Конспект лекций по курсу «Электронные цепи СВЧ» (стр. 16 )

       Увеличение количества резонаторов расширяет полосу пропускания.

б). Более компактная конструкция ПФ со связью полуволновых полосковых резонаторов через боковые поверхности

Общий недостаток ПФ на связанных резонаторах – чувствительность к техническим допускам () уход центральной частоты фильтра. (при этом изменяется ).

Затухание фильтра в полосе пропускания тем меньше, чем выше собственная добротность и чем меньше число звеньев и выше собственная добротность резонаторов.

в). ПФ на встречных стержнях (четвертьволновых резонаторах).

Имеют малые геометрические размеры Широкую полосу пропускания – до 60%.

Недостаток: необходимость обеспечения короткого замыкания.

Применяются также высокодобротные (емкость на порядок выше чем у печатных) объемные диэлектрические резонаторы, что позволяет получать более узкие .

       Дисковый последовательно включенный резонатор:

       Используются также полосовые фильтры на поверхностно акустических волнах (ПАВ). При распространении ПАВ вдоль поверхности кристаллических твердых тел эти волны имеют малые потери. Кроме того, ПАВ могут быть недисперсионными.

       Пьезопреобразователь от которого распространяются ПАВ. Штыревая структура располагается на поверхности пьезоподложки (например, кварцевой). Данная структура создает электрическое поле, которое за счет пьезоэффекта вызывает упругие деформации, распространяющиеся от преобразователя в виде ПАВ.

Малошумящие цепи СВЧ. Источники шума в субмикронных ПТШ.

В термодинамическом равновесии спектральная плотность шума описывается соотношением Найквиста. При этом справедливо соотношение Эйнштейна . Соотношение Эйнштейна, в свою очередь, выполняется, когда электроны имеют распределение Максвелла.

В сильных электрических полях проявляются эффекты разогрева и значение пробретает так называемый диффузионный шум, т. е. шум, обусловленный рассеянием носителей.

Спектральная плотность теплового шума, связанная с флуктуациями скорости (коэффициента диффузии), описывается соотношением:

, где

– сопротивление ячейки .

Шум канала полевого транзистора:

,

где – коэффициент, учитывающий нетепловую природу шума канала – (в сильных электрических полях увеличивает вклад шума канала за счет уменьшения подвижности электронов), – температура электронного газа.

Шумы областей, находящихся в термодинамическом равновесии – омических контактов (истока, стока, затвора) описываются соотношением Найквиста.

Шум, наведенный на затворе связан с тем, что на высоких частотах флуктуации тока приводят за счет емкостной связи с затвором к флуктуациям наведенного тока затвора. (частотно-зависимый шум).

,

где – коэффициент (близкий к 1) и зависящий от потенциала на электродах транзистора.

       Этот источник коррелирован с источником . Степень корреляции определяется по формуле:

       , откуда

В короткоканальных (субмикронных) транзисторах необходимо учитывать шум токораспределения между каналом и подложкой. Шум токораспределения связан со случайным характером распределения тока между двумя цепями. По аналогии с ламповым тетродом:

, где – ток стока, составляющие канала и подложки.

Максимальный шум токораспределения при .

Шумовая схемная модель ПТШ

       Анализ составляющих шума субмикронного ПТШ:

Малошумящий режим связан с напряжением на затворе, близком к потенциалу отсечки тока стока. В этом режиме носители под затвором движутся по подложке, преодолев потенциальный барьер канал-подложка и потеряв часть энергии. Это приводит к уменьшению вероятности междолинного рассеяния. Шум, связанный с разогревом носителей является преобладающим в субмикронных ПТШ. Шум токораспределения при минимален, так как полный ток равен току подложки ( мал). Вклад этой составляющей минимален. Шум, наведенный на затворе в малошумящем режиме также минимален, так как при увеличении имеет обратную зависимость.

Шум канала также минимален, так как (см. п.1)

Температура электронов (вдоль канала) может быть найдена по формуле:

               

где – равновесное значение , – константа Больцмана, – энергия (эВ), – равновесное значение (эВ), – заселенность верхних долин, – энергетический зазор между верхней и нижней долинами.

разогревный шум шум, наведенный на затвор шум омических контактов

Минимальный коэффициент шума

Минимальный коэффициент шума связан с обеспечением всех необходимых факторов, которые приводят к минимальному значению коэффициента шума. (Выбор электрического режима и условия согласования). Методика расчета минимального коэффициента шума может быть сведена к следующим этапам, учитывая, что выбор оптимальных значений питающих напряжений также приводит к оптимальным значениям шума.

Пересчет локальных шумовых источников ко входу и выходу четырехполюсника, используя принцип суперпозиции для линейных цепей, при этом суммарные токи на входе и на выходе:

Расчет волновых шумовых параметров (- параметров).