Узкополосное согласование СВЧ транзистора, страница 2

6. Запуск процедуры расчета производится в меню Simulate/ Analyze, или F8, или кнопкой тулбара с желтой молнией.

7. Рекомендуется поместить маркеры на рабочей частоте (по правой кнопке мыши на поле диаграммы Add Marker) для коэффициентов S₁₁ и S₂₂.

Рис. 2

8. Также необходимо построить частотные характеристики транзистора до согласования в прямоугольных координатах (рис. 3), и зафиксировать усиление и уровень согласования на рабочей частоте.

Рис. 3

9. Далее производится известная процедура одношлейфного согласования, отдельно для входа и для выхода.

10. Подбором длин входного и выходного отрезка линии необходимо добиться, чтобы на рабочей частоте точки S₁₁ и S₂₂ попали на окружность единичной активной проводимости (так, как на рис. 3). Для этого удобно использовать режим меню Simulate / Tune, выбрав длины линий как настраиваемые параметры (в свойствах соответствующих элементов – линий).  В процессе подбора длин следует начинать с малых значений, рекомендуется выбирать минимально возможные длины отрезков, приводящие к желаемому результату (конечно, возможен и выбор больших значений длин отрезков, отличающихся на целое число половин длины волны от минимальных, но такой выбор приведет к  неоправданному сужению полосы частот согласования).

11. Теперь следует подключить согласующие шлейфы (рис. 4, 5), причем если точка коэффициента отражения попала на окружность единичной активной проводимости в нижней половине диаграммы (в области емкостной реактивности), то в качестве согласующего шлейфа удобнее использовать короткозамкнутый отрезок (элемент MLSC), имеющий при малых электрических длинах индуктивную реакцию (так, как на рис. 4).

12. Если же точка коэффициента отражения попала на окружность единичной активной проводимости в верхней половине диаграммы (в области индуктивной реактивности), то в качестве согласующего шлейфа удобнее использовать разомкнутый отрезок (элемент MLEF), имеющий при малых электрических длинах емкостную реакцию (так, как на рис. 5 в выходной цепи).

Рис. 4

Рис. 5

13. Подбором длин входного и выходного шлейфов необходимо добиться, чтобы на рабочей частоте точки S₁₁ и S₂₂ попали как можно ближе к центру диаграммы (так, как на рис. 6). Для этого удобно использовать режим меню Simulate / Tune, выбрав длины линий как настраиваемые параметры (в свойствах соответствующих элементов – линий).

14. Заметим, что достаточно легко добиться хорошего согласования только входа или только выхода, но из-за заметной паразитной внутренней обратной связи в транзисторе (коэффициент S₁₂ отличен от нуля) входная и выходная цепи влияют друг на друга, и процесс согласования становится итерационным.

15. Теперь следует зафиксировать частотные характеристики согласованного транзисторного усилителя (рис. 7) и сравнить их с характеристиками до согласования (рис. 3).

Рис. 6

Рис. 7

В отчете представить этапы синтеза согласующих цепи для СВЧ транзистора FSX017WF в пакете AWR Microwave Office, привести схемы, данные оптимизированных отрезков линий, расчетные характеристики (подобно рис. 1-7, процесс подбора длин согласующих отрезков обязательно пояснить, показав перемещение точек на круговой диаграмме), рассчитать максимально достижимый коэффициент усиления на рабочей частоте, сравнить полученный коэффициент усиления и максимально достижимый, оценить полосу пропускания по критерию согласования входа и выхода не хуже -10 дБ. Каким значениям КСВ это соответствует?

Варианты заданий

Транзистор: FSX017WF

Тип линий: МПЛ

Подложка МПЛ: толщина 0.5 мм, диэлектрическая проницаемость в интервале  3…10

Рабочая частота:  в интервале 9…11 ГГц

Волновые сопротивления подводящих линий: 50 Ом

Конкретные значения диэлектрической проницаемости подложки и рабочей частоты задает преподаватель.