Расчет усилителя. Создание рабочей модели транзистора, страница 3

Рисунок 3.3.6. Расчет входной цепи согласования с помощью диаграммы Вольперта-Смита.

Далее необходимо произвести синтезмикрополосковых линий каждого из шлейфов с учетом параметров подложки. Для этого была использована встроенная утилита LineCalcв составе пакета ADS.Все линии рассчитываются на стандартное волновое сопротивление 50 Ом.

Рисунок 3.3.7. Результат синтеза линии разомкнутого шлейфа .

Рисунок 3.3.8. Результат синтеза линии шлейфа .

Рисунок 3.3.8. Результат синтеза линии шлейфа .

Рисунок 3.3.8. Результат синтеза линии короткозамкнутого шлейфа .

3.4. Проверка результатов расчета и синтеза согласующих цепей.

Рисунок 3.4.1. Реализация входной согласующей цепи.

В связи с такими факторами, как наличие неоднородностей в линии передачи, а также погрешности, которая присутствует при расчете графоаналитическим методом, для достижения лучших параметров согласования была проведена оптимизация геометрических размеров шлейфов. Внесенные изменения сведены в таблицу 3.4.

Таблица 3.4. Результат корректировки геометрических размеров шлейфов.

Шлейф	Значение до оптимизации	Значение после оптимизации
	10,2 мм	9,62 мм
	8,2 мм	7,56 мм
	4,38 мм	6,75 мм
	8,44 мм	10,5 мм

Рисунок 3.4.2. Реализация выходной согласующей цепи.

Рисунок 3.4.3. Графики коэффициентов отражения по входу и выходу транзистора.

Так как транзистор является потенциально неустойчивым, то было обеспечено лишь одностороннее согласование по входу. Значение коэффициента отражения по входу в полосе не превышает 0,022. Вычислим значения КСВН:

.

Так как значение КСВН по входу не превышает 2, задачу согласования можно считать выполненной. На этом расчетная часть работы с усилителем закончена.

4. Результаты компьютерного моделирования.

По результатам расчета была собрана компьютерная модель усилителя. Ее вид представлен на рисунке (4.1).

Рисунок 4.1. Принципиальная схема модели усилителя.

Далее необходимо получить значения следующих параметров усилителя: коэффициент усиления, коэффициент шума, точку OIP3, точку компрессии .

На рисунке (4.2) приведена топология проектируемого усилителя.

Рисунок 4.2. Топология усилителя.

         

4.1. Коэффициент усиления.

Значение коэффициента усиления получаем, используя систему S-параметров. График АЧХ усилителя изображен на рисунке (4.1.1). Из него видно, что коэффициент усиления на центральной частоте составляет 12,082 dB, а неравномерность усиления в полосе не превышает 0,155 dB. Полученное значение удовлетворяет требованиям технического задания.

Рисунок 4.1.1. АЧХ усилителя.

Рисунок 4.1.2. Фазовая характеристика коэффициента передачи.

4.2. Коэффициент шума.

Значение коэффициента шума получаем так же с помощью монитора S-параметров, активировав учет шумовых параметров.На рисунке (4.2.1) изображены два графика, соответствующие коэффициенту шума в децибеллах. Пунктиром обозначен график минимального коэффициента шума, который реализуется при оптимальном сопротивлении источника сигнала (50 Ом). Сплошной линией изображен график максимально возможного коэффициента шума. Видно, что значение коэффициента шума не превышает 0,5 дБ, что удовлетворяет требованиям технического задания.

Рисунок 4.2.1. Графики коэффициента шума усилителя.

4.3. Уровень интермодуляционных искажений третьего порядка OIP3.

Определение точки пересечения третьего порядка IP3 осуществляется с помощью подачи на вход усилителя двух расстроенных сигналов. Далее программными методами вычисляется теоретический уровень этих сигналов, который мог бы вызвать появление интермодуляционных составляющих третьего порядка такого же уровня, как и эти входные сигналы. В таблице(4.3) выведены значения точки OIP3 для двух сигналов, разнесенных по частоте на 10 МГц, в дБмВт.