предложен алгоритм исследования СВЧ усилителя, с использованием современных схемотехнических пакетов моделирования.

Поскольку правильный выбор модели транзистора во многом определяет точность всего усилительного устройства, поэтому основное внимание в данной главе диссертационной работы уделяется вопросам определения параметров нелинейной модели полевого транзистора. В работе предложена методика нахождения параметров полевого транзистора из его экспериментальных данных, с использованием пакета математического моделирования. В качестве данного пакета был использован пакет Serenade. Этот комплекс программ учитывает специфику устройств и приборов СВЧ диапазона и позволяет проводить анализ, оптимизацию и расчет топологии элементов схемы.

В данной работе из более чем 20-ти разновидностей эквивалентной схемы полевого транзистора, известных из литературных источников, была выбрана модель Materka-Kacprzak, которая удовлетворительно описывает транзистор как в статическом, так и в динамическом режимах, а также является наиболее употребляемой в иностранной литературе.

В качестве экспериментальных исходных данных для предложенной методики нахождения параметров полевого транзистора наиболее удобно использовать его вольтамперные характеристики (ВАХ) и ^-параметры, снятые при таких напряжениях смещения на затворе и стоке, при которых в дальнейшем и будет работать транзистор в составе усилителя.

На первом этапе определяются значения параметров, фигурирующих в математическом описании статического режима работы транзистора. Для этого достаточно воспользоваться семейством выходных характеристик транзистора. Параметры модели определяются методом оптимизации наименьших квадратов, приближая исследуемые нелинейные зависимости к их экспериментальным значениям.

На втором этапе определяются значения параметров, фигурирующих в описании динамического режима работы прибора. В качестве исходных данных для этого выступают экспериментальные S-параметры. Для этого, с помощью пакета программ Serenade находятся серии значений параметров линеаризованной модели транзистора, в различных электрических режимах работы. Затем определяются функциональные зависимости нелинейных элементов схемы от управляющих напряжений. На последнем этапе, методом оптимизации наименьших квадратов определяются коэффициенты, участвующие в описании нелинейных элементов модели.

В качестве примера применения данной методики в работе продемонстрировано нахождение параметров нелинейной модели одного из типов отечественного полевого транзистора. При сопоставлении соответствующих характеристик полученной модели и экспериментальных данных получено их удовлетворительное соответствие, что говорит о возможности применения данного подхода на практике.

Однако, знание только модели транзистора недостаточно, чтобы рассчитывать и анализировать работу СВЧ-усилителя на основе этого транзистора. Для этого необходимо знать модель усилительного каскада в целом. Модель транзисторного каскада или усилителя в целом также может быть сформирована с помощью пакета программ Serenade. При определении значений параметров усилительного каскада необходимо задать режим работы транзистора или усилителя) по постоянному току. Обычно, для малошумящих усилителей, он задается из компромисса между максимумом коэффициента усиления и минимумом коэффициента шума. Перед нами не стояла задача синтеза моделей согласующих цепей; их вид нам был известен, исходя из конструкции исследуемого усилителя. Модель одиночного каскада исследуемого СВЧ усилителя, состоит из модели транзистора и моделей согласующих цепей. Значения параметров моделей согласующих цепей определялись с помощью программы-оптимизатора данного пакета методом многопараметрической оптимизации, приближая теоретически рассчитанную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) усилителя к заранее заданной. Критериями оптимизации при определении параметров элементов модели одиночного каскада усилителя на полевом транзисторе являлись:

- центральная частота: 3 ГГц;

- полоса частот: 1,2 ГГц;

- минимальный коэффициент усиления: 9 дБ/каскад.

Необходимо отметить, что при этом изменялись только параметры согласующих цепей, значения же параметров модели транзистора считались заданными и оставались постоянными.

Многокаскадный усилитель представляется в виде последовательного соединения одиночных каскадов. При таком построении многокаскадного усилителя транзистор с включенными на его входе и выходе согласующими цепями оказывается нагруженным на входное сопротивление выравнивающей цепи, мало отличающееся от стандартного. Поэтому приближенно рассчитать коэффициент усиления многокаскадного усилителя (АЧХ) можно, перемножив выравненные коэффициенты усилителя отдельных каскадов.

Таким образом, в данной главе приведена методика нахождения параметров нелинейной модели полевого транзистора с затвором Шоттки, показана возможность применения современных схемотехнических пакетов для синтеза и последующего анализа многокаскадных входных полупроводниковых усилительных структур с точки их нелинейных многосигнальных и шумовых свойств.

Вторая глава диссертационной работы посвящена рассмотрению нелинейных явлений, возникающих в многокаскадных СВЧ усилителях. Для оценки нелинейных свойств усилителя были выбраны характеристики блокирования и интермодуляции, позволяющие практически полностью оценить усилитель в условиях действия помех. Эффект блокирования характеризовался коэффициентом блокирования КбЛ:

К6 = где Р"иг - мощность сигнала в присутствии помехи,

РсиГ

Рсиг- мощность сигнала в ее отсутствии.

Мощность помехи, приводящая к изменению Кбл на величину -1дБ была выбрана в качестве критерия, для определения верхней границы динамического диапазона по блокированию.

Интермодуляционный эффект на выходе усилителя характеризовался продуктом третьего порядка Ринт от двух помех на входе. Мощность помех на входе, при которых интермодуляционный продукт третьего порядка на выходе многокаскадного усилителя составляет -70дБм была выбрана в качестве критерия для определения верхней границы динамического диапазона по интермодуляционным искажениям.

Особенностью многокаскадного усилителя является то, что продукты нелинейности образуются во всех каскадах так, что в п-ом каскаде присутствует суперпозиция собственных продуктов нелинейности и продуктов, образовавшихся в предыдущих каскадах. Эти продукты имеют, вообще говоря, различные фазы, что может обусловить их полную или частичную компенсацию при определенном соотношении между параметрами каскадов такими, как коэффициенты усиления, коэффициенты нелинейности различных порядков, уровни входных сигналов и т.д. Возникает многопараметрическая задача оптимизации многокаскадного усилителя в интересах минимизации того или иного нелинейного эффекта, включающая оптимальное распределение качества между каскадами, выбор схем каскадов и типов нелинейных элементов. В работе рассмотрена задача оптимального распределению усиления между каскадами при условии, что общий коэффициент усиления задан и является величиной неизменной, т.е. уменьшение коэффициента первого каскада сопровождается увеличением коэффициентов последующих каскадов.

В процессе исследования было показано, что с ростом коэффициентов усиления начальных каскадов происходит монотонный рост уровня интермодуляционного продукта третьего порядка и коэффициента блокирования. Т.е. с точки зрения ослабления нелинейных искажений в многокаскадном усилителе целесообразно иметь, по возможности, минимум усиления в начальных каскадах, компенсируя потерю общего коэффициента усиления в конечных каскадах. Также показано, что разбиение одного каскада усиления на два и более, не дает выигрыша в отношении характеристик блокирования и интермодуляции.

Важной задачей при рассмотрении многокаскадного усилителя, является исследование влияния каскадности устройства на его нелинейные характеристики. Анализ показывает, что увеличение числа каскадов усилителя приводит к уменьшению значений параметров, характеризующих верхнюю границу динамического диапазона по блокированию. Однако, в работе отмечено, что относительное изменение ВГДД по блокированию уменьшается с ростом числа каскадов. Данный факт объясняется механизмом взаимодействия полезного сигнала и помехи в выходных каскадах усилителя, в результате которого полезный сигнал усиливается на фоне помех, уровень которых достигает насыщения.

При рассмотрении интермодуляционных характеристик многокаскадного усилителя было отмечено, что интермодуляционный продукт (ИП) третьего порядка на выходе п-го каскада образуется из трех составляющих:

1-я составляющая, образуется в п-1 каскаде, а затем усиливается в п-ом каскаде. Отметим, что в п-ом каскаде происходит не только усиление данного ИП, но и некоторое его уменьшение за счет эффекта блокирования помехами, сформировавшими его в п-1 каскаде.

2-я составляющая, образуется непосредственно в п-ом каскаде за счет нелинейного взаимодействия помех, с частотами ^ и f2.

3-я составляющая, образуется в п-ом каскаде в результате взаимодействия помехи с частотой ^ и второй гармоники помехи частоты {2, в случае если она попадает в полосу усиления, за счет квадратичного члена переходной характеристики усилителя.

Поэтому, в данной работе, при расчете интермодуляционных характеристик многокаскадного усилителя исследовалась не только результирующий ИП третьего порядка, но и вклад каждой его составляющей. Было выяснено, что при малых мощностях входных помех основной вклад в результирующий продукт вносит эффект интермодуляции с участием помех в последнем каскаде (составляющая 2). С ростом уровня помех на входе, происходит увеличение уровня остальных составляющих нелинейного взаимодействия (составляющие 1 и 3), в результате на выходе трехкаскадного усилителя их вклад в результирующий продукт третьего порядка сопоставим с вкладом составляющей 2.

Также в работе показано, что широко используемый иностранными специалистами для оценки линейности входных усилителей параметр IP (intercept point) в общепринятом виде не подходит для оценки многокаскадных усилителей по критерию интермодуляции. При применении данного показателя в качестве характеристики ЭМС необходимо использовать ее векторную величину. 1

Третья глава диссертационной работы посвящена различным аспектам нелинейного взаимодействия активной помехи и шумов в многокаскадном усилителе. В реальных условиях слабый сигнал усиливается на фоне шумов как внешних, поступающих на вход усилителя вместе с сигналом, так и собственных, образующихся в транзисторах усилителя. В связи с этим необходимо исследовать не только усиление сигнала, но и изменение шума в присутствии помехи. В данной работе, подобные исследования проведены для многокаскадного усилителя на полевом транзисторе.

Методика анализа нелинейного взаимодействия помехи и шума основана на методе функциональных рядов Вольтера. Особенностью анализа собственных шумов усилителя является то, что воздействие в виде сигнала подается на вход усилителя, а воздействие в виде источника шума находится в одной из ветвей схемы. Поэтому при расчете ядра первого порядка на частоте сигнала изображение входного воздействия должно стоять в правой части уравнения, описывающего соответствующую ветвь схемы. Ядра высших порядков находятся из ядер первого порядка, рассчитанных для разных точек включения генераторов воздействия.

Шумовые токи представляются случайным процессом, являющимся суперпозицией гармонических колебаний, амплитуда и фаза которых случайны.

Коэффициент подавления собственных шумов многокаскадного транзисторного усилителя будет зависеть от коэффициентов подавления паразитных шумов сопротивлений затвора и истока, коэффициента подавления совместных шумов затвора и стока в каждом каскаде и их весовых коэффициентов.

В работе проведен расчет коэффициентов изменения собственного шума всех источников, входящих в многокаскадный усилитель. Показано, что подавление сигнала источников собственного шума зависит от номера каскада, в который входит источник. Подавление шумовых сигналов начальных каскадов происходит в большей степени, чем сигналов соответствующих источников последующих каскадов.

При исследовании влияния числа каскадов на шумовые характеристики многокаскадного усилителя замечено, что с увеличением числа каскадов коэффициент подавления собственных шумов усилителя увеличивается. Также установлено, что помеха оказывает различное влияние на величину подавления собственного шума и полезного сигнала многокаскадного усилителя. Существующее различие в подавлении приводит к изменению отношения сигнал/шум усилителя в нелинейном режиме.

Четвертая глава диссертационной работы посвящении разработке алгоритмов адаптивных регулировок для улучшения характеристик электромагнитной совместимости многокаскадных входных усилителей на полевых транзисторах.

Известно, что в диапазоне СВЧ избирательность ВЧ-тракта радиоприемного устройства (РПУ) гораздо ниже избирательности по основному каналу приема, так что ВЧ-тракт в целом, и усилитель в частности, подвержен действию внеполосных помех в весьма широкой полосе частот. Прием слабого сигнала в таких условиях требует специальных мер по повышению помехозащищенности РПУ. В связи с этим необходим поиск механизмов адаптации, для которых улучшение характеристик помехозащищенности РПУ не было бы связано с существенным ухудшением его основных функций. В качестве объекта адаптивного управления целесообразно выбрать МШУ, поскольку именно его нелинейные свойства являются основным источником образования внеполосных каналов приема РПУ.

Исследования, проведенные в данной работе, показали, что параметрами и характеристиками электромагнитной совместимости исследуемого многокаскадного усилителя можно достаточно эффективно управлять с помощью изменения режима работы транзисторов, составляющих усилитель, по постоянному току.

В работе проведено исследование влияние напряжения на затворах и стоках транзисторов, из которых составлен многокаскадный усилитель на его характеристики помехозащищенности. Для этого используется алгоритм нахождения нелинейных характеристик многокаскадного усилителя, описанный во второй главе. В результате исследования установлено, что при изменении напряжения смещения на затворах транзисторов в сторону порогового значения расширяется динамический диапазон как по блокированию, так и по интермодуляции. Для исследованного многокаскадного усилителя измененный режим позволяет увеличить на 18дБ порог восприимчивости к помехе по блокированию и на 14дБ по интермодуляции. Изучая аналогичные характеристики блокирования и интермодуляции при изменении напряжения на стоках транзисторов замечено, что расширение ВГДД как по блокированию, так и по интермодуляции достигается при увеличении напряжения на стоках транзисторов. Однако такое увеличение имеет свой предел в виде теплового режима работы транзистора. Поэтому варьировать напряжение на стоках можно только в допустимом диапазоне его значений.

При адаптивном управлении характеристиками усилителя на основе полевого транзистора необходимо следить не только за параметрами, определяющими его нелинейные свойства, но и за изменением его односигнальных характеристик, таких как коэффициенты усиления и шума.'Адаптивное управление должно производиться в пределах приемлемых величин изменения данных. Поэтому в работе предлагается методика определения управляющих напряжений, удовлетворяющих сразу нескольким критериям. На основе предложенной методики найдены режимы работы транзисторов усилителя, обеспечивающие заданные значения коэффициента усиления и мощности интермодуляционного продукта третьего порядка. Значения уровней составляющих полезного сигнала и интермодуляции при различных управляющих напряжениях, найдены с помощью программы моделирования, и использованы для построения поверхностей коэффициента усиления и мощности интермодуляционного продукта с применением двумерной кубической сплайн-интерполяции. В результате были получены области пересечения управляющих напряжений, оптимальных с точки зрения ЭМС.

Проведенные исследования с целью нахождения оптимальных режимов работы многокаскадного усилителя в условиях действия интенсивных помех, позволили предположить возможность построения адаптивного входного модуля РПУ, у которого выбор режима может осуществляться в зависимости от конкретной электромагнитной обстановки. В работе предложены два варианта построения такого адаптивного устройства, которые зависят от рода помехи и ее воздействия на прием полезного сигнала. Автоматизированная реализация механизма адаптации РПУ предусматривает наличие устройства управления, которое в зависимости от характера помехи на входе РПУ по определенному алгоритму выдает сигналы на управление режимом усилителя.

В заключении приведены основные выводы и результаты.

Основными положениями, выносимыми на защиту диссертации, являются:

- расширение области применения современных схемотехнических программ на анализ характеристик электромагнитной совместимости;

- результаты сравнительного анализа нелинейных явлений в многокаскадных входных усилителях диапазона СВЧ;

- результаты нелинейного взаимодействия собственных шумов и монохроматической помехи в многокаскадных усилителях на полевых транзисторах;

- результаты анализа влияния электрических режимов работы по постоянному току многокаскадного усилителя на его характеристики электромагнитной совместимости;

- методика определения оптимальных электрических режимов работы многокаскадного усилителя, с точки зрения электромагнитной совместимости;

- алгоритм адаптивного управления входного модуля РПУ с целью улучшения характеристик ЭМС.

Апробация работы. Основные материалы по всем разделам диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и совещаниях: Международной научно-технической конференции «Радиолокация, Навигация, Связь» (г. Воронеж, 2002, 2003); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники» (г. Таганрог, Дивноморское, 2002); Седьмой Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости «ЭМС

2002» (г. Санкт-Петербург, 2002); Второй Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» (г. Самара, 2003); Пятом Международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии «ЭМС-2003» (г. Санкт-Петербург, 2003); Научной сессии Воронежского государственного университета (г. Воронеж, 2002, 2003).

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 11 печатных работах [105-115].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 106 листах машинописного текста и 32 иллюстрациях на 28 листах, списка литературы из 115 наименований на 16 листах. Объем диссертации составляет 147 листов.

Выводы:

1. Проанализировано влияние электрических режимов работы по постоянному току транзисторов на нелинейные характеристики исследуемого многокаскадного усилителя. Показано, что увеличение, по абсолютной величине, напряжения на затворах транзисторов приводит значительному увеличению порога восприимчивости многокаскадного усилителя к помехам по характеристикам блокирования и интермодуляции. Изменение напряжения на стоках транзисторов не оказывает существенного влияния на нелинейные характеристики многокаскадного усилителя. Даны рекомендации по изменению режима работы транзисторов для улучшения характеристик электромагнитной совместимости многокаскадного усилителя.

2. Предложена методика выбора оптимальных электрических режимов работы многокаскадного усилителя в условиях сложной электромагнитной обстановки.

3. В работе рассмотрена возможность реализации адаптивного радиоприемного устройства с учетом многокаскадности входного усилителя, которая предусматривает наличие устройства управления, которое на входе получает информацию о помехе, а на выходе по определенному алгоритму выдает сигналы на управление режимом МШУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Расширена область применения современных схемотехнических пакетов на анализ характеристик электромагнитной совместимости.

2. Рассмотрены вопросы оптимального распределения усиления между каскадами многокаскадного усилителя с целью минимизации его нелинейных характеристик. Показано, что для ослабления нелинейных эффектов в многокаскадном усилителе необходимо уменьшать коэффициент усиления начальных каскадов, компенсируя его увеличением усиления в последующих каскадах.

3. Показано влияние числа каскадов на нелинейные характеристики многокаскадного усилителя. В ходе проведенных исследований выяснено, что при увеличении числа каскадов многокаскадного усилителя происходит уменьшение верхних границ динамического диапазона его нелинейных характеристик.

4. Подтвержден сложный характер образования интермодуляционного продукта третьего порядка в многокаскадном усилителе. При этом исследован вклад каждой составляющей в результирующий интермодуляционный продукт.

5. Рассчитаны зависимости изменения уровня собственных шумов на выходе многокаскадного усилителя от мощности входной помехи с учётом всех шумовых источников исследуемого многокаскадного усилителя. Проведён расчёт двухсигнального коэффициента шума многокаскадного усилителя.

6. Проанализировано влияние электрических режимов работы по постоянному току на нелинейные характеристики исследуемого многокаскадного усилителя. Даны рекомендации по изменению режима работы транзисторов для улучшения характеристик электромагнитной совместимости.

7. Разработана методика определения оптимальных, с точки зрения ЭМС, областей управляющих напряжений многокаскадного усилителя.

8. Рассмотрена возможность реализации адаптивного радиоприемного устройства с учетом многокаскадности входного усилителя.

1. Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ / Н.З. Шварц -М.: Сов. Радио, 1980. 368с.

2. Materka A. Computer calculation of large-signal GaAs FET amplifier characteristics / A. Materka, T. Kacprzak // IEEE Transactions on Microwave Theory Tech., Vol. MTT-33, 1985, No. 2. PP. 129 - 135.

3. Копаенко В.К. Эквивалентная схема ПТШ для расчёта нелинейных СВЧ-устройств / В.К. Копаенко, В.А. Романюк // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника, 1987, № 1. С.47 - 50.

4. Curtice W.R. A MESFET Model for Use in the Design of GaAs Integrated Circuits / W.R. Curtice // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1980, Vol. 28, No. 5. PP. 448 - 456.

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

6. Алгазинов Э.К. Определение параметров моделей на примере полевого транзистора / Э.К. Алгазинов, A.M. Бобрешов, О.А. Иркутский // Изв. Вузов. Электроника, 1999, №6. С. 35 - 40.

7. Шварц Н.З. Усилители СВЧ на полевых транзисторах / Н.З. Шварц М.: Радио и связь, 1987. - 200с.

8. Голубев В.Н. Эффективная избирательность радиоприёмных устройств / В.Н. Голубев М.: Связь, 1978. - 144с.

9. Шапиро Д.Н. Расчет каскадов транзисторных радиоприемников / Д.Н. Шапиро Л.: Энергия, 1968. - 351с.

10. Ю.Николаенко Н.С. Синтез транзисторных усилителей и фильтров / Н.С. Николаенко Л.: Энергия, 1970. - 239с.

11. П.Князев А.Д. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств / А.Д. Князев М.: Радио и связь, 1984. - 336с.

12. ГОСТ29180-91 Совместимость технических средств электромагнитная Приборы СВЧ. Усилители малошумящие. Параметры и характеристики. Методы измерений.

13. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем / Под ред. Н.М. Царькова М.: Радио и связь, 1985. — 272с.

14. Уайт Д. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи / Д. Уайт; Пер. с англ. М.: Сов. радио, 1977. - 348с.

15. Шварцман А.Р. Использование интермодуляционного параметра для оценки нелинейности входных цепей радиоприемников/ А.Р. Шварцман // Радиотехника, 1997, №5. С. 28 — 30.

16. Цыкин Г.С. Усилители электрических сигналов / Г.С. Цыкин -М.: Энергия, 1969. 384с.

17. Ван дер Зил А. Шум. Источники. Описание. Измерение / А. Ван дер Зил; Пер. с англ. М.: Сов.радио, 1973. - 225с.

18. Pucel R. Signal and Noise Properties of GaAs Microwave Field-effect Transistors / R. Pucel, H. Haus, H. Statz // Advances in Electronics and Electron Physics, 1975, v.38. PP. 195 - 265.

19. Baechtold W. Noise Behavior of GaAs Field-effect Transistors with Short Gate Length / W. Baechtold // IEEE Trans., 1972, v.ED-19, N 5. PP. 674 - 680.

20. Данилин B.H. Аналоговые полупроводниковые интегральные схемы СВЧ / B.H. Данилин, А.И. Кушниренко, Г.В. Петров М.: Радио и связь, 1985. - 191с.

21. Алгазинов Э.К. Входные усилители СВЧ в свете требований электромагнитной совместимости / Э.К. Алгазинов, В.И. Мноян // Радиотехника, 1985, № 8. С. 3 - 13.

22. Ахманов С.А. Введение в статистическую радиофизику и оптику / С.А. Ахманов, Ю.Е. Дьяков, А.С. Чиркин М.: Наука, 1981. - 640с.

23. Алгазинов Э.К. Теоретический анализ усиления в ЛБВ многочастотного сигнала на фоне шумов / Э.К. Алгазинов, A.M. Бобрешов // Изв. Вузов. Радиоэлектроника, 1981, № 12. — С. 3 9.

24. Богданович Б.М. Нелинейные искажения в приёмно-усилительных устройствах / Б.М. Богданович М.: Связь, 1980. — 280с.

25. Алгазинов Э.К. Изменение шумов в усилителе на полевом транзисторе в нелинейном режиме / Э.К. Алгазинов, Л.И. Аверина, A.M. Бобрешов // Радиотехника и электроника, 1996, т. 41, №11. С. 1386 - 1389.

26. Алгазинов Э.К. Характеристики блокирования входного СВЧ-усилителя на двухзатворном полевом транзисторе / Э.К. Алгазинов, A.M. Бобрешов, М.А. Кравец // Изв. Вузов Радиоэлектроника, 1999, №4. С. 70 - 73.

27. Репин В.Г. Статистический синтез при априорной неопределённости и адаптации информационных систем / В.Г. Репин, Г.П. Тар-таковский М.: Сов.радио, 1977, — 432с.

28. Алгазинов Э.К. Оптимизация двухсекционного ЛБВ усилителя ву многочастотном режиме / Э.К. Алгазинов, A.M. Бобрешов // В кн.: X Всесоюзная научная конференция "Электроника СВЧ". Тез. докл., Минск, 1983. С. 285.

29. Алгазинов Э.К. Нелинейные искажения в смесителе при различных режимах работы / Э.К. Алгазинов, A.M. Бобрешов, O.A. Иркутский // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника, 2000, т. 43, №3. С. 64 - 69.

30. Малевич И.Ю. Оценка интермодуляционных параметров высоколинейных приемно-усилительных трактов// Радиотехника. 1995. -№6. - С.19-21.

31. Золотников Е.А. Экспериментальное исследование помехозащищенности параметрического усилителя для диапазона 4 ГГц / Е.А. Золотников, О.Г. Желдаков // Электросвязь, 1978, №10. с. 53 - 58.

32. Crosmun A.M. Minimization of Intermodulation Distortion in GaAs MESFET Small-Signal Amplifiers / A. M. Crosmun, S. A. Maas // IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 1989, vol.37, №9. PP. 1411-1416.

33. Parker A.E. Intermodulation nulling in GaAs MESFETs / A.E. Parker, J.B. Scot // IEEE Electron. Lett., 1993, vol. 29, №22. PP. 1961 - 1962.

34. Маас С. Нелинейный анализ в СВЧ проектировании / С. Маас // Инженерная микроэлектроника, 1998, №2. — С.30 — 34.

35. Rodriguez-Tellez J. Comparison of Nonlinear MESFET Models for Wideband Circuit Design / J. Rodriguez-Tellez, Al-Daas, K.A. Mezher // IEEE Trans. ED, Vol. 41, №3, 1994. PP. 288 - 293.

36. Толстой А.И. Шумовые свойства многокаскадных СВЧ усилителей / А.И. Толстой // Электросвязь, 1978, №10. с. 58 - 61.

37. Князев А.Д. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости / А.Д. Князев, JI.H. Кечиев, Б.В. Петров М.: Радио и связь, 1989. - 223с.

38. Крейнгель Н.С. Шумовые параметры радиоприемных устройств / Н.С. Крейнгель JI.: Энергия, 1969. - 168с.

39. Rudolph M. Direct Extraction of FET Noise Models From Noise Figure Measurements / M. Rudolph, R. Doerner, P. Heymann, L. Klapproth, G. Bock // IEEE Trans. Microwave Theory Tech, 2002, vol. 50, №2. PP. 461 - 464.

40. Rached H. Multitone Power and Intermodulation Load-Pull Characterization of Microwave Transistors Suitable for Linear SSPA's Design / H. Rached, F. Beauregard, F. Ghannouchi // IEEE Trans. Microwave Theory Tech, 1997, vol. 45, №7. PP. 1093 - 1099.

41. Santamaría I. A Nonlinear MESFET Model for Intermodulation Analysis Using a Generalized Radial Basis Function Network / I. Santamaría, M. Lázaro, С. Pantaleón, J. García, A. Tazón, A. Mediavilla // Neurocomputing, 1999, vol. 25. PP. 1 - 18.

42. Богачев B.M. Машинно-ориентированный анализ периодических режимов в нелинейных цепях с помощью спектральных рядов Воль-терра-Пикара / В.М. Богачев, А.Д. Сазонов // Радиотехника, 1988, №4. С. 92 - 94.

43. Bandler J.W. Efficient Large-Signal FET Parameter Extraction Using Harmonics / J.W. Bandler, Q.-J. Zhang, S. Ye, S.H. Chen // IEEE Trans. Microwave Theory Tech, 1989, vol. 37, №12. PP. 2099 - 2108.

44. Passiopoulos G. Effect of Bias and Load on MESFET Nonlinear Characteristics / G. Passiopoulos, D.R. Webster, A.E. Parker, D.G. Haigh, Robertson I.D. // Electronics Letters, 1996, vol. 32, №8. PP. 741 - 742.

45. Курушин А. А. Шумовые свойства СВЧ транзисторов / А.А. Ку-рушин, В.Б. Текшев / Электросвязь, 1982, №2. С.57 - 60.

46. Автоматизированное проектирование устройств СВЧ / Под ред. В. В. Никольского — М.: Радио и связь, 1982. — 272 с.

47. Букингем М. Шумы в электронных приборах и системах / М. Бу-кингем М.: Мир, 1986. - 398с.

48. Ott Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах / Г. Ott М.: Мир, 1979. - 3 17с.

49. Алгазинов Э.К. Шумовые свойства усилителя на НЕМТ-транзисторе в нелинейном режиме / Э.К. Алгазинов, A.M. Бобре-шов, Л.И. Аверина, А.И. Лопатин // Изв. ВУЗов. Электроника, 2000, №6. С. 21 - 25.

50. Лабутин В.К. О применении адаптивных регулировок в радиоприемных устройствах / В.К. Лабутин // Вопросы радиоэлектроники, 1966, Вып. 32. С. 3 - 18.

51. Бокк О.Ф. Динамический диапазон транзисторных каскадов радиоприемных устройств / О.Ф. Бокк, Э.К. Грибов, В.П. Чернолихова / Радиотехника, 1974, т. 29, № 11.- С. 70 77.

52. Грибов Э.Б. Нелинейные явления в приемопередающем тракте аппаратуры связи на транзисторах / Э.Б. Грибов М.: Связь, 1971. -264с.

53. Дмитриев В.Д. Анализ и расчет СВЧ усилителей на ПТШ по нелинейным критериям / В.Д. Дмитриев, А.И. Брунев, В.М. Коротаев // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника, 1988, № 7. С. 68 - 71.

54. Моругин С.JI. Расчет нелинейных многочастотных режимов на биполярных транзисторах / C.JI. Моругин, М.В. Ширяев // Радиотехника, 1988, №7. С. 22 - 23.

55. Ляпунов В.Г. Интермодуляционные искажения в СВЧ усилителях на биполярных транзисторах / В.Г. Ляпунов, Л.А. Могилевская, Ю.Л. Хотунцев // Радиотехника, 1988, №9. С. 35 - 36.

56. Ледовская В.И. Оптимизация динамического диапазона по интермодуляции третьего порядка / В.И. Ледовская, В.Ф. Шульгин // Радиотехника, 1985, №2. С. 30 - 32.

57. Исакович H.H. Структурная модель усилительных и параметрических трактов радиоприемных устройств / H.H. Исакович // Радиотехника, 1999, №1. С. 30 - 33.

58. Малевич И.Ю. Линеаризация характеристик усилительных трактов / И.Ю. Малевич // Радиотехника, 1995, №1-2. С. 27 - 29.

59. Мымрикова H.H. Оптимальная структура многокаскадных усилителей для компенсации искажений сигнала / H.H. Мымрикова, Ю.П. Сбитнев // Международный симпозиум по электромагнитной совместимости, Санкт-Петербург, 1993. С. 451 - 454.

60. Гринберг Г.С. Моделирование на ЭВМ нелинейных устройств на ПТШ / Г.С. Гринберг, Л.Я. Могилевская, Ю.Л. Хотунцев // Радиотехника и электроника, 1995, т. 40, Вып. 3. С. 498 - 502.

61. Брук Ю.М. Многокаскадные усилители с максимальной чувствительностью и линейностью / Ю.М. Брук, В.В. Захаренко // Радиотехника, 1990, №5. С. 99 - 100.

62. Богданович Б.М. Радиоприемные устройства с большим динамическим диапазоном / Б.М. Богданович М.: Радио и связь, 1984. — 176с.

63. Малевич И.Ю. Метод оптимизации параметров предусилителей высокочастотных трактов с контролируемыми характеристиками динамического диапазона / И.Ю. Малевич // Радиоэлектроника, 1998, №10. С. 77 - 80.

64. Плигин С.Г. Расчет многокаскадных СВЧ устройств с заданным динамическим диапазоном / С.Г. Плигин, В.Б. Текшев // Полупроводниковая электроника в технике связи, 1986, вып. 26. С. 62 - 71.

65. Norton D.E. The cascading of high dynamic range amplifiers / D.E. Norton // Microwave Journal, 1973, №6. PP. 57-71.

66. Артеменков A.B. Формализованная модель полевого транзистора и комплекс программ автоматического расчета параметров / A.B. Артеменков // Изв. ВУЗов СССР. Радиоэлектроника, 1987, т. 30, №6. С. 57 - 63.

67. Жигалов И.Е. Автоматизированное функционально схемотехническое моделирование нелинейных устройств / И.Е. Жигалов // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника, 1997, т. 40, №1. - С. 23 - 32.

68. Gilmore R.J. Circuit design to reduce third order intermodulation distortion in FET amplifiers / R.J. Gilmore, R. Kiehne, F.J. Rosenbaum // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest, 1985, N.Y. PP. 413 -416.

69. Левинзон Ф.А. Повышение динамического диапазона измерения сигнала в системах адаптивной компенсации помех / Ф.А. Левин-зон, М.Е.Герценштейн // Радиотехника, 1985, №11. С. 89 - 91.

70. Малевич И.Ю. Проектирование высоколинейных усилительных трактов с последовательной структурой / И.Ю. Малевич // Радиотехника, 1999, №1. С. 91 - 93.

71. Антоненко В.В. Оптимизация характеристик ЭМС транзисторных каскадов выбором режимов работы транзистора / В.В. Антоненко, П.Я. Ксензенко, В.В. Луговский, Ю.Н. Романенко // Твердотельная электроника сверхвысоких частот, 1990, №3. С. 17 - 20.

72. Minasian R.A. Intermodulation distortion analysis of MESFET amplifiers using the Volterra series representation / R.A. Minasian / IEEE Trans. Microwave Theory Tech, 1980, №28. PP. 1 - 8.

73. Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. Вып.2. Модели компонентов аналоговых устройств / В.Д. Разевиг М.: Радио и связь, 1992. - 65с.

74. Влах И. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем / И. Влах, К. Сингхал; Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988. — 560с.

75. Гупта К. Машинное проектирование СВЧ устройств / К. Гупта, Р. Гардж, Р. Чадха; Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1987. - 432с.

76. Альтер Л.И. Допустимый уровень блокирующей помехи в широкой полосе частот / Л.И. Альтер // Радиотехника, 1986, №8. С. 37 - 40.

77. Тура В.А. Метод оценки динамического диапазона по интермодуляции для радиоэлектронных устройств, содержащих нелинейные четырехполюсники / В.А. Тура // Радиотехника, 1994, №6. С. 39 - 44.

78. Бобрешов A.M. Моделирование входных цепей адаптивного СВЧ приемника для решения задач электромагнитной совместимости / A.M. Бобрешов, O.A. Иркутский // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2000, №1, т. 3. С. 54 - 57.

79. Sango М. A GaAs MESFET large-signal circuit model for nonlinear analysis / M. Sango, О. Pitzalis, L. Lerner // IEEE MTT Int.Microwave Symp. Digest, 1988, N.Y. PP. 1046 - 1053.

80. Демиховский В .Я. Численное моделирование шумовых процессов в ПТШ / В.Я. Демиховский, В.Н. Дутышев, Г.П. Павлов, A.M. Сатанин // Микроэлектроника, 1989, 18, №14. С. 372 - 374.

81. Петров Г.В. Основные направления в моделировании субмикронных полевых транзисторов с затвором Шоттки / Г.В. Петров, А.И. Толстой // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника, 1986, №10. -С.28 42.

82. Пашковский А.Б. Диффузионный шум в полевых транзисторах с субмикронным затвором / А.Б. Пашковский, А.С. Тагер // Известия ВУЗов. Радиофизика, 1987, №9. С. 1150 - 1157.

83. Гарбер Г.З. Исследование эквивалентной схемы СВЧ полевого транзистора с субмикронным затвором Шоттки на GaAs / Г.З. Гар-бер // Микроэлектроника, 1989, №2. С. 99 - 105.

84. Lambrianou G. Power characterisation of a MESFET amplifier using small-signal measurements and Volterra Series / G. Lambrianou, C.S. Aitchison // Int. Microwave Symp. Digest, 1985, N.Y. PP. 409 - 412.

85. Epstein B.R. Large-signal MESFET characterization using harmonic balance / B.R. Epstein, S. Perlow, D. Rhodes // IEEE Int. Microwave Symp. Digest, 1988, N.Y. PP. 1045 - 1048.

86. Реклейтис P. Оптимизация в технике / P. Реклейтис, А. Рей-виндран, К. Рэгсдел М.: Мир, 1986. - 280с.

87. Маттей Г.Л. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи / Г.Л. Маттей, Л. Янг, Е.М. Джонс; Пер. с англ. М.: Связь, 1971. - 200с.

88. Скачков В.В. Анализ эффективности адаптивной обработки сигналов в условиях дестабилизирующих воздействий / В.В. Скачков // Радиотехника, 1998, №11. С. 10 - 14.

89. Разевйг В.Д. Средства системного проектирования радиоэлектронных устройств / В.Д. Разевиг, Г.В. Лаврентьев, И.Л. Златин М.: Горячая линия - Телеком, 2002. - 352с.

90. Хайнеман P. PSPICE. Моделирование работы электронных схем / Р. Хайнеман М.: ДМК, 2002. - 336с.

91. Гаврилов Л. Нелинейные цепи в программах схемотехнического моделирования / Л. Гаврилов М.: Солон, 2002. — 368с.

92. Архангельский А.Я. Справочное пособие по пакетам PSpice и Design Center / А.Я. Архангельский, Т.А. Савинова М.: МИФИ, 1996. - 252с.

93. Барнс Д. Электронное конструирование: методы борьбы с помехами / Д. Варне М.: Мир, 1990.

94. Алгазинов Э.К. Моделирование работы транзисторных СВЧ усилителей в нелинейном режиме / Э.К. Алгазинов, Л.И. Аверина, A.M. Бобрешов // Тез.докл. конф. "Информационные технологии и системы", Воронеж, 1995. С. 54.

95. Покровский М.Ю. Структурный синтез двухполюсных цепей коррекции транзисторных МШУ СВЧ / М.Ю. Покровский, А.И. Ба-бак // Радиотехника, 1988, №6. С. 31 - 35.

96. Текшев В.Б. Шумовые характеристики транзисторных усилителей с обратной связью / В.Б. Текшев // Радиотехника, 1985, №5. — С. 37 40.

97. Feng Y. Simulation of submicrometer GaAs MESFETs using a full dynamic transport model / Y. Feng, A. Hintz // IEEE Trans. Electron Devices, 1988, № 9. PP. 1419- 1431.

98. Ли 3. Влияние коэффициента усиления и параметров нелинейности каскадов на интермодуляционную избирательность радиоприёмного устройства / 3. Ли // Радиотехника и электроника.- 1983, т. 28, №1. С. 107.

99. Симотин А.И. Алгоритм анализа нелинейных искажений на основе модифицированного метода нелинейного тока / А.И. Симотин, В.Д. Дмитриев // Радиотехника, 1988, №6. С. 31 - 35.

100. Бобрешов A.M. Адаптация характеристик электромагнитной совместимости многокаскадных усилителей на полевых транзисторах / A.M. Бобрешов, A.M. Зверев, Ю.Н. Нестеренко // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2002, т.5, №4. — С.71 — 75.

101. Бобрешов A.M. Интермодуляционные искажения в многокаскадных СВЧ-усилителях / A.M. Бобрешов, A.M. Зверев // Материалы IX международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация и связь", Воронеж, 2003, т. 1. С. 523 - 528.