Автор(-ы):
Николенко Полина Владимировна
Дмитриев Владимир Дмитриевич
Секция
Радиотехника, электроника
Ключевые слова
Аннотация статьи
Целью данной статьи является применимость метода рядов Вольтерра при анализе и расчете нелинейных искажений СВЧ полевых транзисторов с барьером Шоттки (ПТШ) и мощных GaN транзисторов. В ходе работы были изучены методы анализа нелинейных СВЧ цепей и выбран метод рядов Вольтерра, наиболее подходящий для анализа интермодуляционных искажений в малосигнальных усилителях. Работа позволяет получить качественный анализ и расчёт нелинейных искажений ПТШ и GaN транзисторов. В первом случае использовалась эмпирическая модель транзистора ТОМ1 для ПТШ 3П373 фирмы «Планета-Аргалл», во втором Angelov2 для GaN- транзистора В004 фирмы Nitronex.
Текст статьи
Методов анализа нелинейных СВЧ устройств в настоящее время существует множество. Основными на данный момент являются метод гармонического баланса (ГБ) и метод функциональных рядов Вольтерра (ФВР). Методы машинного анализа СВЧ нелинейных устройств также в основном используют эти два метода.
Метод гармонического баланса, являясь численным методом, позволяет достаточно полно исследовать нелинейные СВЧ устройства с сильной нелинейностью и определять его передаточные характеристики (коэффициент передачи и др.). Этот метод используется для исследования таких СВЧ нелинейных устройств как умножители, генераторы, смесители. Однако при полигармоническом возбуждении анализ данным методом значительно усложняется и требует значительного увеличения времени для расчетов (особенно при расчете интермодуляционных искажений) [2].
Метод ФРВ обычно используется для исследования СВЧ устройств со слабой нелинейностью, и позволяет достаточно точно и быстро определять интермодуляционные искажения различных порядков, с учетом взаимодействия гармоник и комбинационных частот через линейную часть цепи. Минусом данного метода для большинства биполярных и полевых транзисторов является малый уровень входного сигнала. Необходимо отметить, при малых сигналах это фактически единственный метод, который позволяет проводить качественный анализ [2, 3].
В работе представлены результаты моделирования основной и интермодуляционной составляющей 3-ого порядка (ИМИ) при двухчастотном входном сигнале на частоте 1 ГГц методами ФРВ и ГБ.
На рисунке1 изображены зависимости выходной мощности от входной полезного сигнала и ИМИ, рассчитанные методом ГБ и методом ФРВ для GaN-транзистора В004.
– уровень основной мощности, метод ГБ; – уровень основной мощности, метод ФРВ; – уровень мощности ИМИ, метод ГБ; – уровень мощности ИМИ, метод ФРВ
Рис. 1. Уровни выходной мощности от входного полезного сигнала и ИМИ 3-го порядка, полученные методом ГБ и методом ФРВ для GaN-транзистора (Angelov2 B004)
На рисунке 1 мы наблюдаем разницу в 10 Дб между ИМИ, полученными разными методами.
На рисунке 2 изображены зависимости выходной мощности от входной полезного сигнала и ИМИ 3-го порядка, рассчитанные методом ГБ и методом ФРВ для ПТШ 3П373.
– уровень основной мощности, метод ГБ; – уровень основной мощности, метод ФРВ; – уровень мощности ИМИ, метод ГБ; – уровень мощности ИМИ, метод ФРВ
Рис. 2. Уровни выходной мощности от входного полезного сигнала и ИМИ 3-го порядка, полученные методом гармонического баланса и методом рядов Вольтерра для ПТШ 3П373 (ТОМ1)
Результаты моделирования показали, что для ПТШ фактически основные и комбинационные частоты сходятся с высокой точностью до определённого уровня воздействия. На основании проведенных исследований можно отметить, что метод ФРВ можно применять для расчета ИМИ устройств на ПТШ в режиме малого сигнала. Для GaN транзисторов метод ФРВ имеет достаточно большую погрешность при расчете ИМИ и его использование предпочтительней при качественном анализе, а расчет производить по методу ГБ.
Сокращения
ИМИ 3 – интермодуляционные искажения 3-го порядка
ФРВ – функциональные ряды Вольтерра
Список литературы
Поделиться
Николенко П. В., Дмитриев В. Д. Методы расчёта нелинейных СВЧ устройств // Актуальные исследования. 2022. №22 (101). С. 41-43. URL: https://apni.ru/article/4224-metodi-raschyota-nelinejnikh-svch-ustrojstv