Лабораторная работа № 3 Моделирование транзисторных усилителей в сапр Microwave Office
“Расчет транзистор транзисторного СВЧ-усилителя на заданный коэффициент усиления”
Рис.1 Эквивалентная схема СВЧ-усилителя
Выбрать транзистор и, используя S–параметры, в программе Microwave Office {Project/Add Data Files/Import Data Files}
Произвести анализ устойчивости транзистора на заданной рабочей частоте. {Project Options}. Построить окружности устойчивости по входу и выходу транзистора на круговой диаграмме Смита. Тип характеристик – {Linear/Circle/SCIR1 и SCIR2}. Определить область устойчивости транзистора.
Построить окружность фиксированного усиления на заданный коэффициент усиления. Используйте тип характеристики – {Liner/Circle/GPCIR}.
Выбрать на окружности фиксированного усиления точку, соответствующую заданному коэффициенту усиления транзистора. Определите модуль и фазу коэффициента отражения ГOUT или действительную и мнимую часть импеданса ZOUT выбранной точки.
Определить коэффициент отражения по входу транзистора ГIN, нагруженного на сопротивление ZOUT. Для этого в режиме схемотехнического моделирования (Schematic) усилителя используйте модель порта на выходе транзистора {PORTS/PORTG} с коэффициентом отражения ГOUT или модель нагрузки с импедансом ZOUT {GENERAL/PASSIVE/OTHER/IMPED}.
Убедитесь, что коэффициент отражения по входу транзистора ГIN не оказывается в области неустойчивости усилителя. В противном случае выбрать другое значение ГOUT на окружности фиксированного усиления и повторите п.5.
В режиме схемотехнического моделирования рассчитать выходную согласующую цепь на сопротивление ZL = Z*OUT с использованием отрезка линии передачи и шлейфа или двух реактивных элементов. Z*OUT - комплексно сопряжённое к ZOUT.
Согласовать 50 Ом входную линию с входным импедансом транзистора.
Проанализировать частотные зависимости модулей коэффициента передачи и отражения усилителя в широкой полосе частот 2-18 ГГц с шагом 0.5 ГГц. Определите рабочую полосу частот усилителя мощности.
Выполнить анализ усилителя мощности, используя схему сложения сигналов двух усилителей. Использовать для построения делителя и сумматора модели {GENERAL/PASSIVE/PwrDIVIDER/QHYB или DHYB}.
Рис. 2 Схема сложения сигналов двух усилителей.
В отчете представить диаграммы, схемы и характеристики усилителей.
Контрольные вопросы
Что такое область неустойчивости усилителя? Как определить область неустойчивости на круговой диаграмме Смитта?
Каким образом выбирается необходимая нагрузка усилителя?
В каких случаях следует применять схему усилителя мощности, представленную на Рис. 2?
Лабораторная работа №4 «Проектирование свч генератора, управляемого напряжением»
Наиболее распространенным типом генратора является емкостная трехточечная схема. Эквивалентная электрическая схема генератора, управляемого напряжением (ГУН), показана на рис. 1. В данной схеме для перестройки частоты генерации может использоваться полупроводниковый варакторный диод, емкость которого является функцией приложенного напряжения. Для самовозбуждения генератора на заданной частоте необходимо выполнение баланса фаз и баланса амплитуд в цепи положительной обратной связи, включающей резонансный контур, емкостной делитель и активный элемент. Баланс фаз достигается путем обеспечения фазового сдвига в цепи, охваченной положительной обратной связью, кратному ±2πn. Условие баланса амплитуд выполняется в том случае, когда усилительным звеном компенсируются потери энергии в цепи обратной связи.
Проектирование электрически управляемого СВЧ генератора с помощью САПР MWO Microwave Office разделяется на два этапа: линейный и нелинейный анализ схемы.
Рис.1 Эквивалентная электрическая схема генератора, управляемого напряжением (ГУН).