Способы уменьшения интермодуляционных искажений во входном радиоприемном тракте тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

ИСАЕВ Андрей Викторович

СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ ИНТЕРМОДУЛЯЦИОННЫХ ИСКАЖЕНИЙ ВО ВХОДНОМ РАДИОПРИЕМНОМ ТРАКТЕ

Специальность 01.04.03 - «Радиофизика»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук

1 6 ЛЕК

Воронеж-2010

004617383

Работа выполнена в Воронежском государственном университете.

Научный руководитель: доктор физико - математических наук,

профессор БОБРЕШОВ Анатолий Михайлович

Официальные оппоненты: доктор физико - математических наук,

профессор АЛГАЗИНОВ Эдуард Константинович

кандидат технических наук ХРОМЫХ Евгений Алексеевич

Ведущая организация: Рязанский государственный радиотехнический

университет, г. Рязань.

Защита состоится 23 декабря 2010 г. в 17°° на заседании диссертационного совета Д.212.038.10 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская площадь, 1, физический факультет, ауд. 435

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан 22 ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

МАРШАКОВ В.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Диссертационная работа посвящена анализу нелинейных эффектов в перестраиваемых полосовых фильтрах, малошумящих усилителях (МШУ), смесителях с учетом их взаимного влияния в радиоприемном тракте.

Проводимые в данной работе исследования непосредственно связаны с проблемами электромагнитной совместимости (ЭМС) и устойчивого функционирования радиоэлектронной аппаратуры в условиях помех. Резкое усложнение электромагнитной обстановки обусловлено постоянным возрастанием общего числа радиоэлектронных средств (РЭС), плотностью их размещения и загруженностью освоенных диапазонов, а также развитием средств радиоэлектронной борьбы. Это влечет за собой возрастание общего уровня электромагнитных помех. Если при этом учесть несовершенство технических характеристик РЭС и их сосредоточение на ограниченной территории, то проблема обеспечения электромагнитной совместимости становится особенно актуальной.

Решение проблем ЭМС РЭС может быт осуществлено путем снижения восприимчивости к помехам радиоприемных трактов. В этом случае важную роль играет совершенствование входных цепей радиоприемного устройства (РПУ). При этом актуальной задачей становится поиск оптимальных режимов работы элементов входного радиоприемного тракта РПУ для получения наилучших характеристик ЭМС.

В настоящее время во входных каскадах РПУ широкое применение находят биполярные транзисторы с гетеропереходом (Heterojunction Bipolar Transistor, НВТ). Они получили широкое распространение благодаря малости коэффициента шума, большого коэффициента усиления и высокой линейности. Эти транзисторы используются в схемах входных малошумящих усилителей (МШУ) и генераторов ВЧ и СВЧ диапазона. Характеристики МШУ зависят от режима работы транзистора. За счет оптимизации режима транзистора по постоянному току и согласования может быть достигнуто значительное увеличение порога восприимчивости усилителя к помехам.

Для обеспечения избирательности радиоприемного тракта в качестве пресе-лектора часто применяются перестраиваемые с помощью варикапов полосовые фильтры. Поскольку варикап обладает нелинейной зависимостью емкости от приложенного к нему напряжения, при появлении на входе фильтра нескольких сигналов на нелинейном элементе образуются различные комбинационные продукты. Особенно опасным является продукт интермодуляции третьего порядка на частоте 2/2-/1, так как он возникает при небольших мощностях помех на входе и попадает в полосу пропускания фильтра. Поэтому актуальной является задача уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах.

Как правило, характеристики ЭМС МШУ и смесителей рассматривают раздельно, что не позволяет проводить совместную оптимизацию входного тракта МШУ-смеситель. При их совместном анализе и учете амплитудных и фазовых соотношений в тракте МШУ-смеситель появляется возможность увеличения верхней границы динамического диапазона РПУ по интермодуляции.

Для проверки рассчитанных и промоделированных характеристик и выявления особенностей практического использования полученных результатов необходимы экспериментальные измерения. Для получения характеристик ЭМС МШУ, смесителей, перестраиваемых фильтров необходимы измерения параметров в достаточно большом диапазоне частот, мощностей сигналов и помех, при различных режимах элементов по постоянному току. Поэтому актуальной является задача автоматизации процесса измерения характеристик ЭМС радиоприемного тракта и его элементов в отдельности.

Таким образом, практическая потребность в решении перечисленных задач определяет актуальность тематики данной диссертации.

Цель работы: исследование способов уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах, МШУ, смесителях, а также расширение верхней границы динамического диапазона по интермодуляции радиоприемного тракта.

Основные задачи диссертации вытекают непосредственно из её целей:

- проанализировать формирование нелинейных эффектов, возникающих в МШУ на НВТ, и определить параметры, от которых зависят нелинейные характеристики МШУ.

- исследовать влияние режима транзистора по постоянному току и согласования на характеристики ЭМС МШУ на биполярном транзисторе с гетеропереходом.

- проанализировать пути образования интермодуляционных продуктов в перестраиваемых полосовых фильтрах и исследовать различные способы уменьшения лнтермодуляционных искажений.

- исследовать влияние мощности гетеродина на нелинейные характеристики различных типов смесителей, определить фазовые соотношения при преобразовании сигнала и при образовании интермодуляциошшх составляющих третьего порядка.

- определить оптимальные параметры радиоприемного тракта МШУ-смеситель с учетом фазовых соотношений при образовании интермодуляционных составляющих и взаимного влияния элементов тракта для улучшения его ЭМС характеристик.

- разработать автоматизированный комплекс для измерения интермодуляционных характеристик входных каскадов радиоприемного тракта.

Методы проведения исследования. В работе использованы методы теории электрических цепей и сигналов, математического и компьютерного моделирования, численные методы расчета и анализа, математический аппарат функциональных рядов Вольтерра. Проведены экспериментальные исследования.

Достоверность результатов диссертации определяется корректным применением математических методов, соответствием выводов известным фундаментальным теоретическим представлениям, соответствием результатов моделирования полученным экспериментальным данным. Научная новизна.

1. Показана возможность оптимизации режима работы и входного импеданса МШУ на НВТ с точки зрения ЭМС.

2. Разработаны способы уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах путем выбора оптимального диапазона изменения управляющего напряжения, а также с помощью встречно-последовательных пар варикапов и использования диодов в цепях управляющего напряжения.

3. Показана возможность компенсации интермодуляционных составляющих в тракте МШУ-смеситель с учетом выбора оптимального коэффициента передачи МШУ и мощности гетеродина смесителя.

4. Разработан автоматизированный комплекс для измерения интермодуляционных характеристик МШУ, перестраиваемых полосовых фильтров, смесителей, радиоприемного тракта МШУ-смеситель.

На защиту выносятся:

- рекомендации по улучшению характеристик ЭМС МШУ на биполярном транзисторе с гетеропереходом за счет выбора его режима работы и согласования МШУ;

- способы уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах;

- схемная реализация входного тракта радиоприемника, позволяющая увеличить верхнюю границу динамического диапазона по интермодуляции;

- автоматизированный комплекс для измерения интермодуляционных характеристик радиоприемного тракта;

- результаты измерения и расчета характеристик ЭМС МШУ, перестраиваемых полосовых фильтров и смесителей.

Практическая ценность работы. Полученные в работе результаты определяют подход по выбору режима работы по постоянному току и согласования входного импеданса МШУ на основе НВТ для улучшения его характеристик помехозащищенности.

Показанные способы уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах позволяют выбрать необходимую схему включе-

ния варикапов и диапазон управляющих напряжений исходя из допустимых уровней интермодуляционных составляющих на выходе фильтра и увеличения количества элементов схемы фильтра.

Учет взаимного влияния каскадов радиоприемного тракта МШУ-смеситель при выборе параметров его элементов позволяет улучшить интермодуляционные характеристики за счет компенсации интермодуляционных составляющих.

Использование возможностей автоматизированного измерительного комплекса позволяет ускорить процесс измерения характеристик каскадов радиоприемного тракта, обработки и анализа полученных данных.

Прикладные задачи, решенные на основе разработанных подходов, представляют самостоятельный научный и практический интерес с точки зрения совершенствования РПУ при использовании их в сложной электромагнитной обстановке.

Внедрение научных результатов. Результаты диссертации используются в учебном и научно-исследовательском процессе кафедры электроники Воронежского государственного университета, а также в ряде серийно выпускаемых в «ОАО Концерне «Созвездие» приемовозбудителей с цифровой обработкой сигналов.

Личный вклад. Основные результаты по теме диссертации получены лично автором и опубликованы в соавторстве с научным руководителем Бобрешовым A.M. В совместных работах автору принадлежит конкретизация решения поставленных научным руководителем задач, построение и проведение экспериментальных исследований, анализ и интерпретация полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены в виде докладов и обсуждались на: международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация и связь" (г. Воронеж, 2006, 2007, 2009, 2010); Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности (г. С.-Петербург, 2008); научной сессии Воронежского государственного университета (г. Воронеж, 2008, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, 3 из которых в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ.

Объем и структура диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 134 наименования. Объём диссертации составляет 143 страницы, включая 71 иллюстрацию.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертации обсуждается актуальность темы исследования, приведен краткий обзор известных результатов по теме диссертации. Сформулирована цель работы, изложены основные результаты диссертационной работы.

В первой главе диссертационной работы анализируется формирование нелинейных эффектов третьего порядка, приводятся рассчитанные и измеренные характеристики ЭМС МШУ на 8Юе НВТ ВРР620 для различных режимов транзистора по постоянному току и по согласованию.

В сложной электромагнитной обстановке на входе усилителя могут оказаться помехи с уровнем, превышающим верхнюю границу динамического диапазона, ведущие к возникновению нелинейных эффектов в усилителях на НВТ. Целью, поставленной в данной главе, является анализ на основе рядов Вольтерра модели НВТ, описывающей формирование нелинейных эффектов третьего порядка в МШУ, и использование полученных результатов для оптимизации режима работы транзистора в помеховой обстановке.

Для анализа работы МШУ на НВТ была выбрана нелинейная малосигнальная модель, дополненная постоянной паразитной индуктивностью в цепи эмиттера. Для расчета нелинейных эффектов с помощью рядов Вольтерра линейная эквивалентная схема преобразуется в нелинейную путем включения дополнительных источников тока в ветви, содержащие нелинейные элементы.

Был проведен теоретический расчет мощности интермодуляционного продукта третьего порядка на частоте 2 сог-о\. Выражение для выходного тока на этой частоте выглядит следующим образом:

7 __-ар^з_+

.«2^ _й1)См2' (щ-щ)ёт1+(г,(2<ц-а^+г^щ +ЛЩ-щ)С6л) ^

+ / Ш+ЛЩ-Щ)Смг,(Щ-са,)+(г!(2т -а0+г,(2ед +ЯЩ -щ)Сел))

-й1)Сыг5(2^ -Сби + гдг^ +(2,(2«, -ЙО + ^Й»,+ДЩ-ц )Сн)

Уровень интермодуляционной составляющей зависит как от соотношения между коэффициентами разложения нелинейных элементов эквивалентной схемы, определяющихся выбором рабочей точки транзистора, так и от входного импеданса усилителя Расширение динамического диапазона по интермодуляции связано с минимизацией выражения для выходного тока. В результате минимизации (1) и некоторых упрощений была получена следующая система уравнений: 1 - Я,* -РЯ-Л -4"2/?Ч2£Г = О

л, (с* д(сл + 2С6з1 +С,)-рЯЛвАСл +2С6,1 +С,) = 0

Было показано, что уровень интермодуляционного продукта зависит от выбора рабочей точки транзистора по постоянному току, которая влияет на коэффициенты в (2), и от входного сопротивления К,,.

При изменении тока коллектора транзистора мощность интермодуляционного продукта третьего порядка имеет минимум. С помощью моделирования были определены условия, при которых этот минимум достигается, и сформированы практические рекомендации по выбору входного импеданса и величины тока коллектора, обеспечивающего улучшенные характеристики ЭМС МШУ на биполярном транзисторе с гетеропереходом.

Для компьютерного моделирования характеристик ЭМС МШУ на 51Се НВТ ВРР620 использовалась модель Гуммеля - Пуна, поскольку она является наиболее распространенной моделью НВТ, удобна для схемотехнического проектирования, и производители транзисторов в сопроводительной документации приводят параметры именно этой модели.

При расчете и измерении интермодуляционных характеристик МШУ были получены зависимости, имеющие минимумы мощности интермодуляционных составляющих при определенных значениях тока коллектора и входного импеданса МШУ (рис. 1). Увеличение входного импеданса с 50 до 200 и 500 Ом позволило

уменьшить мощность интермодуляционного продукта на выходе МШУ. Точками на рис. 1 показаны экспериментально полученные значения.

При изменении сопротивления источника сигнала на входе МШУ изменяется степень его согласования с МШУ, вследствие этого изменяется коэффициент усиления и коэффициент шума усилителя. Поэтому при моделировании и измерениях зависимости характеристик МШУ от входного сопротивления контролировались значения коэффициента усиления и коэффициента шума. Также были промоделированы зависимости точки пересечения третьего порядка 1РЗ от режима транзистора, учитывающие как интермодуляционные характеристики, так и коэффициент усиления МШУ.

Поскольку при использовании различных схем цепей смещения базы транзистора наблюдалась разница в интермодуляционных характеристиках, проанализировано влияние импеданса цепей смещения на нелинейные характеристики МШУ.

Во второй главе рассматриваются способы уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых с помощью варикапов полосовых фильтрах. Поскольку варикап обладает нелинейной зависимостью емкости от приложенного к нему напряжения, при появлении на входе фильтра нескольких сигналов на нелинейном элементе образуются различные комбинационные продукты. В работе рас-

Рим, ДБМВТ

-50

У^4 •

ъ 4 50 Ом

V 200 0«

А 500 Ом

2 4 6

10 12 14 16 18 20 |К, мА

Рис. 1. Мощность интермодуляционных составляющих 3-го порядка на частоте 2/> - на выходе МШУ в зависимости от тока коллектора (/] = 200 МГц, /2 = 201 МГц, Р гш - дБмВт)

сматривается продукт интермодуляции третьего порядка на частоте 2Л- /¡, так как он попадает в полосу пропускания фильтра.

Проанализированы способы уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах путем выбора оптимального диапазона изменения управляющего напряжения, а также с помощью последовательного соединения нескольких пар варикапов.

При смещении рабочего участка диапазона управляющих напряжений в сторону увеличения получено уменьшение мощности интермодуляционных составляющих. Для фильтра с двойным встречно-последовательным соединением варикапов получен выигрыш по интермодуляции 17 дБ, с тройным - до 25 дБ по сравнению с фильтром с одной парой варикапов.

В работе рассмотрена схема фильтра с встречно-параллельными диодами в цепях управляющих напряжений варикапов, позволяющая повысить импеданс в точке соединения варикапов для низкочастотных комбинационных составляющих. При этом практически не изменяется сопротивление цепи для постоянной составляющей. Для получения высокого импеданса использованы диоды с малой емкостью перехода при нулевом напряжении. Эффективность такого способа сильно зависит от расстройки между частотами помех, поскольку с увеличением частоты огибающей емкостное сопротивление диодов уменьшается и растет ток через цепь управляющего напряжения. Это приводит к смещению рабочей точки варикапов и нарушению баланса, необходимого для компенсации нелинейных составляющих. При использовании в цепях управляющих напряжений встречно-параллельных диодов с малой емкостью перехода получен выигрыш по интермодуляции до 15 дБ при малых отстройках между частотами помех.

В третьей главе диссертации рассмотрена методика компенсации интермодуляционных составляющих третьего порядка в тракте малошумящий усилитель -двойной балансный диодный смеситель путем оптимизации коэффициента передачи МШУ и мощности гетеродина смесителя.

Для выбора типа смесителя и определения его характеристик ЭМС, требуемых для работы совместно с МШУ в радиоприемном тракте, а также для анализа

возможностей улучшения характеристик смесителей были проанализированы различные схемы активных и пассивных смесителей. С целью определения оптимального режима смесителей были промоделированы зависимости коэффициента преобразования, характеристики компрессии и зависимости мощности интермодуляционных составляющих третьего порядка.

Как правило, характеристики ЭМС МШУ и смесителей рассматривают раздельно, что не позволяет проводить совместную оптимизацию входного тракта МШУ-смеситель. Для анализа путей увеличения верхней границы динамического диапазона по интермодуляции был рассмотрен механизм образования интермодуляционного продукта на промежуточной частоте с учетом амплитудных и фазовых соотношений в тракте МШУ-смеситель.

Интермодуляционный продукт третьего порядка на частоте = 4™ - (2^-/1) на выходе радиоприемного тракта, состоящего из МШУ с коэффициентом усиления КуС , аттенюатора с коэффициентом аттенюации Т и смесителя с коэффициентом преобразования Ксм определяется следующим выражением:

= + Кус^+ +

+ + к^тк^и^-Л + -.(3)

где К™1"- комплексный коэффициент преобразования усилителя для интермодуляционных продуктов третьего порядка, позволяющий учитывать их фазовые соотношения, комплексный коэффициент преобразования смесителя для ин-

термодуляционных продуктов третьего порядка.

Для минимизации интермодуляционных продуктов необходимо добиться таких фазовых и амплитудных соотношений в тракте, чтобы интермодуляционные продукты, обязанные МШУ и самому смесителю, оказались равными по амплитуде и противоположными по фазе на промежуточной частоте. Как видно из (3), на {т попадают только составляющие третьего и пятого слагаемых этого выражения. Для минимизации интермодуляционных продуктов необходимо добиться таких фазовых и амплитудных соотношений в тракте, чтобы эти слагаемые взаимно компенсировали друг друга, т.е. интермодуляционные продукты, обязанные МШУ и самом

смесителю, оказались равными по амплитуде и противоположными по фазе. Для этого необходимо выполнить соотношение:

ка,к;"-Г-к:гк1=о (4)

По приведенной методике проводилось моделирование фазовых соотношений радиоприемного тракта МШУ-смеситель для различных схем входных трактов приемника. При этом в качестве МШУ рассматривались усилители как на полевом, так и на биполярном транзисторах, а в качестве смесителей использовались различные типы активных и пассивных смесителей. В результате исследований было установлено, что наилучшие фазовые соотношения для компенсации интермодуляционных продуктов имеют место в двойном балансном диодном смесителе с любым типом МШУ.

При выборе оптимального коэффициента передачи тракта и мощности гетеродина смесителя получен выигрыш по интермодуляции порядка 26 дБ при мощности помех на входе до -20 дБмВт.

В работе был рассмотрен вариант двойного балансного диодного смесителя, в каждом плече которого установлено по два диода последовательно. Это позволило увеличить его динамический диапазон, но потребовало увеличения мощности гетеродина. Применение данного смесителя в радиоприемном тракте при выборе оптимального коэффициента передачи позволило достичь выигрыша по интермодуляции до 28 дБ при мощности помех до -20 дБмВт, при этом общий коэффициент передачи тракта составил 5 дБ.

В четвёртой главе описывается автоматизированный измерительный комплекс для измерения одночастотных и многочастотных характеристик входных каскадов радиоприемного тракта.

Приборы измерительного комплекса объединены в систему, в которой обеспечивается их совместная работа, управление, сбор и анализ данных, с помощью канала общего пользования (КОП). Соединение с управляющим персональным компьютером осуществляется через разработанный интерфейс, преобразующий команды КОП в интерфейс 118-232, который имеется на большинстве современных компьютеров.

Для измерения нелинейных характеристик при различных режимах компонентов по постоянному току необходимо задавать и изменять в некоторых пределах напряжения питания, напряжения смещения на элементах исследуемой схемы. Для обеспечения возможности управления постоянными напряжениями в различных точках исследуемых схем в интерфейс КОП - 155-232 включен четырехканальный восьмиразрядный цифро-аналоговый преобразователь и масштабные усилители, обеспечивающие необходимый нагрузочный ток и диапазон изменения напряжения.

Для обеспечения автоматизации измерений характеристик различных элементов радиоприемного тракта и управления приборами комплекса была разработана управляющая программа, примеры некоторых режимов которой показаны в данном разделе. Также приведены характеристики, полученных с помощью анализатора спектра и векторного анализатора цепей, включенных в состав измерительного комплекса.

В качестве примера практического использования результатов работы показан макет приемовозбудителя с цифровой обработкой сигналов, в радиоприемном тракте которого использованы анализируемые в работе каскады. Внедрение рассмотренных в работе способов уменьшения интермодуляционных искажений позволили увеличить динамический диапазон по интермодуляции радиоприемного тракта приемовозбудителя на 10 дБ с учетом заданных параметров.

В заключении подведены итоги по диссертационной работе в целом и сформулированы основные результаты, которые сводятся к следующему:

1. На основе рядов Вольтерра определены параметры нелинейной модели, вносящие основной вклад в нелинейные характеристики МШУ.

2. Рассчитаны и экспериментально измерены характеристики ЭМС МШУ на БЮе НВТ ВРР620 в зависимости от режима транзистора по постоянному току и согласования входного импеданса для определения возможности оптимизации режима работы и входного импеданса МШУ на НВТ с точки зрения ЭМС.

3. Разработаны способы уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах путем выбора оптимального диапазона из-

менения управляющего напряжения, а также с помощью последовательного соединения нескольких пар варикапов и с использованием диодов в цепях управляющих напряжений.

4. Показана возможность компенсации интермодуляционных составляющих в тракте МШУ - двойной балансный диодный смеситель путем достижения оптимального коэффициента передачи МШУ и мощности гетеродина смесителя. Предложенные способы позволили уменьшить интермодуляционный продукт третьего порядка на выходе тракта на величину порядка 20-26 дБ.

5. Разработан автоматизированный измерительный комплекс для измерения од-ночастотных и многочастотных линейных и нелинейных характеристик входных каскадов радиоприемного тракта.

Список публикаций:

1. Исаев A.B. Влияние конструктивных параметров НВТ транзистора на его нелинейные характеристики / Л.И. Аверина, A.B. Исаев, Ж.В. Шапошникова // Сб. трудов 12 междунар. н.-т.конф. «Радиолокация, навигация, связь». - Воронеж - 2006. - Т. 2. - С. 1195-1204.

2. Исаев A.B. Влияние режима работы усилителя на гетеропереходном биполярном транзисторе на его нелинейные характеристики / Л.И. Аверина, A.B. Исаев, [и ДР-] Н Сб. трудов 13 междунар. н.-т.конф. «Радиолокация, навигация, связь».- Воронеж - 2007. - Т. 2. - С. 1527-1534.

3. Исаев A.B. Многочастотный анализ СВЧ усилителей при больших входных воздействиях / Л.И. Аверина, A.B. Тагиев, A.B. Исаев // Сб. докладов 10 Российской научно-технической конф. по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности - Санкт-Петербург - 2008. - С. 298-302.

4. Исаев A.B. Применение метода рядов Вольтерры для многочастотного анализа СВЧ усилителей при больших входных воздействиях / Л. И. Аверина, A.B. Тагиев, A.B. Исаев // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. -2009.-№ 1,- С. 58-62.

5. Исаев A.B. Уменьшение нелинейных эффектов во входном радиоприёмно тракте / Л.И. Аверина, A.M. Бобрешов, A.B. Исаев // Сб. трудов 15 междунар н.-т.конф. «Радиолокация, навигация, связь».- Воронеж - 2009. - Т. 2. - С. 971 976.

6. Исаев A.B. Уменьшение интермодуляционных искажений во входном радио приёмном тракте / A.M. Бобрешов, Л.И. Аверина, A.B. Исаев // Материалы Международной научно-технической конференции «Физика и технически приложения волновых процессов» - Санкт-Петербург - 2009. - С.177-178.

7. Исаев A.B. Уменьшение интермодуляционных искажений в перестраиваемы полосовых фильтрах / Л.И. Аверина, A.M. Бобрешов, A.B. Исаев // Сб. грудо 16 междунар. н.-т.конф. «Радиолокация, навигация, связь». - Воронеж - 2010. Т. 1.-С.493-498.

8. Исаев A.B. Уменьшение интермодуляционных искажений во входном радио приемном тракте / Бобрешов A.M., Исаев A.B., [и др.] // Известия высши учебных заведений. Радиоэлектроника. - Киев - 2010. - Т. 53. - № 12 - С. 3237.

9. Исаев A.B. Интермодуляционные искажения в перестраиваемых полосовы. фильтрах / A.M. Бобрешов, Л.И. Аверина, A.B. Исаев // Вестник Воронежског государственного университета. Серия: Физика. Математика. - Воронеж 2010.-№.2.-С. 11-16.

Работы № 4, 8, 9 опубликованы в изданиях, включенных в список ВАК РФ.

Подписано в печать 17.11.10, Формат 60*84 Vit>. Усл. печ. л. 0,93. Тираж 100 экз. Заказ 1449.

Отпечатано с готового оригинал-макета з типографии Издательско-пол «графического центра Воронежского государственного университета. 394000, Воронеж, ул. Пушкинская, 3

Список используемых сокращений.

Введение.

Глава 1. Анализ нелинейных эффектов, расчет и измерений характеристик ЭМС МШУ на биполярном транзисторе с гетеропереходом.

1.1. Анализ формирования нелинейных эффектов третьего порядка в МШУ на НВТ.

1.2. Расчет параметров эквивалентной схемы нелинейной модели НВТ с помощью модели Гуммеля — Пуна.

1.3. Моделирование и экспериментальное измерение ЭМС характеристик МШУ.

1.3.1. Схемы МШУ на биполярном транзисторе с гетеропереходом, линейные характеристики.

1.3.2. Характеристики блокирования и компрессии МШУ.

1.3.3. Интермодуляционные характеристики МШУ.

1.3.4. Выбор оптимальной по интермодуляционным характеристикам схемы смещения транзистора МШУ.

Глава 2. Уменьшение интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах.

2.1. Способы уменьшения интермодуляционных искажений.

2.2. Результаты моделирования и эксперимента.

2.3. Встречно-параллельные диоды в цепях управляющих напряжений.

Глава 3. Уменьшение интермодуляционных искажений во входном радиоприемном тракте.

3.1. Минимизация интермодуляционных продуктов входного тракта радиоприемника.

3.2. Смесители.

3.2.1. Балансный диодный смеситель.

3.2.2. Двойной балансный диодный смеситель.

3.2.3. Двойной балансный смеситель на полевых транзисторах.

3.2.4. Активный смеситель на SiGe НВТ.

3.3. Определение фазовых соотношений в тракте МШУ—смеситель.

3.4. Оптимизация структуры входного тракта радиоприёмника.

Глава 4. Автоматизированный измерительный комплекс.

4.1. Измерение АЧХ, коэффициента усиления.

4.2. Измерение характеристик блокирования и компрессии.

4.3. Измерение интермодуляционных характеристик.

4.4. Автоматизация измерений.

Диссертационная работа посвящена анализу нелинейных эффектов в перестраиваемых полосовых фильтрах, малошумящих усилителях (МШУ), смесителях с учетом их взаимного влияния в радиоприемном тракте.

Актуальность темы

Проводимые в данной работе исследования непосредственно связаны с проблемами электромагнитной совместимости (ЭМС) и устойчивого функционирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в условиях помех [1-5]. Резкое усложнение электромагнитной »обстановки (ЭМО) обусловлено постоянным возрастанием общего числа радиоэлектронных средств (РЭС), N плотностью их размещения и загруженностью освоенных диапазонов [6], а также развитием средств радиоэлектронной' борьбы. Это влечет за собой возрастание общего уровня электромагнитных помех [7]. Если при этом учесть несовершенство технических характеристик РЭС и их сосредоточение на ограниченной территории, то проблема обеспечения электромагнитной совместимости становится особенно актуальной. Особый интерес данные исследования представляют для разработчиков радиоприемных устройств (РПУ) систем радиосвязи как гражданского, так и военного назначения, приемо-передающих комплексов, работающих в сложной помеховой обстановке.

Существующие тенденции к увеличению числа РЭС (радиолокационные станции, мобильные средства связи, системы радионавигации), размещаемых на ограниченной площади, а также расширение полос частот излучаемых сигналов вследствие увеличения скоростей передачи данных требуют поиска способов увеличения динамического диапазона радиоприемных устройств [8]. При этом актуальной задачей становится поиск оптимальных режимов работы элементов входного радиоприемного тракта РПУ для получения наилучших характеристик ЭМС.

В настоящее время во входных каскадах РПУ широкое применение находят биполярные транзисторы с гетеропереходом (НВТ). Они получают широкое распространение благодаря малости коэффициента шума, большого коэффициента усиления и высокой линейности. Эти транзисторы используются в схемах входных малошумящих усилителей (МШУ) и генераторов ВЧ и СВЧ диапазона [9, 79, 81 -82].

Исследованию МШУ на основе НВТ, их моделированию и расчету параметров на сегодняшний день посвящено достаточно большое количество публикаций [10-18]. Однако в основном их направленность связана с улучшением параметров МШУ, обеспечивающих выполнение функции усиления слабого сигнала. Как показали проведенные исследования, характеристики МШУ при работе транзистора в нелинейном режиме при большой мощности сигнала на входе зависят от режима работы транзистора. За счет оптимизации режима транзистора по постоянному току и согласования может быть достигнуто значительное увеличение порога восприимчивости усилителя к помехам.

Для обеспечения избирательности радиоприемного тракта по побочным каналам приема и фильтрации расположенных достаточно далеко от основного канала приема помех в качестве преселектора часто применяются перестраиваемые с помощью варикапов полосовые фильтры [19]. Поскольку варикап обладает нелинейной зависимостью емкости от приложенного к нему напряжения, при появлении на входе фильтра нескольких сигналов на нелинейном элементе образуются различные комбинационные продукты [20]. Особенно опасным является продукт интермодуляции третьего порядка на частоте так как он возникает при достаточно небольших мощностях помех на входе и попадает в полосу пропускания фильтра. Поэтому актуальной является задача уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых с помощью варикапов полосовых фильтрах. В работе исследованы различные способы уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах. Улучшение интермодуляционных характеристик фильтров обеспечивалось путем выбора оптимального диапазона изменения управляющего напряжения, а также с помощью последовательного соединения нескольких пар варикапов. Также были рассмотрены схемы фильтров с встречно-параллельными диодами в цепях управляющих напряжений варикапов при различных расстройках между частотами помех.

Как правило, характеристики ЭМС МШУ и смесителей рассматривают раздельно [21-23], что не позволяет проводить совместную оптимизацию входного тракта МШУ-смеситель. При их совместном анализе и учете амплитудных и фазовых соотношений в тракте МШУ-смеситель появляется возможность увеличения верхней границы динамического диапазона РПУ по интермодуляции. Различные типы смесителей обладают различными амплитудно-фазовыми характеристиками при работе в условиях больших входных сигналов, также эти характеристики зависят от режима работы смесителей, мощности гетеродина. Поэтому актуальной является задача выбора типа смесителя и режима его работы, а также выбора оптимального коэффициента усиления МШУ для обеспечения наилучших характеристик ЭМС радиоприемного тракта МШУ-смеситель.

Существующие модели элементов радиоприемного тракта достаточно точно описывают поведение их одночастотных и многочастотных характеристик в линейном и слабонелинейном режимах. Но для проверки рассчитанных и промоделированных характеристик и выявления особенностей при практическом использовании полученных результатов необходимы экспериментальные измерения. Для получения характеристик ЭМС МШУ, смесителей, перестраиваемых фильтров необходимы измерения параметров в достаточно большом диапазоне частот, мощностей сигналов и помех, при различных режимах элементов по постоянному току. Поэтому актуальной является задача автоматизации процесса измерения характеристик ЭМС радиоприемного тракта и его элементов в отдельности.

Таким образом, практическая потребность в решении перечисленных выше задач определяет актуальность тематики диссертации.

Целью работы является:

1. Анализ формирования нелинейных эффектов, возникающих в МШУ, перестраиваемых полосовых фильтрах, смесителях.

2. Расчет и измерение характеристик ЭМС МШУ на биполярном транзисторе с гетеропереходом с целью улучшения характеристик ЭМС путем выбора оптимального режима транзистора по постоянному току и согласования.

3. Разработка различных способов уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах.

4. Определение оптимальных параметров радиоприемного тракта МШУ-смеситель с целью уменьшения интермодуляционных искажений и улучшению его ЭМС характеристик.

5. Создание автоматизированного измерительного комплекса для измерения одночастотных и многочастотных линейных и нелинейных характеристик входных каскадов радиоприемного тракта.

Основные задачи диссертации вытекают непосредственно из ее целей:

- проанализировать на основе выбранной нелинейной модели формирование нелинейных эффектов, возникающих в МШУ на 81Се НВТ, и определить параметры, от которых зависят нелинейные характеристики МШУ.

- исследовать влияние режима транзистора по постоянному току и согласования на характеристики ЭМС МШУ на биполярном транзисторе с гетеропереходом.

- проанализировать пути образования интермодуляционных продуктов в перестраиваемых полосовых фильтрах и исследовать различные способы уменьшения интермодуляционных искажений.

- исследовать влияние мощности гетеродина на нелинейные характеристики различных типов смесителей, определить фазовые соотношения при преобразовании сигнала и при образовании интермодуляционных составляющих третьего порядка.

- определить оптимальные параметры радиоприемного тракта МШУ-смеситель с учетом фазовых соотношений при образовании интермодуляционных составляющих и взаимного влияния элементов тракта для улучшения его ЭМС характеристик.

- разработать автоматизированный комплекс для измерения характеристик ЭМС входных каскадов радиоприемного тракта.

Научная новизна

1. Показана возможность оптимизации режима работы и входного импеданса МШУ на НВТ с точки зрения ЭМС.

2. Разработаны способы уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах путем выбора оптимального диапазона изменения управляющего напряжения, а также с помощью последовательного соединения нескольких пар варикапов и использования диодов в цепях управляющего напряжения.

3. Показана возможность компенсации интермодуляционных составляющих в тракте МШУ - двойной балансный диодный смеситель путем достижения оптимального коэффициента передачи МШУ и мощности гетеродина смесителя.

4. Разработан автоматизированный измерительный комплекс, с помощью которого были экспериментально получены интермодуляционные характеристики МШУ, перестраиваемых полосовых фильтров, смесителей, радиоприемного тракта МШУ-смеситель.

Практическая ценность

Полученные в работе результаты определяют подход по выбору режима работы по постоянному току и согласования входного импеданса МШУ на основе НВТ для улучшения его характеристик помехозащищенности.

Показанные способы уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах позволяют выбрать необходимую схему включения варикапов и диапазон управляющих напряжений исходя из допустимых уровней интермодуляционных составляющих на выходе фильтра и увеличения количества элементов схемы фильтра.

Учет взаимного влияния каскадов радиоприемного тракта МШУ-смеситель при выборе параметров его элементов позволяет улучшить интермодуляционные характеристики за счет компенсации интермодуляционных составляющих.

Использование возможностей автоматизированного измерительного комплекса позволяет ускорить процесс измерения характеристик каскадов радиоприемного тракта, упростить обработку и анализ полученных данных.

Прикладные задачи, решенные на основе разработанных подходов, представляют самостоятельный научный и практический интерес с точки зрения совершенствования РПУ при использовании их в сложной электромагнитной обстановке.

Полученные результаты используются в учебном и научно-исследовательском процессе кафедры электроники Воронежского государственного университета, а также в ряде серийно выпускаемых в «ОАО Концерне «Созвездие» приемовозбудителей с цифровой обработкой сигналов.

Состояние исследуемой проблемы

В настоящее время постоянное увеличение числа радиоэлектронных средств и их уплотнение приводит к возрастанию уровня шума в радиочастотном диапазоне. Плотность радиоэлектронных средств и количество передаваемой информации постоянно повышается, особенно в условиях современных мегаполисов. В результате изменение уровня помех и полезного сигнала на входе радиоэлектронных устройств в обычных условиях может составлять 90-100 дБ. При работе же в экстремальной электромагнитной обстановке перепад уровней может превышать 100-160 дБ и более [8]. Это относится и к области военного применения, но здесь проблема усугубляется еще и тем, что помехи могут создаваться противником преднамеренно, что еще более повышает требования к надежности радиоприемных устройств и их способности эффективно работать в условиях действия различных типов помех. Таким образом, усложняющаяся электромагнитная обстановка требует повышенного внимания к восприимчивости к помехам отдельных радиоэлектронных средств [3, 24].

Любое устройство нельзя считать качественным, если в отсутствии помех оно выполняет свое назначение и не выполняет при наличии помех даже допустимого уровня. Если изделие не удовлетворяет требованиям ЭМС, то остальные показатели качества могут потерять значение, поскольку изделие не сможет обеспечить прием полезного сигнала.

Наиболее уязвимой частью РЭС являются входные каскады. Это связано с тем, что даже при применении фильтров на входе РПУ, входные каскады радиоприемного тракта (МШУ, смесители) обладают достаточно широкой полосой пропускания и подвержены воздействию попадающих на вход помех. Поэтому в литературе значительная часть публикаций по теме посвящена моделированию входных цепей с целью повышения их помехозащищенности [25-40]. При этом наибольший интерес для исследователя представляют нелинейные усилительные элементы входной цепи, так как в первую очередь они формируют ее свойства. В качестве таких элементов широко используются полупроводниковые устройства, среди которых получают широкое распространение биполярные транзисторы с гетеропереходом.

По данным исследовательской фирмы 18ирр1у, в 2003 году 47,1% транзисторов, используемых в сотовых телефонах, представляли собой биполярные транзисторы с гетеропереходом (НВТ). Основные причины тому -однополярное питание (по сравнению с необходимостью в отрицательном напряжении на затворе для. полевых транзисторов), а также меньшая занимаемая площадь кристалла, поскольку структура транзистора - вертикальная. Высокий уровень легирования базы, совместно с низколегированным эмиттером, приводит к снижению сопротивления базы и емкости перехода эмиттер-база. Уменьшается и емкость коллектор-подложка. Это обуславливает высокочастотные свойства НВТ - высокое значения максимальной частоты усиления мощности /тах. Благодаря тому, что входные и выходные импедансы транзистора становятся в основном резистивными, упрощается проблема согласования приборов в схемах. Наконец, надо отметить технологическую простоту структуры НВТ. Будучи вертикальной, она существенно экономит площадь кристалла. Кроме того, тонкие слои транзистора формируются в процессе эпитаксии, что снижает требования к литографическому оборудованию и существенно удешевляет прибор [9]. Биполярные транзисторы с гетеропереходом обладают высокими эксплуатационными характеристиками. Они позволяют получать усиление в широкой полосе частот и способны работать на частотах до 10 ГГц и более, при этом обладая низким уровнем собственных шумов [12-16].

Основное направление разработчиков НВТ касается улучшения их усилительных и шумовых свойств в малосигнальном режиме. И в этой области исследователи уже добились достаточно высоких результатов.

Недостаточно внимания уделяется анализу нелинейных многочастотных характеристик усилителей на НВТ. В работах, посвященных этой тематике, исследуются либо одночастотные нелинейные характеристики, либо амплитудные интермодуляционные характеристики [40, 41]. Как показано в [42,43] для слабо нелинейных систем, нелинейные характеристики которых можно аппроксимировать рядом третьей степени, или для небольших уровней мощностей входного воздействия этот метод является наиболее эффективным. К тому же, обозначенная в [40] проблема оптимизации входного импеданса МШУ на НВТ, с целью улучшения ЭМС радиоприемного устройства не достаточно хорошо изучена.

В работах, посвященных уменьшению интермодуляционных искажений в перестраиваемых с помощью варикапов полосовых фильтров, различные способы уменьшения искажений рассматриваются отдельно [44-46] и не приводится сравнения эффективности их применения при различных условиях. Также обычно недостаточно уделяется внимание совместному использованию различных способов, например применению последовательного соединения нескольких пар варикапов и использование диодов в цепях управляющих напряжений.

Раздельное рассмотрение характеристик ЭМС МШУ и смесителей [20] не позволяет проводить совместную оптимизацию входного тракта МШУ-смеситель. Учет амплитудных и фазовых соотношений в тракте МШУ—смеситель позволяет найти пути увеличения верхней границы динамического диапазона по интермодуляции РПУ.

Таким образом, проведенный анализ теоретических и экспериментальных работ позволяет заключить следующее:

- Для решения задач, касающихся ЭМС РЭС, самостоятельный интерес представляет исследование характеристик МШУ, перестраиваемых полосовых фильтров и смесителей РПУ.

- Усилия, прилагаемые для расширения динамического диапазона входных МШУ, связываются с отысканием путей управления нелинейными характеристиками в зависимости от ЭМО.

- Совместное рассмотрение характеристик ЭМС элементов радиоприемного тракта МШУ-смеситель с учетом их взаимного влияния позволяет расширить верхнюю границу радиоприемного тракта по интермодуляции.

Краткое содержание работы.

В первом разделе работы анализируется формирование нелинейных эффектов третьего порядка, приводятся рассчитанные и измеренные характеристики ЭМС МШУ на 810е НВТ ВРР620 для различных режимов транзистора по постоянному току и по согласованию.

В сложной электромагнитной обстановке на входе усилителя могут оказаться помехи с уровнем, превышающим верхнюю границу динамического диапазона, ведущие к возникновению нелинейных эффектов в усилителях на НВТ. Однако на практике наблюдается высокая линейность усилителей на НВТ [47-52], не смотря на то, что зависимости тока базы и тока коллектора от напряжений база-эмиттер и база-коллектор — экспоненциальные функции и, исходя из этого, следовало бы ожидать экспоненциальной зависимости гармоник второго и третьего порядка от величины входной мощности. Целью, поставленной в данной главе, является анализ на основе рядов Вольтерра модели НВТ, описывающей формирование нелинейных эффектов третьего порядка в МШУ, и использование полученных результатов для оптимизации режима работы транзистора в помеховой обстановке. Выбор метода рядов Вольтерра обусловлен тем, что он позволяет наглядно показать вклад каждого нелинейного продукта в формирование нелинейного эффекта в целом [34,42-43, 52].

Для анализа транзисторных МШУ обычно в качестве модели используется нелинейная малосигнальная модель с сосредоточенными нелинейными параметрами. Выбор нелинейных элементов модели и вид их представления основывался на экспериментальных исследованиях, проводимых рядом авторов [53-78, 80]: нелинейными считаются крутизна транзистора, его входная проводимость, емкости база-эмиттер и база-коллектор, которые представляются в виде разложения в степенные ряды по напряжениям на них в окрестности рабочей точки.

Для анализа работы МШУ на НВТ была выбрана нелинейная малосигнальная модель, дополненная постоянной паразитной индуктивностью в цепи эмиттера. Для расчета нелинейных эффектов с помощью рядов Вольтерра члинейная эквивалентная схема преобразуется в нелинейную путем добавления дополнительных источников тока в ветви, содержащие нелинейные элементы.

Полученное соотношение для выходного тока второй гармоники показало, что нелинейные токи, генерируемые в цепи базы и в цепи коллектора, компенсируют друг друга, так как в конечную формулу входят с противоположными знаками. Минимальное значение уровень второй гармоники будет принимать при условии, когда усиленные нелинейные токи в цепи базы будут приблизительно одного порядка с нелинейным током в цепи, коллектора.

Аналогичные вычисления были проведены для расчета интермодуляционного продукта третьего порядка на частоте 2ах - сог, причем, при расчете учитывался как интермодуляционный продукт, обусловленный собственно нелинейностью третьего порядка, так и продукт, образующийся в результате смешения продуктов первого и второго порядков на нелинейности второго порядка. Было показано, что эти продукты компенсируют друг друга, что отражается в знаке "-" в формулах для нахождения значений дополнительных источников тока. Исследования показали, что кроме взаимной компенсации нелинейных токов, генерируемых в цепи базы и коллектора, уровень интермодуляционного продукта третьего порядка зависит как от соотношения между коэффициентами разложения нелинейных элементов эквивалентной схемы (зависящих в свою очередь от напряжения в рабочей точке U0o), так и от входного импеданса Zs.

Проведенный анализ для интермодуляционной составляющей на частоте 2а>, -а>2 будет справедлив и при рассмотрении других нелинейных эффектов третьего порядка, таких как блокирование и компрессия.

При изменении напряжения база-эмиттер мощность интермодуляционного продукта третьего порядка имеет минимум. Разработанная модель позволила найти условия, при которых этот минимум достигается, и сформировать практические рекомендации по выбору входного импеданса и величины смещающего напряжения, обеспечивающего улучшенные ЭМС характеристики СВЧ усилителя на НВТ.

Для моделирования характеристик ЭМС МШУ на SiGe НВТ BFP620 в пакете AWR Microwave Office 2008 использовалась модель Гуммеля - Пуна [61, 83], поскольку она является наиболее распространенной моделью НВТ, удобна для схемотехнического проектирования [84-86], и производители транзисторов в сопроводительной документации приводят параметры именно этой модели [87]. Параметры модели, позволяющие определить значения зарядов гетероперехода и токов, текущих в транзисторе, определяются из вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик НВТ [63, 65].

Поскольку МШУ обладает достаточно широкой полосой пропускания, большинство помех воздействует на него в полной мере. Воздействие на вход МШУ помехи с уровнем, превышающим верхнюю границу динамического диапазона, ведет к возникновению нелинейных эффектов в усилителе. Рассмотрим возможность расширения верхней границы динамического диапазона МШУ по блокированию и по компрессии с помощью выбора режима транзистора по постоянному току.

Для получения характеристик блокирования и компрессии МШУ моделировались и измерялись коэффициенты блокирования и компрессии в зависимости от мощности помехи и режима транзистора по постоянному току. Ток коллектора транзистора задавался в линейном режиме и контролировался при всех значениях мощности помехи.

При анализе характеристик блокирования и компрессии было установлено, что при малых токах коллектора характеристики блокирования и компрессии не совпадают. Это можно объяснить тем, что при воздействии мощной помехи смещается рабочая точка транзистора по постоянному току, растет ток коллектора транзистора. При достаточно больших токах коллектора характеристики блокирования и компрессии практически совпадают, при этом также уменьшается влияние мощности помехи на изменение тока коллектора НВТ.

Поскольку при изменении режима транзистора по постоянному току изменяются его коэффициент усиления и шумовые свойства [105-106], были рассчитаны зависимости коэффициента усиления и коэффициента шума МШУ от тока коллектора НВТ.

Эффект интермодуляции в МШУ наиболее опасен, поскольку возникает задолго до появления блокирования и перекрестных искажений. Мощность интермодуляционных составляющих третьего порядка зависит от режима транзистора по постоянному току и от импеданса, на который согласован вход усилителя.

При расчете и измерения интермодуляционных характеристик МШУ были получены зависимости, имеющие минимумы мощности интермодуляционных составляющих при определенных токах коллектора и входных им-педансах МШУ. При изменении сопротивления источника сигнала на входе МШУ изменяется степень его согласования с МШУ, и вследствие этого изменяется коэффициент усиления и коэффициент шума усилителя. Поэтому при моделировании и измерениях зависимости характеристик МШУ от входного сопротивления также контролировались значения коэффициента усиления и коэффициента шума. Также были промоделированы зависимости мощности точки пересечения третьего порядка 1РЗ от режима транзистора, учитывающие как интермодуляционные характеристики, так и коэффициент усиления МШУ [88].

Поскольку при использовании различных схем цепей смещения базы транзистора наблюдалась разница в интермодуляционных характеристиках, проанализировано влияние импеданса цепей смещения на нелинейные характеристики МШУ.

Во втором разделе рассматриваются способы уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых с помощью варикапов полосовых фильтрах. Поскольку варикап обладает нелинейной зависимостью емкости от приложенного к нему напряжения, при появлении на входе фильтра нескольких сигналов на нелинейном элементе образуются различные комбинационные продукты. Продукт интермодуляции третьего порядка на частоте 2/2-/1 является особенно опасным, так как он попадает в полосу пропускания фильтра и возникает при достаточно небольших мощностях помех на входе.

Проанализированы способы уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах путем выбора оптимального диапазона изменения управляющего напряжения, а также с помощью последовательного соединения нескольких пар варикапов. Также были рассмотрены схемы фильтров с встречно-параллельными диодами в цепях управляющих напряжений варикапов при различных расстройках между частотами помех.

При использовании схемы фильтра с двойным встречно-последовательным включением мощность интермодуляционных составляющих уменьшилась по сравнению с одной встречной парой варикапов на 17-19 дБ. Это связано с уменьшением высокочастотного напряжения помех на каждом варикапе. Однако при этом незначительно увеличиваются потери в полосе пропускания фильтра.

При использовании тройного встречно-последовательного включения варикапов удалось уменьшить мощность интермодуляционных продуктов третьего порядка еще на 7-8 дБ по сравнению с двойным включением. При этом выигрыш по сравнению с одинарным включением составил 25-27 дБ. Потери в полосе пропускания для данной схемы фильтра увеличиваются на 0,5 дБ по сравнению с одинарным включением варикапов.

С помощью смещения рабочего участка диапазона управляющих напряжений в сторону увеличения также было получено уменьшение мощности интермодуляционных составляющих.

Также была промоделирована схема фильтра с встречно-параллельными диодами в цепях управляющих напряжений варикапов. Такая схема позволяет повысить импеданс в точке соединения варикапов для низкочастотных комбинационных составляющих, при этом практически не изменяя сопротивление цепи для постоянной составляющей. Для получения высокого импеданса использованы диоды с малой емкостью перехода при нулевом напряжении. Однако эффективность такого способа сильно зависит от расстройки между частотами помех, поскольку с увеличением частоты огибающей емкостное сопротивление диодов уменьшается и растет ток через цепь управляющего напряжения, при этом сильнее смещая рабочую точку варикапов и нарушая баланс, необходимый для компенсации нелинейных составляющих, возникающих в варикапах. При использовании в цепях управляющих напряжений встречно-параллельных диодов с малой емкостью перехода можно получить выигрыш по интермодуляции до 15 дБ при малых отстройках между частотами помех.

В третьем разделе диссертационной работы рассмотрена методика компенсации интермодуляционных составляющих третьего порядка в тракте малошумящий усилитель - двойной балансный диодный смеситель путем оптимизации коэффициента передачи МШУ и мощности гетеродина смесителя.

Для выбора типа смесителя и определения его характеристик ЭМС, требуемых для работы совместно с МШУ в радиоприемном тракте, а таюке для анализа возможностей улучшения характеристик смесителей путем выбора мощности гетеродина были проанализированы различные схемы активных и пассивных смесителей. С целью определения оптимального режима смесителей по мощности гетеродина моделировались зависимости коэффициента преобразования, характеристики компрессии и зависимости мощности интермодуляционных составляющих третьего порядка.

Далее в данном разделе был рассмотрен механизм образования интермодуляционного продукта на промежуточной частоте в радиоприёмном тракте. Было показано, что для минимизации интермодуляционных продуктов необходимо добиться таких фазовых и амплитудных соотношений в тракте, чтобы эти слагаемые взаимно компенсировали друг друга на промежуточной частоте, т.е. интермодуляционные продукты, обязанные МШУ и самому смесителю, оказались равными по амплитуде и противоположными по фазе.

Для выяснения возможности выполнения полученных соотношений были проанализированы фазовые соотношения сигнала и интермодуляционных составляющих на выходе МШУ, а также при преобразовании сигнала смесителем. При этом необходимые амплитудно-фазовые соотношения были получены при использовании в качестве смесителя двойного балансного диодного смесителя, характеристики которого в зависимости от мощности гетеродина, в том числе и фазовые, были промоделированы и измерены экспериментально. Также был рассмотрен вариант двойного балансного диодного смесителя, в каждом плече которого установлено по два диода последовательно. Это позволило увеличить его динамический диапазон, но потребовало увеличения мощности гетеродина.

Затем были рассчитаны и экспериментально измерены характеристики для радиоприемного тракта, состоящего из МШУ на полевом транзисторе и двойного балансного диодного смесителя. При выборе оптимального коэффициента передачи тракта и мощности гетеродина смесителя получен выигрыш по интермодуляции до 20-28 дБ при мощности помех на входе до -20 дБмВт.

В четвёртом разделе работы рассматривались различные конфигурации автоматизированного измерительного комплекса для измерения од-ночастотных и двухчастотных линейных и нелинейных характеристик входных каскадов радиоприемного тракта.

Для объединения нескольких измерительных приборов в систему, в которой обеспечивается их совместная работа, управление, сбор и анализ данных, необходимо обеспечить их соединение между собой и с управляющим персональным компьютером (ПК). Поскольку большинство современных измерительных приборов имеют интерфейс КОП [91], он был выбран в качестве основного для создания комплекса. Обычно ПК не оснащается интерфейсом КОП, поэтому для сопряжения с компьютером было разработано технологическое приспособление, преобразующее команды интерфейса КОП в стандартный интерфейс КБ-232 [92], который имеется на большинстве современных компьютеров.

Для измерения нелинейных характеристик при различных режимах компонентов по постоянному току необходимо задавать и изменять в некоторых пределах напряжения питания, напряжения смещения на элементах исследуемой схемы. Для обеспечения возможности управления постоянными напряжениями в различных точках исследуемых схем технологическое приспособление было дополнено четырехканальным восьмиразрядным цифро-аналоговым преобразователем и масштабными усилителями, обеспечивающими необходимый нагрузочный ток и диапазон изменения напряжения.

Далее в разделе показаны схемы измерительного комплекса и особенности его использования при измерениях различных характеристик РПУ.

Для обеспечения автоматизации измерений характеристик ЭМС различных элементов радиоприемного тракта и управления приборами комплекса была разработана управляющая программа, примеры некоторых режимов которой также показаны в данном разделе. Также приведены примеры характеристик, полученных с помощью анализатора спектра и векторного анализатора цепей. В качестве примера практического использования результатов работы показан макет приемовозбудителя с цифровой обработкой сигналов, в радиоприемном тракте которого использованы анализируемые в работе каскады.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты.

Основными положениями, выносимыми на защиту, являются:

- рекомендации по улучшению характеристик ЭМС МШУ на биполярном транзисторе с гетеропереходом за счет выбора его режима работы и согласования МШУ;

- способы уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах;

- схемная реализация входного тракта радиоприемника, позволяющая увеличить верхнюю границу динамического диапазона по интермодуляции;

- автоматизированный комплекс для измерения интермодуляционных характеристик радиоприемного тракта;

- результаты измерения и расчета характеристик ЭМС МШУ, перестраиваемых полосовых фильтров и смесителей.

Апробация работы.

Основные материалы по всем разделам диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация и связь" (г. Воронеж, 2006, 2007, 2009, 2010); Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности (г. С.-Петербург, 2008); научной сессии Воронежского государственного университета (г. Воронеж, 2008, 2009).

Публикации.

Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах [126-134].

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 134 наименования. Объем диссертации составляет 143 страницы, включая 72 иллюстрации и 1 таблицу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе рядов Вольтерра проанализировано формирование нелинейных эффектов третьего порядка в МШУ на НВТ и наглядно представлен вклад каждого нелинейного продукта в общую картину нелинейного процесса, определены параметры, от которых зависят нелинейные характеристики МШУ.

2. Рассчитаны и экспериментально измерены характеристики ЭМС МШУ на 81Се НВТ ВРР620 в зависимости от режима транзистора по постоянному току и согласования входного импеданса для определения возможности оптимизации режима работы и входного импеданса МШУ на НВТ с точки зрения ЭМС.

3. Разработаны способы уменьшения интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах путем выбора оптимального диапазона изменения управляющего напряжения, а также с помощью последовательного соединения нескольких пар варикапов и с использованием диодов в цепях управляющих напряжений.

4. Показана возможность компенсации интермодуляционных составляющих в тракте МШУ — двойной балансный диодный смеситель путем достижения оптимального коэффициента передачи МШУ и мощности гетеродина смесителя. Предложенные способы позволили уменьшить интермодуляционный продукт третьего порядка на выходе тракта на величину порядка 20-26 дБ.

5. Разработан автоматизированный измерительный комплекс для измерения одночастотных и многочастотных линейных и нелинейных характеристик входных каскадов радиоприемного тракта.

1. Владимиров В.И. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем / В.И. Владимиров, А.Л. Докторов, Ф.В. Елизаров М.: Радио и связь, 1985. - 272 с.

2. Петровский В.И. ЭМС радиоэлектронных средств / В.И. Петровский, Ю.Е. Седельников -М.: Радио и связь, 1986. 216 с.

3. Бабанов Ю.Н. Проблема взаимных помех при совместной работе радиосистем: Учебное пособие / Ю.Н. Бабанов, А.В.Силин ГГУ, 1975.

4. Калашников Н.И. Основы расчёта электромагнитной совместимости систем связи через ИСЗ / Н.И. Калашников М.: Связь, 1970. - 160 с.

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

6. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. Сост. Д.Р.Ж. Уайт. Вып.1. Общие вопросы ЭМС. Межсистемные помехи / Сокращ. пер. с англ. Под ред. А.И. Сапгира. М.: Сов. радио, 1977. - 352 с.

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

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

9. Шахнович И. Твердотельные СВЧ приборы и технологии. Невоспетые герои беспроводной революции. / И. Шахнович // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2005. - № 4. - С. 12-18.

10. M. Rudolph. An HBT noise model valid up to transit frequency. / M. Rudolph, R. Doerner, L. Klapproth, P. Heymann // IEEE electron device letters. 1999. - vol. 20. -№ 1. - P. 24-26.

11. James Chingwei Li. Predictive modeling of InGaP/GaAs HBT noise parameters from DC and SParameter data for wireless power amplifier design / James Chingwei Li, Peter J. Zampardi, and Van Pho // International conference ot compound semiconductor. 2003.

12. Matthias Rudolph. The influence of microwave two-port noise on residual phase noise in GaAs-HBTs. / Matthias Rudolph, Peter Heymann. -34 European Microwave Conference. Amsterdam. - 2004. - P. 945948.

13. M. Rudolph. Noise modelling and measurements of GalnP/GaAs-HBT / M. Rudolph, R. Doerner, P. Heymann // International Workshop of the German IEEE MTT/AP Chapter "RF and Microwave Noise". 1996. -№10,- 7 p.

14. Kenneth H. K. Yau. Modeling and extraction of SiGe HBT noise parameters from measured Y-Parameters and accounting for noise correlation. / Kenneth H. K. Yau, Sorin P. Voinigescu — Toronto. University of Toronto. - 2005. - 4 p.

15. Qingqing Liang. Systematic analysis and optimization of broadband noise and linearity in silicon germanium heterojunction bipolar transistors / Qingqing Liang School of Electrical and Computer Engineering Georgia Institute of Technology, 2002. - 133 p.

16. Xizhen Tian. Noise analysis of a photoreceiver using a P-I-N and GaAs HBT distributed amplifier combination / Xizhen Tian, A. P. Freundorfer,1.ngis Roy // IEEE microwave and wireless components letters. — 2003. -vol. 43. -№ 13.-P. 208-210.

17. Guofu Niu. Noise modeling and SiGe profile design tradeoffs for RF applications / Guofu Niu at all // IEEE transactions on electron devices. -2000.- vol. 47.-№ 11. P. 2037-2044.

18. Голубев В. H. Эффективная избирательность радиоприемных устройств / В. Н. Голубев М.: Связь, 1978. - 240 с.

19. Богданович Б. М. Нелинейные искажения в приемно-усилительных устройствах / Б. М. Богданович М.: Связь, 1980. - 280 с.

20. Голубев В. Н. Оптимизация главного тракта приема радиоприемного устройства / В. Н. Голубев. М. : Радио и связь, 1982. - 144 с.

21. Бокк О.Ф. Предельные возможности линеаризации усилителей радиочастоты / О.Ф. Бокк // Радиотехника. 1976. - Т.31, №6. - С. 6772.

22. Бокк О.Ф. Динамический диапазон транзисторных каскадов радиоприемных устройств / О.Ф. Бокк, Э.Б. Грибов, В.П. Чернолихова // Радиотехника. 1974. - Т. 29. - С. 65-70.

23. Челышев В.Д. Приемные радиоцентры: Основы теории и расчета высокочастотных трактов. / В.Д. Челышев М.: Связь, 1975. - 264 с.

24. Хотунцев Ю.Л. Интермодуляционные искажения в приемных и передающих СВЧ полупроводниковых устройствах / Ю.Л. Хотунцев // Известия вузов. Радиоэлектроника. 1983. - № 10. - С. 28-38.

25. Анисимов E.H. Нелинейный четырехполюсник при многочастотном воздействии / E.H. Анисимов // Радиотехника и электроника. 1988. -Т. XXXIII. - Вып.9 - С. 2003-2006.

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

27. Бирюк H.Д. Анализ нелинейных радиоцепей итерациями на основе метода комплексных амплитуд / Н.Д. Бирюк, В.Н. Дамгов // Радиотехника и электроника. 1993. - Т. 38. - Вып.З - С. 481-486.

28. Rhyne G.W. Analysis of nonlinear circuits driven by multi-tone signals using generalized power series / G.W. Rhyne, M.B. Steer, B.D. Bates // IEEE MTT-S Int. Symp. Circuits System Digest, N.Y. -1987. P. 903-906.

29. 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, N.Y. 1985. -P.413-416.

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

31. Асович П.Jl. Расширение возможностей применения функциональных рядов при анализе существенно нелинейных систем / П.Л. Асович, А.А. Соловьев // Радиотехника и электроника. 1988. - T.XXXIIL -Вып.б-С.1198-1206.

32. 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.

33. Maas S. Modeling GaAs MESFETs for intermodulation analysis / S. Maas, D. Neilson//Microwave J. 1991. № 5. - P. 295-300.

34. Волков E.A. Устранение эффекта блокирования в каскадах радиоприемных устройств при минимизации их интермодуляционных искажений / Е.А. Волков, Д.Н. Говорухин // Радиотехника. 1990. - № 4. -С. 27-31.

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

36. Дыбой А.В. Оптимизация электрофизических и геометрических параметров полевых транзисторов в нелинейном режиме работы мало-шумящих усилителей СВЧ диапазона: Дис. канд. физ.-мат. наук. — Воронеж, 1998.- 160с.

37. Аверина Л.И. Нелинейное взаимодействие многочастотных и шумовых сигналов в СВЧ усилителях на полевых транзисторах: Дис. канд. физ.-мат. наук. Воронеж, 1998. - 145с.

38. Mark. P. van der Heijden. On the optimum biasing and input out-of-band terminations of linear and power efficient Class-AB bipolar RF amplifiers / M. P. van der Heijden at al // IEEE BCTM 2.1. 2005. - P. 44 - 47.

39. Steer M.B. Relationship of Volterra series and generalized power series / M.B. Steer, P.J. Khan, R.S. Tucker // Proc. IEEE. 1983. - № 12. -P.1453-1454.

40. Maas S.A. Analysis and optimization of nonlinear microwave circuits by Volterra series analysis / S.A. Maas // Microwave J. 1990. - № 4. -P.245-251.

41. Buisman K. "Distortion-Free" Varactor Diode Topologies for RF Adaptiv-ity / K. Buisman, L. C. N. de Vreede, L.E. Larson, M. Spirito, A. Akh-noukh, T.L.M. Scholtes, L. K. Nanver // IEEE MTT-S Int. Dig., Long Beach, CA Jun. 2005. - P. 389-392.

42. Buisman K. Varactor Topologies for RF Adaptivity with Improved Power Handling and Linearity / K. Buisman, C. Huang, A. Akhnoukh, M. Mar-chetti, L.C.N, de Vreede, L.E. Larson, L.K. Nanver // IEEE MTT-S Int. Dig., Honolulu, HI Jun. 2007. - P. 319-322.

43. Joonwoo Lee. Intermodulation mechanism and linearization of Al-GaAs/GaAs HBT's / Joonwoo Lee at al // IEEE transactions on microwave theory and techniques. 1997. - vol.45. - № 12. - P. 2065-2072.

44. Woonyun Kim. The effects of Cbc on the linearity of AlGaAs/GaAs power HBTs / Woonyun Kim at al // IEEE transactions on microwave theory and techniques. -2001. vol.49. -№ 7. - P. 1270-1276.

45. Woonyun Kim. Analysis of nonlinear behavior of power HBTs / Woonyun Kim at al // IEEE transactions on microwave theory and techniques. 2002. - vol.50. - № 7. - P. 1714-1722.

46. Pingxi Ma. InGaP/GaAs HBT failure mechanism investigation and reliability enhancement / Pingxi Ma, Liyang Zhang, M. F. Chang Los Angeles : University of California. - 4 p.

47. Junxiong Deng. Linearity analysis of SiGe HBT amplifiers using a power-dependent coefficient volterra technique / Junxiong Deng, Prasad S. Gudem, Lawrence E. Larson // IEEE. 2004. - P. 479-482.

48. Onno W. Purbo. A unified model of Early voltage for bipolar transistors at low temperatures / Onno W. Purbo Bandung : Inter University Center on Microelectronics Institute of Technology Bandung. - 6 p.

49. Mani Vaidyanathan. A theory of high-frequency distortion in bipolar transistors / Mani Vaidyanathan at al // IEEE transactions on microwave theory and techniques.-2003.-vol.51.-№ 2. P. 448-461.

50. Gunther Palfinger. Modelling the Heterojunction Bipolar Transistor with VBIC / Gunther Palfinger Institute for Solid State Physics Technical University Graz. - 2000. - 154 p.

51. Gunnar Malm B. High frequency characterization and modeling of SiGe Heterojunction Bipolar Transistors : Doctoral Thesis / B. Gunnar Malm. Stockholm : Royal Institute of Technology, - 2002. - 72 p.

52. Michael Schroter. HICUM. A scalable physics-based compact bipolar transistor model : Description of model version 2.1 / Michael Schroter. -2000.- 180 p.

53. Pulfrey D. L. Compact modeling of high frequency small dimension bipolar transistors / D. L. Pulfrey, A. R. St. Denis, M. Vaidyanathan // IEEE COMMAD. 1998. - 5 p.

54. Anssi Hovinen. Process development and device modelling of gallium arsenide heterojunction bipolar transistors : Dissertation for the degree of doctor of science in technology / Anssi Hovinen Helsinki University of Technology. - 2001. - 148 p.

55. Onur Esame. Performance comparison of state-of-the-art heterojunction bipolar devices (HBT) based on AlGaAs/GaAs, Si/SiGe and InGaAs/InP / Onur Esame et al. // Microelectronics Journal. 2004. - № 35. - P. 901-908.

56. Fujiang Lin. Extraction of VBIC model for SiGe HBTs made easy by going through Gummel-Poon model / Fujiang Lin et al. Singapore, National University of Singapore. - 2000. - 10 p.

57. Zhang Q.M. A new large signal HBT model / Q.M. Zhang et al // IEEE transactions on microwave theory and techniques. 1996. - vol. 44. - № 11. -P.2001-2009.

58. Rudolph M. Direct extraction of HBT equivalent-circuit elements / M. Rudolph, R. Doerner, and P. Heymann // IEEE transactions on microwave theory and techniques. 1999. - vol. 47. - № 1. - P. 82-98.

59. Rudolph M. Scalable GalnP/GaAs HBT large-signal model / Matthias Rudolph, Ralf Doerner, Klaus Beilenhoff, Peter Heymann // IEEE transactions on microwave theory and techniques. 2000. - vol. 48. - № 12. - P. 2370-2376.

60. Rudolph M. Unified model for collector charge in heterojunction bipolar transistors / Matthias Rudolph, Ralf Doerner, Klaus Beilenhoff, Peter Heymann // IEEE transactions on microwave theory and techniques. -2002. vol. 50. - № 7. - P. 1747-1751.

61. Sheinman B. A Peeling algorithm for extraction of the HBT small-signal equivalent circuit / B. Sheinman et al // IEEE transactions on microwave theory and techniques. 2002. - vol. 50. - № 12. - P. 2804-2810.

62. Rudolph M. New GalnP/GaAs-HBT large-signal model for power applications / M. Rudolph, R. Doerner, P. Heymann // European Microwave Conference Digest. 1998. - P. 231-235.

63. Rudolph M. Large-signal HBT model requirements to predict nonlinear behaviour / M. Rudolph, R. Doerner // IEEE MTT-S Digest. 2004. - № 4.-P. 43-46.

64. Vuolevi J. Analysis, measurement and cancellation of the bandwidth and amplitude dependence of intermodulation distortion in RF power amplifiers / J. Vuolevi Oulu : Department of Electrical Engineering University of0ulu.-2001.-151 p.

65. Dahlstrom M. Ultra high speed InP heterojunction bipolar transistors : Doctoral dissertation / M. Dahlstrom. Stockholm : Royal Institute of Technology. - 2003. - 180 p.

66. Rheinfelder C. Nonlinear modelling of SiGe HBTs up to 50 GHZ / C. Rheinfelder et al. // IEEE MTT-S Digest. 1997. - № 6. - P. 11-14.

67. Peniket N.A. GaAs HBT MMIC technology: a commercial reality / N.A. Peniket // GEC review. 1999. - vol .14. - № 2. - P. 95-102.

68. Datta S. A Thermionic-emission-diffusion model for graded base pnp heterojunction bipolar transistors / S. Datta, K. P. Roenker, M. M. Cahay // Journal of applied physics. 1998. - vol. 83. - № 12. - P. 8036-8046.

69. Rudolph M. Scaling of GalnP/GaAs HBT equivalent-circuit elements / M. Rudolph, R. Doerner, E. Richter, P. Heymann // European Gallium Arsenide, and Related Compounds, Application Symposium (GAAS 99) proceedings. 1999.-P. 113-116.

70. Zhenqiang Ma A High-power and High-gain X-Band Si/SiGe/Si heterojunction bipolar transistor / Zhenqiang Ma et al. // IEEE transactions on microwave theory and techniques. 2002. - vol. 50. - № 4. - P. 11011108.

71. Rudolph M. Modeling emitter breakdown in GaAs-Based HBTs / M. Rudolph, F. Schnieder, W. Heinrich // IEEE MTT-S Digest. 2003. - № 6. -P. 651-654.

72. Rudolph M. On the Gunn effect in GaAs HBTs / M. Rudolph, F. Schnieder, W. Heinrich // IEEE MTT-S Digest. 2001.

73. Lenk F. New Extraction algorithm for GaAs-HBTsWith low intrinsic base resistance / F. Lenk, M. Rudolph. Berlin : Ferdinand-Braun-Institut fur Hochstf. - 2002.

74. Schott M. 38 GHz Push-Push GaAs-HBT MMIC oscillator / M. Schott et al. Berlin : Ferdinand-Braun-Institut fur Hochstf. - 2002.

75. Rudolph M. Towards a unified method to implement transit-time effects in pi-topology HBT compact models / M. Rudolph et al. Berlin : FerdinandBraun-Institut fur Hochstf. - 2002.

76. Lenk F. Low phase-noise monolithic GalnP/GaAs-HBT VCO for 77 GHz / F. Lenk et al. Berlin : Ferdinand-Braun-Institut fur Hochstf. - 2002.

77. Heymann P. Low phase noise monolithic oscillators using GalnP/GaAs HBT-Technology / P. Heymann // IMS. 2003. - P. 1-42.

78. Sischka F. Gummel poon bipolar model. Model description. Parameter extraction. / F. Sischka - Munich : Agilent Technologies. - 2001. - 1111. P

79. Разедвиг В.Д. Применение программ P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: В 4 выпусках / В. Д. Разедвиг. -М.: Высш. школа, 1989.

80. Разедвиг В.Д. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office / В. Д. Разедвиг. М.: Солон, 1999 - 493 с.

81. Разедвиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0. / В.Д. Разедвиг. М.: Солон, 1999 - 698 с.

82. NPN silicon germanium RF transistor BFP620. Infineon technologies, 02/2000. Data Sheet.: http://ww.infmeon.com/dgdl/bfp620.pdf

83. Малевич И.Ю. Оценка интермодуляционных параметров высоколинейных приемно-усилительных трактов / И.Ю. Малевич // Радиотехника. 1995. 6. - С. 19-21.

84. Шарапов Ю.И. Преобразование частоты Fnq = Fr Fc при Fr > Fc и постоянной частоте гетеродина без заданных комбинационных составляющих / Ю.И. Шарапов // Радиотехника. - 1997. - № 12. - С.79-83.

85. Шарапов Ю.И. Сравнительные характеристики разностных видов преобразования частоты / Ю.И. Шарапов // Радиотехника. 1986. - № 8. - С.66-70.

86. ГОСТ 26.003-80. Система интерфейса для измерительных устройств с байт-последовательным, бит-параллельным обменом информацией. Требования к совместимости.

87. Кузьминов А.Ю. Интерфейс RS232: Связь между компьютером и микроконтроллером: От DOS к WINDOWS98/XP. / А.Ю. Кузьминов -М.: Издательский дом «ДМКпресс», 2006. 320 с.

88. Петросянц К.О. Сравнительный анализ схемотехнических моделей SiGe гетеропереходного биполярного транзистора / К.О. Петросянц, P.A. Торговников // Известия вузов. Электроника. 2006. - № 5. -С. 107-114.

89. Тимошенков В.П. Состояние и перспективы развития технологии кремниевых гетеропереходных биполярных транзисторов для СВЧ применений / В.П. Тимошенков // Известия вузов. Электроника. -2006.-№5.-С. 13-18.

90. Шварц Н.З. Полупроводниковые входные устройства СВЧ / Н.З. Шварц, B.C. Эткин, Ю.Л. Хотунцев и др.; под ред. B.C. Эткина. -М.: Сов.радио, 1975.

91. Богданович Б.М. Основы теории и расчета малосигнальных электронных усилителей с контролируемыми нелинейными искажениями./ Б.М. Богданович Минск.: Высшая школа, 1974. - 219 с.

92. Бобрешов A.M. Анализ нелинейных схем методом рядов Вольтерра : учебное пособие / A.M. Бобрешов, H.H. Мымрикова, A.A. Головкин Воронеж : Изд-во Воронеж. Ун-та, 2006. - 47 с.

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

94. Алгазинов Э.К. Изменение шумов в усилителе на полевом транзисторе в нелинейном режиме / Э.К. Алгазинов, A.M. Бобрешов, Л.И.

95. Аверина // Радиотехника и электроника. 1996. - Т. 41 - № 11. - С. 1386- 1389.

96. Алгазинов Э.К. Шумовые характеристики усилителя на НЕМТ транзисторе в нелинейном режиме / Э.К. Алгазинов, A.M. Бобрешов, Л.И. Аверина, А.И. Лопатин // Известия ВУЗов. Электроника. -2001.-№2.-С. 66-70.

97. Алгазинов Э.К. Характеристики нелинейного взаимодействия помехи и собственного шума в транзисторном усилителе / Э.К. Алгазинов,

98. A.M. Бобрешов, Л.И. Аверина // Электронная техника. Сер. СВЧ-техника. 2001. - Вып. 1 (477) - С. 17-20.

99. Алгазинов Э.К. Характеристики входного СВЧ усилителя, влияющие на помехозащищенность приемной системы / Э.К. Алгазинов,

100. B.И. Мноян // Электронная техника, сер. Электроника СВЧ. 1981. -№ 2. - С. 3-7.

101. Алгазинов Э.К. Электромагнитная совместимость радиоприемных устройств СВЧ. / Э.К. Алгазинов, A.M. Бобрешов, A.M. Воробьев, Ю.Н. Нестеренко // Воронеж, ВГУ, 2003. 85 с.

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

103. Бобрешов A.M. Методика исследования характеристик ЭМС НВТ / A.M. Бобрешов, Л.И. Аверина, A.B. Хрипушин // Физика и технические приложения волновых процессов: VI Международ, науч.-техн. конф., 17-21 сент. 2007 г.: тр. конф. Казань - 2007. - С. 224-225.

104. Аверина Л.И. Характеристики электромагнитной совместимости СВЧ смесителей / Л.И. Аверина, Ж.В. Шапошникова // Труды 8 Международного симпозиума по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии Санкт-Петербург - 2009. - С.294-297.

105. Аверина Л.И. Многочастотные характеристики СВЧ смесителей / Л.И. Аверина, Ж.В. Шапошникова // Теория и техника радиосвязи. -2009.-№2.-С. 85-90.

106. Surface Mount Frequency Mixer ADE-1. Mini-Circuits Data Sheet REV E.: http://www.minicircuits.com/pdfs/ADE-l .pdf

107. Surface Mount Frequency Mixer ADE-1HW. Mini-Circuits Data Sheet REV E.: http://www.minicircuits.com/pdfs/ADE-lHW.pdf

108. E-Series RF 1:4 Flux Coupled Step-up Transformer ETC4-1-2. M/A-COM. Data Sheet Rev V4.: http://www.macomtech.com/datasheets/DS-ETC4-l-2.pdf

109. Рэд Э.Т. Схемотехника радиоприемников. Практическое пособие. /

110. Т. Рэд // М:. Мир, - 1989. - 236 с.

111. Аверина Л.И. Нелинейные характеристики пассивного смесителя на полевом транзисторе / Л.И. Аверина, Ж.В. Шапошникова, В.Ю. Дорошенко // Сб. трудов 16 междунар. н.-т.конф. «Радиолокация, навигация, связь» Воронеж - 2010. - Т. 1. - С. 434-440.

112. Алгазинов Э.К. Коэффициент шума приёмника при наличии помех / Э.К. Алгазинов, A.M. Бобрешов // Радиотехника. 1980. -№ 6. - С. 35-36.

113. Аверина Л. И. Анализ нелинейных эффектов и расчет характеристик ЭМС СВЧ усилителя на биполярном транзисторе с гетеропереходом / Л.И. Аверина, A.M. Бобрешов, A.B. Хрипушин // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 2009. - № 4. - С. 38^45.

114. Генератор сигналов высокочастотный программируемый Г4-164. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 3.260.020 ТО.

115. Генератор сигналов высокочастотный Rohde&Schwarz SMV-03. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

116. Вольтметр универсальный В7-53 (В7-53/1). Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

117. СК4-Белан 32. Анализатор спектра. Руководство по эксплуатации. ЕЛКБ.41168.010РЭ.

118. Precision Rail-to-Rail Input and Output Operational Amplifiers OP184/OP284/OP484. Analog Devices Data Sheet Rev 1: http://www.analog.com/static/imported-files/datasheets/1. OP 184284484.pdf

119. Аверина Л.И. Применение метода рядов Вольтерры для многочастотного анализа СВЧ усилителей при больших входных воздействиях / Л. И. Аверина, A.B. Тагиев, A.B. Исаев // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2009. - № 1. - С. 58-62.

120. Аверина Л.И. Уменьшение нелинейных эффектов во входном радиоприёмном тракте / Л.И. Аверина, A.M. Бобрешов, A.B. Исаев // Сб. трудов 15 междунар. н.-т.конф. «Радиолокация, навигация, связь».-Воронеж 2009. - Т. 2. - С. 971-976.

121. Аверина Л.И. Уменьшение интермодуляционных искажений в перестраиваемых полосовых фильтрах / Л.И. Аверина, A.M. Бобрешов, A.B. Исаев // Сб. трудов 16 междунар. н.-т.конф. «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж - 2010. - Т. 1. - С. 493^198.

122. Бобрешов A.M. Уменьшение интермодуляционных искажений во входном радиоприемном тракте / A.M. Бобрешов, Л.И. Аверина, A.B. Исаев, Г.К. Усков // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. Киев - 2010. - Т. 53. - № 12 - С. 32-37.

123. Бобрешов A.M. Интермодуляционные искажения в перестраиваемых полосовых фильтрах / A.M. Бобрешов, Л.И. Аверина, A.B. Исаев // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Физика. Математика. Воронеж - 2010. - №. 2. - С. 11-16.