Требования к отчету

Отчет должен содержать:

1. расчет геометрических параметров отрезка МПЛ;

2. чертеж топологии исследуемого фильтра;

3. частотные зависимости коэффициентов S21 и S11 с указанием частоты f₀ и полосы пропускания фильтра;

4. график зависимости ширины полосы от величины зазора f(s).

Контрольные вопросы

1. Что называется линией передачи?

2. Какие существуют классы волн?

3. Что такое коэффициент распространения волны? Запишите выражение.

4. Запишите выражение для постоянной распространения.

5. Запишите выражение для потерь в линии.

6. Какая линия называется микрополосковой линией передачи?

7. Какая волна является основной в МПЛ?

8. Какие линии называются связанными?

9. Дайте характеристику подложек для МПЛ.

10. Какое устройство называется фильтром?

11. Какой фильтр называется полосно-пропускающим?

12. Приведите топологию исследуемого фильтра.

13. Перечислите характеристики фильтра.

14. Дайте краткое описание интерфейса и основных операций программы Microwave Office.

15. Какие данные необходимо ввести в блок TXLine для расчета геометрических размеров МПЛ?

16. Как изменится АЧХ фильтра при увеличении числа звеньев?

17. Объясните ход графика f(s).

Литература

1. Малорацкий Л.Г. Микроминиатюризация элементов и устройств СВЧ. - М.: Сов. радио, 1976.

2. Бахвалова С.А. Описание пакета программ Microwave Office 2002 для исследования СВЧ-устройств. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Приборы СВЧ- и оптического диапазона». - М.: МИЭТ, 2003.

Лабораторная работа № 2

Исследование малошумящего усилителя

Цель работы: изучить характеристики и освоить процедуру настройки малошумящего усилителя (МШУ) с помощью программы Microwave Office.

Продолжительность работы - 4 ч.

Теоретические сведения

Малошумящим называется усилитель СВЧ-диапазона, используемый на входе радиоприемного устройства с целью усиления слабого сигнала.

При проектировании к МШУ предъявляются следующие требования:

• обеспечение необходимого усиления в заданной полосе частот;

• обеспечение коэффициента шума в заданной полосе частот, не превышающего заданный уровень;

• обеспечение требуемых КСВН по входу и выходу в заданной полосе частот.

Разнообразные схемы усилителей могут быть приведены к единой структурной схеме, состоящей из входной согласующей цепи, транзистора, выходной согласующей цепи и цепей питания и смещения, как это показано на рис.1.

Если коэффициент усиления по мощности не зависит от уровня входной мощности, то такой усилитель относится к классу линейных. Анализ линейного усилителя проводится с использованием S-параметров. С помощью этих параметров можно определить основные характеристики усилителя, такие как коэффициент усиления, коэффициент устойчивости и коэффициент шума.

Рис.1. Структурная схема МШУ

Как показано на рис.1, ко входу и выходу транзистора подключены цепи согласования для обеспечения согласования входного и выходного сопротивлений транзистора с сопротивлением генератора и нагрузки соответственно. Входной согласующей цепью также обеспечивается согласование по шуму.

Согласующие цепи на входе и выходе МШУ строятся таким образом, чтобы обеспечить заданное согласование, и коэффициенты усиления и шума. Получить минимальный коэффициент шума при максимальном коэффициенте усиления невозможно вследствие того, что значение коэффициента шума зависит от величины выходного импеданса источника сигнала. Однако значение выходного импеданса источника сигнала, необходимое для получения минимального КСВН, а значит и максимального коэффициента усиления, не совпадает с значением импеданса, которое соответствует минимальному значению коэффициента шума. Следовательно, входная согласующая цепь усилителя может быть спроектирована либо для получения минимума коэффициента шума, либо для получения малого значения КСВН и максимального коэффициента усиления. Но при этом невозможно получить и то и другое одновременно.

В связи с этим при проектировании МШУ принимается компромиссное решение, согласно которому получают необходимый коэффициент усиления при приемлемом коэффициенте шума.