Широкополосные полупроводниковые устройства СВЧ

Министерство образования Российской Федерации

Новосибирский государственный технический университет

________________________________________________________

621.38 № 000

Ш 645

ШИРОКОПОЛОСНЫЕ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ

УСТРОЙСТВА СВЧ

Программа, методические указания

и контрольные задания для студентов IV курса

факультета радиотехники, электроники и физики

(специальность 200700) заочного отделения

Новосибирск

2003

УДК 621.382.029.6 (07)

Ш 645

Составил канд. техн. наук, доц.

Рецензент канд. техн. наук, доц.

Работа подготовлена кафедрой радиоприемных

и радиопередающих устройств

© Новосибирский государственный

технический университет, 2003

ВВЕДЕНИЕ

Цели изучения дисциплины «Широкополосные полупроводниковые устройства СВЧ» (ШППУ СВЧ): приобретение знаний основ теории и техники ШППУ СВЧ, умений использования теоретических сведений в решении практических инженерных задач и навыков расчета, проектирования и исследования широкополосных СВЧ устройств на полупроводниковых приборах с использованием вычислительной техники.

Настоящая работа предназначена для студентов заочного отделения факультета радиотехники, электроники и физики специальности 2301 (Радиотехника) в качестве руководства при изучении ими дисциплины ШППУ СВЧ. В процессе изучения студент должен освоить теоретический материал в соответствии с программой по рекомендуемой литературе, выполнить контрольную работу и одну из комплексных расчетно-графических лабораторных работ, посвященных разработке и исследованию транзисторного усилителя мощности или диодного умножителя частоты.

По результатам выполнения контрольной и лабораторной работы осуществляется допуск к зачету, на который выносится теоретический материал дисциплины.

Ниже приведены программа, задания к контрольной работе, методические указания к изучению теоретического материала и выполнению контрольной работы, а также вопросы для самостоятельной проверки качества усвоения изучаемого материала и список рекомендуемой литературы.

I. ПРОГРАММА, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

И КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Введение

Предмет и задачи курса ШППУ СВЧ. Особенности широкополосных полупроводниковых устройств СВЧ и их классификация. Структура ШППУ СВЧ. Принципы и методы анализа и расчета.

Методические указания

Основным в данном разделе курса является понятие ШППУ СВЧ. При изучении материала этого раздела необходимо ознакомиться с конкретными типами ШППУ СВЧ и прежде всего с транзисторными СВЧ усилителями и диодными умножителями частоты. Затем следует ознакомиться с областями и перспективами применения ШППУ СВЧ, изучить общую терминологию, уяснить структуру и назначение элементов ШППУ СВЧ, а также проблемы, общие принципы и методы анализа и расчета этих устройств. Нужно обратить внимание на особую роль эксперимента при разработке ШППУ СВЧ.

Литература: [1, с. 5-7; 2, с. 6-31].

Вопросы для самопроверки

1. Приведите примеры ШППУ СВЧ, укажите их достоинства и недостатки.

2. Перечислите области применения ШППУ СВЧ.

3. Нарисуйте обобщенную структурную схему ШППУ СВЧ и объясните назначение её элементов.

4. Поясните общие принципы, методы анализа и расчета ШППУ СВЧ.

5. Перечислите этапы разработки ШППУ СВЧ и поясните роль эксперимента в этом процессе.

1.1.  Согласующие цепи широкополосных

полупроводниковых устройств СВЧ

Принципы согласования комплексных нагрузок. Рабочее затухание, коэффициент отражения и коэффициент стоячей волны на входе согласующей цепи (СЦ). Нормирование элементов цепи по уровню и частоте. Частотные преобразования цепей. Этапы расчета СЦ ШППУ СВЧ.

Построение электрических эквивалентов входной и выходной цепей активного элемента. Добротность комплексной нагрузки и теоретические ограничения на качество и полосу согласования.

Типы согласующих цепей и их сравнительная характеристика. Табличные методики расчета СЦ. Аналитический расчет двузвенных полосовых полиномиальных и оптимальных СЦ.

Проблемы реализации СЦ СВЧ диапазона. Гибридные интегральные схемы (ГИС) СВЧ и их элементная база. Разработка топологии плат ГИС СВЧ.

Методические указания

Этот раздел курса содержит основные сведения по теории и технике широкополосного согласования комплексных нагрузок. Особое внимание при изучении данного раздела курса следует обратить на физическую сущность задачи согласования комплексной нагрузки, количественные меры качества согласования и их связь с параметрами нагрузки, изучить основные типы СЦ и их качественные характеристики, понять проблемы реализации СЦ в диапазоне СВЧ и пути их разрешения. Материал этого раздела курса является основой при разработке СЦ конкретных типов ШППУ СВЧ.

Литература: [4, с. 8-42, 58-66; 7].

Вопросы для самопроверки

1. Какие принципы согласования комплексных нагрузок вы знаете, в чем их сущность?

2. Перечислите количественные характеристики качества согласования и поясните их взаимосвязь.

3. В чем сущность теоретических ограничений согласования комплексных нагрузок? Какой параметр нагрузки определяет предельные и возможности ее согласования?

4. Перечислите этапы расчета СЦ ШППУ СВЧ.

5. Для чего необходим электрический эквивалент нагрузки? Что нужно знать для его построения? В какой последовательности осуществляется построение электрического эквивалента нагрузки?

6. Какие типы СЦ вы знаете? Дайте им сравнительную характеристику.

7. Что является исходными данными для расчета СЦ?

8. В чем особенности элементной базы ГИС СВЧ? Перечислите возможные способы реализации емкостных и индуктивных элементов СЦ.

9. Приведите пример сосредоточенного эквивалента СЦ СВЧ и вариант ее конструктивной реализации.

1.2.Широкополосные умножители СВЧ

на полупроводниковых диодах

Общие сведения об умножителях частоты (УЧ). Характеристики и параметры УЧ. Типы умножительных диодов и их сравнительная характеристика. Исходные предпосылки и этапы разработки УЧ СВЧ диапазона на полупроводниковых диодах.

Диоды с накоплением заряда (ДНЗ), их достоинства, физические процессы в ДНЗ. Выбор и обоснование модели ДНЗ. Приближение идеальной фильтрации СЦ в параллельном умножителе и его обоснование. Определение напряжения на переходе ДНЗ. Нормировка исходных данных. Гармонический анализ напряжения на переходе ДНЗ. Определение импедансных и энергетических характеристик диода в режиме умножения частоты. Оптимизация режима ДНЗ. Учет ограничений на режим диода в УЧ. Расчет режима ДНЗ в параллельном умножителе частоты. Учет потерь на рекомбинацию и восстановление обратного сопротивления.

Машинный расчет оптимального режима ДНЗ в параллельном УЧ. Математическая модель ДНЗ и её параметры. Алгоритм и программа машинного расчета режима ДНЗ.

Особенности расчета СЦ широкополосных диодных УЧ. Входные и выходные электрические эквиваленты диода, типовые схемы широкополосных диодных УЧ, алгоритм расчета СЦ диодного УЧ параллельного типа с учетом взаимного влияния входной и выходной цепей умножителя.

Методические указания

В этом разделе курса следует изучить основы теории и техники умножителей частоты на полупроводниковых диодах. Необходимо обратить внимание на принципы построения УЧ, способы описания физических процессов в умножительном диоде, на обоснование возможности расчленения сложной задачи разработки широкополосных диодных УЧ на относительно простые этапы расчета режима диода и последующего расчета согласующих цепей. Надо также понять причину необходимости учета взаимного влияния входной и выходной цепей умножителя и способ этого учета. Необходимо также увязать материал предыдущего раздела с расчетом и реализацией СЦ диодного УЧ.

Литература: [5, с. 3-19, 52-96; 4, с. 48-58; 1].

Вопросы для самопроверки

1. Какие типы диодных УЧ вы знаете? Дайте им сравнительную характеристику.

2. Перечислите достоинства и недостатки ДНЗ в сравнении с другими типами умножительных диодов.

3. Что представляет собой простейшая модель ДНЗ (модель Джонстона-Бутройда)? В чем её приближенность?

4. Что дает приближение идеальной фильтрации СЦ УЧ?

5. Перечислите этапы анализа режима ДНЗ с использованием модели Джонстона-Бутройда.

6. Какие ограничения накладываются на режим диода в УЧ?

7. В чем преимущества машинного расчета режима ДНЗ в сравнении с аналитическим?

8. Поясните алгоритм машинного расчета режима ДНЗ.

9. Чем определяется предельная полоса пропускания диодного УЧ?

10. Поясните принцип учета взаимного влияния входной и выходной цепей УЧ.

11. Приведите пример принципиальной электрической схемы широкополосного диодного УЧ (сосредоточенный эквивалент) и пример его конструктивной реализации.

1.3. Широкополосные СВЧ усилители

на транзисторах

Транзисторные СВЧ усилители, их особенности, принципы построения, анализа и расчета. Особенности транзисторов СВЧ диапазона.

Физическая эквивалентная схема биполярного транзистора СВЧ и её параметры. Анализ усилительного режима транзистора на основе его физической эквивалентной схемы. Сравнительная характеристика схем ОЭ и ОБ.

Особенности расчета входных и выходных цепей широкополосных транзисторных СВЧ усилителей. Входные и выходные электрические эквиваленты транзистора СВЧ. Корректирующие цепи, их типы и методы расчета. Практические схемы широкополосных транзисторных СВЧ усилителей и их конструктивная реализация.

Методические указания

При изучении материала настоящего раздела особое внимание надо уделить принципам построения широкополосных транзисторных СВЧ усилителей, особенностям транзисторов СВЧ диапазона, проблемам анализа и расчета и путям их разрешения. Следует уяснить, что основными принципами построения являются модульное построение и суммирование мощностей. Первый из этих принципов позволяет свести расчет многокаскадных усилителей к расчету отдельных каскадов или усилительных ячеек, а второй – получать большие выходные мощности при относительно маломощных транзисторах. Основным принципами анализа и расчета транзисторных СВЧ усилителей являются поэтапный анализ и расчет на основе приближения идеальной фильтрации входных и выходных цепей усилителя и использования приближенных моделей транзистора. Следует также уяснить различия схем ОЭ и ОБ, которые определяются характером внутренней обратной связи в транзисторе (отрицательная в схеме ОЭ и положительная в схеме ОБ). Обратите внимание на то, что конструктивные особенности большинства СВЧ транзисторов определяют их схему включения. Это является результатом стремления разработчиков СВЧ транзисторов минимизировать индуктивность общего вывода транзистора отрицательно влияющей на его усилительные свойства.

Резкий спад усилительных свойств СВЧ транзистора с ростом частоты предопределяет в ряде случаев необходимость коррекции частотной характеристики усилителя, которая может быть осуществлена во входной цепи усилителя. Такая коррекция может быть осуществлена частотнозависимым отражением части мощности от входа транзистора (коррекция отражением) или частотнозависимым поглощением части мощности во входной цепи усилителя (коррекция поглощением). Вам следует изучить эти схемы коррекции, а также уяснить особенности практических схем транзисторных СВЧ усилителей и их конструктивной реализации.

Литература: [6, с. 5-21; 4, с. 42-48; 1; 2; 3].

Вопросы для самопроверки

1. В чем преимущества модульного принципа построения транзисторного СВЧ усилителя?

2. Как построить усилитель с большой выходной мощностью на относительно маломощных транзисторах?

3. В чем состоят основные особенности СВЧ транзистора?

4. Нарисуйте физическую эквивалентную схему СВЧ транзистора и поясните её параметры.

5. Дайте сравнительную характеристику схемам ОЭ и ОБ.

6. Для чего необходимо знать импедансы транзистора? Достаточно ли знать импедансы транзистора на одной частоте для построения широкополосного усилителя?

7. В чем состоят особенности построения и расчета входных и выходных цепей СВЧ транзисторных усилителей?

8. Какие схемы коррекции частотных характеристик СВЧ транзисторных усилителей вы знаете? Нарисуйте простейшие схемы коррекции и поясните их свойства.

9. Приведите пример принципиальной электрической схемы СВЧ транзисторного усилителя и его конструктивной реализации.

Заключение

Перспективы развития и применения широкополосных полупроводниковых устройств СВЧ.

Методические указания

В этом разделе курса следует уяснить, что основными путями развития теории и техники ШППУ СВЧ являются освоение все более высоких диапазонов частот, микроминиатюризация, применение новых материалов с технологий, разработка новых принципов построения устройств с использованием элементов функциональной электроники.

Литература: [8, с. 5-8, 76-77, 87-91].

Вопросы для самопроверки

1. Что дает освоение все более высокого диапазона рабочих частот?

2. Какие новые материалы применяются при разработке полупроводниковых устройств СВЧ и в чем их преимущества?

3. Какие новые принципы построения ШППУ СВЧ Вам известны и в чем их преимущества?

2. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ ДЛЯ ИХ ВЫПОЛНЕНИЯ

Контрольные задания

Содержание и исходные данные к задачам

2.1. Построить электрический эквивалент нагрузки по заданным в табл. 1 исходным данным и заданным в табл. 2 частотным зависимостям активной и реактивной составляющим сопротивления или проводимости нагрузки.

Таблица 1

Номер варианта			КСВмах			Частотная зави-симость	Дополн. Условия
1	0.4	0.6	1.5	50	-	1а	4
2	-	-	1.4	75	0.6	1б	2
3	0.8	1.0	-	50	-	2а	3
4	-	-	1.3	75	1.2	3б	2
5	1.1	1.3	1.5	50	-	3а	1
6	-	-	1.6	50	1.5	4б	2
7	1.3	1.7	-	50	-	4а	8
8	-	-	1.4	50	0.9	2а	7
9	1.6	2.0	1.5	50	-	5а	5
10	-	-	1.2	50	1.8	5а	7
11	1.9	2.3	-	50	-	6а	3
12	-	-	1.5	75	0.5	1б	2
13	0.7	1.0	-	75	-	2б	6
14	-	-	1.2	75	0.7	1а	7
15	1.2	1.4	-	50	-	3а	8
16	1.4	1.6	-	50	-	4б	6
17	0.9	1.1	-	50	-	3а	3
18	-	-	1.3	50	1.3	4а	7

2.2. Оценить предельные возможности согласования и согласования с помощью двузвенных полиномиальных и оптимальных чебышевских СЦ комплексной нагрузки, заданной рассчитанным в п. 2.1 электрическим эквивалентом.

2.3. Выбрать тип, структуру и произвести расчет СЦ комплексной нагрузки, заданной электрическим эквивалентом, рассчитанным в п. 2.1.

2.4. Произвести расчет конструктивной реализации СЦ, рассчитанной в п. 2.3 и разработать эскизный чертеж платы.

2.5. Описать разработанную плату и сделать выводы по проделанной работе.

Таблица 2

№ п/п	Частотные зависимости нагрузки
1	f, ГГц	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9
А	X(f), Ом	-15.2	-10.6	-7.6	-5.4	-3.6	-2.2	-1.0
R(f), Ом	4.4	4.3	4.2	4.2	4.2	4.2	4.2
Б	B(f), Сим	-0.31	-0.21	-0.15	-0.11	-0.07	-0.05	-0.02
G(f), Сим	0.072	0.071	0.07	0.07	0.07	0.07	0.07
2	f, ГГц	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0	1.1	1.2
А	X(f), Ом	-9.9	-6.3	-4.5	-1.8	0	1.8	3.6
R(f), Ом	4.39	4.36	4.34	4.32	4.31	4.30	4.30
Б	B(f), Сим	-0.11	-0.07	-0.05	-0.02	0	0.02	0.04
G(f), Сим	0.052	0.051	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05
3	f, ГГц	0.9	1.0	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5
А	X(f), Ом	-2.65	0	2.90	4.65	6.65	8.65	10.55
R(f), Ом	3.02	2.95	2.89	2.85	2.83	2.83	2.83
Б	B(f), Сим	-0.02	0	0.02	0.04	0.05	0.07	0.08
G(f), Сим	0.022	0.021	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02
4	f, ГГц	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8
А	X(f), Ом	4.65	6.65	8.65	10.4	12.25	13.75	15.5
R(f), Ом	5.10	5.03	4.98	4.985	4.93	4.93	4.93
Б	B(f), Сим	0.01	0.12	0.168	0.192	0.240	0.264	0.312
G(f), Сим	0.052	0.051	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05
5	f, ГГц	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
А	X(f), Ом	4.20	4.90	5.56	6.20	6.86	7.50	8.10
R(f), Ом	2.35	2.28	2.23	2.20	2.18	2.17	2.17
Б	B(f), Сим	0.08	0.10	0.11	0.13	0.14	0.15	0.16
G(f), Сим	0.042	0.041	0.04	0.04	0.04	0.04	0.04
6	f, ГГц	1.8	1.9	2.0	2.1	2.2	2.3	2.4
А	X(f), Ом	9.30	10.29	11.25	12.15	13.14	14.04	14.85
R(f), Ом	3.09	2.93	2.86	2.80	2.76	2.74	2.74
Б	B(f), Сим	0.13	0.14	0.15	0.16	0.18	0.19	0.20
G(f), Сим	0.062	0.061	0.06	0.07	0.07	0.08	0.09

Дополнительные условия (к табл. 1)

1. Наибольшее затухание вне полосы согласования при выбранном из условия обеспечения заданного качества согласования числе элементов СЦ.

2. Максимальная полоса согласования при трехзвенной СЦ.

3. Наилучшее качество согласования двузвенной СЦ.

4. Наиболее простая СЦ, обеспечивающая заданные качество и полосу согласования.

5. Высокое затухание вне полосы согласования в области высоких частот.

6. Наилучшее качество согласования трехзвенной СЦ при высоком затухании вне полосы согласования.

7. Максимальная полоса согласования двузвенной СЦ при наилучшей фильтрации вне полосы согласования.

8. Наилучшее качество согласования двузвенной СЦ при высокой фильтрации в области низких частот.

Методические указания

Перед выполнением контрольной работы следует изучить материал раздела 1.1 курса, посвященный теории и технике СЦ ШППУ СВЧ. Исходные данные для выполнения работы сведены в табл. 1 и 2. Номер варианта задания определяется как сумма двух последних цифр номера зачетной книжки.

В процессе решения задачи 2.1 необходимо по заданным в табл. 2 зависимостям R(f) и X(f) или G(f) и B(f) выбрать структуру и определить параметры электрического эквивалента нагрузки
[4, с. 14-17]. Структура электрического эквивалента выбирается из условия качественного совпадения заданных зависимостей активной R(f) и реактивной X(f) составляющих сопротивления или активной G(f) и реактивной B(f) составляющих проводимости нагрузки с типовыми, представленными в табл. 2.1 на с. 15 [4]. Определение параметров эквивалента нагрузки осуществляется из условия равенства аппроксимируемых (заданных) и аппроксимирующих (искомых) зависимостей в конечном числе точек рабочего диапазона частот. Для решения задачи построения эквивалента нагрузки необходимо по заданным табличным зависимостям R(f) и X(f) или G(f) и B(f) построить графики. Это облегчит сопоставление заданных зависимостей с типовыми при выборе структуры эквивалента. При определении параметров эквивалента, состоящего из двух реактивных элементов, частоты совпадения аппроксимируемых и аппроксимирующих зависимостей можно выбрать отстоящими от краев заданной полосы согласования на 0.25 от этой полосы. Если же эквивалент содержит один реактивный элемент, то его параметр определяется по значению X(f) или B(f) на средней частоте полосы согласования. Расчетные формулы
для определения параметров электрического эквивалента приведены в табл. 2.2 на с. 17 [4]. Если же полоса согласования не задана, а подлежит определению в процессе расчета, то в качестве частот f1 и f2 следует выбрать частоты на 100 МГц ниже и выше заданной средней частоты полосы согласования f0.

В процессе решения задачи 2.2 прежде всего необходимо определить добротность полученного при решении задачи 2.1 электрического эквивалента нагрузки. Этот параметр нагрузки определяет возможности её согласования и может быть вычислен по формулам табл. 2.3 на с. 19 [4]. Затем из (2.7) на с. 18 [4] определяется предельное (минимально возможное при бесконечном числе элементов СЦ) значение максимума модуля коэффициента отражения в полосе согласования на входе СЦ если задана полоса согласования, и предельная полоса согласования, если задано качество согласования. При этом следует помнить, что модуль коэффициента отражения, коэффициент стоячей волны и рабочее затухание связаны соотношениями

Качество согласования при заданной полосе или полосу согласования при заданном качестве необходимо также определить для случая согласования двузвенной (двухконтурной) чебышевской оптимальной и полиномиальной согласующими цепями. Необходимые для определения этих величин соотношения приведены в табл. 2.5 на с. 33 и в верхней части табл. 2.7 на с. 37 [4]. Если не задана полоса согласования, то ее следует определить, выразив из тех же формул через заданное качество согласования. По результатам решения задачи 2.2 делаются выводы о возможностях выполнения поставленной задачи согласования.

Перед решением задачи 2.3 необходимо изучить типы согласующих цепей, их достоинства и недостатки (раздел 2.2.4 на с. 19 [4]). Затем, по по структуре и добротности полученного электрического эквивалента с учетом определенных на предыдущем этапе возможностей его согласования и дополнительных условий к табл. 1, выбираются тип, структура и, если не задано, количество звеньев СЦ. Затем по изложенным в [4] на с. 22-26 методикам производится расчет параметров элементов СЦ. Если в составе СЦ окажется идеальный трансформатор, то его следует исключить с помощью преобразования Нортона (см. раздел 2.2.6 на
с. 26 [4]). Для этого пересчетом элементов в первичную обмотку трансформатора цепь преобразуется к виду, возможному для преобразования ее в цепь не содержащую идеального трансформатора. Необходимо помнить, что при пересчете элемента через трансформатор на высоковольтную сторону индуктивность увеличивается, а емкость уменьшается в квадрат коэффициент трансформации раз. Если же пересчет осуществляется на низковольтную сторону, то индуктивность уменьшается, а емкость увеличивается во столько же раз.

При решении задачи 2.4 необходимо выбрать материал и толщину подложки, на которой будет реализована цепь, выбрать тип реализации каждого из элементов цепи, рассчитать геометрические размеры печатных элементов и разработать эскизный чертеж платы в сборе с навесными элементами.

До частот порядка 400 МГц рекомендуется использовать в качестве материала подложки керамику 22ХС или диэлектрик «Флан-10». На частотах свыше 400 МГц из соображений малых потерь в материале подложки целесообразно выбрать керамику «Поликор». Толщина подложки выбирается из стандартного ряда с учетом минимального влияния высших типов волн (см. с. 60 [4]). На частотах до нескольких гигагерц рекомендуется подложка толщиной 1 мм. При этом геометрические размеры печатных элементов цепи получаются вполне удовлетворительными. При расчете конструктивной реализации цепи следует ориентироваться на гибридную интегральную технологию. При этом емкостные элементы цепи могут быть реализованы в виде распределенных конденсаторов на отрезках микрополосковых линиях или специально предназначенных для гибридных интегральных микросхем СВЧ безвыводных конденсаторов типа К10-17в, К10-42, К10-43, К10-57.

Параллельно включенные емкости цепи, не превышающие единиц пикофарад, могут быть реализованы на отрезках линий. При такой реализации полезно знать, что отрезок линии в виде квадрата площадью 1 см2 на поликоровой подложке толщиной 1 мм имеет емкость немногим более 8 пФ. Методика расчета геометрических размеров конденсатора на отрезке микрополосковой линии дана в [4 с. 64-66]. Волновое сопротивление реализующего конденсатор отрезка линии следует выбирать таким, чтобы ширина и длина отрезка были бы приблизительно одинаковы.

Относительно большие параллельные емкости (более 10…15 пФ) целесообразно реализовать комбинацией сосредоточенного и распределенного конденсаторов. При этом следует ориентироваться на стандартный ряд номинальных емкостей 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2, 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82 пФ и геометрические размеры этих конденсаторов: К10-17в – 1.5х1.4х1.2 мм; 2х1.9х1.2 мм; К10-42 – 1.5х1.4х1.2 мм; К10-43 – 4х2.9х2.4 мм; 5.5х3.2х2.7 и др.; К10-57 – 2х1.9х1.6 мм; 2.5х3.0х2.8 мм. Навесные конденсаторы припаиваются на контактные площадки, размеры которых должны превышать размеры навесного элемента не менее чем на 0.2 мм со всех сторон. В случае реализации комбинации распределенного и сосредоточенного навесного конденсаторов специальной контактной площадки не требуется и пайка навесного конденсатора осуществляется непосредственно на площадку распределенного печатного конденсатора.

Последовательно включенные в цепь емкости до 0.3…0.4 пФ могут быть реализованы в виде зазора между отрезками низкоомных (широких) линий. Если же такая реализация невозможна или емкость превышает указанную величину, то ее следует реализовать в виде сосредоточенного навесного конденсатора. При этом могут быть использованы подстроечные конденсаторы типа КТ4-27 с диапазонами перестройки 0.4…2.0 пФ; 1.0…5.0 пФ; и габаритными размерами 2.8 х 2.6 х 1.5 мм.

Индуктивные элементы цепи реализуются в виде высокоомных (узких) отрезков линий. Методика расчета геометрических размеров индуктивного отрезка линии приведена в [4, с. 64-66]. Волновое сопротивление индуктивного отрезка линии следует выбирать из условия, где – волновое сопротивление индуктивного отрезка, – средняя частота рабочего диапазона, – величина реализуемой индуктивности. Если это условие выполнить не удается из-за невозможности реализации линии со слишком высоким волновым сопротивлением, то индуктивность реализуется в виде печатной сосредоточенной катушки (см. с. 179 [7]). С другой стороны, волновое сопротивление
индуктивного отрезка линии необходимо выбрать так, чтобы его длина была гораздо больше ширины.

После определения геометрических размеров печатных и навесных элементов производится компоновка элементов цепи на плате. При этом следует контактную площадку для подключения нагрузки расположить у края (но не ближе чем 0.2 мм) подложки, а соединение входа цепи с генератором выполняется линией произвольной длины с волновым сопротивлением, равным выходному сопротивлению генератора. Далее из стандартного ряда выбирается размер подложки. Наибольший размер керамической подложки 60 х 48 мм. Меньшие размеры получаются последовательным делением подложки пополам (30 х 48 мм; 30 х 24 мм; и т. д.).

Сборочный чертеж платы выполняется в увеличенном масштабе на миллиметровке. Все необходимые сведения для решения задачи 2.4 Вы найдете в разделе 2.5 на с. 58-66 [4], полезные дополнительные сведения – в [7] на с. 65, 178-179, 194-198.

ЛИТЕРАТУРА

1. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ: Учеб. пособие для вузов / , , и др.; Под ред.
. – М: Сов. радио, 1979. –320 с.

2. Радиопередающие устройства / , ,
и др.; Под ред. . – М: Радио и связь, 1982. – 256 с.

3. Широкополосные радиопередающие устройства (Радиочастотные тракты на полупроводниковых приборах) / , , и др.; Под ред. . – М: Связь, 1978. – 304 с.

4. Широкополосные полупроводниковые устройства СВЧ: Учеб. пособие / Новосиб. электротехн. ин-т. - Новосибирск, 1990. – 106 с.

5. , И. Расчет режимов полупроводниковых диодов в умножителях частоты: Учеб. пособие / Новосиб. электротехн. ин-т. – Новосибирск, 1980. – 101 с.

6. , , Расчет режимов транзисторов СВЧ: Конспект лекций/ Новосиб. электротехн. ин-т. – Новосибирск, 1986. –
56 с.

7. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств / , , и др.; Под ред. . – М: Радио и связь, 1982. – 328 с.

8. Микроэлектроника: Учеб. пособие для вузов: В 9 книгах / Под ред. . Кн. 7. Микроэлектронные СВЧ устройства / , , . – М: Высшая школа, 1987. – 94 с.