Конспект лекций по курсу «Электронные цепи СВЧ» (стр. 18 )

       

Два последних уравнения связи и с и позволяют перейти к параметрам сосредоточенной модели транзистора без учета сопротивления металлизации затвора:

       

Уравнения и матрица проводимости затворной линии

       Выражения, описывающие распределения амплитуд напряжения и тока (подставляя выражения для и в систему (*):

       

       Полученные функции позволяют установить связь амплитуд входного и выходного токов для транзистора в целом с амплитудами напряжений.

       Из последнего выражения для при получим:

       

       Подставляя в третье уравнение исходной системы (п.5.6), интегрированием по всей ширине затвора получим выражение для полного тока стока:

       Два последних выражения представляют из себя уравнения четырехполюсника, в которых коэффициенты при и представляют элементы матрицы проводимости распределенного четырехполюсника:

Генераторы СВЧ Транзисторные генераторы СВЧ колебаний.

       В отличие от диодов Ганна, туннельного диода, в транзисторном генераторе необходимо создание положительной обратной связи. В генераторах используется участок с дифференциальной отрицательной проводимостью. Рассмотрим генераторы с фиксированной частотой генерации на транзисторах. (В перестраиваемых генераторах – электронная перестройка посредством варикапов).

       Условие генерации:

       

необходимое условие для устойчивости автоколебаний.

При моделировании используются следующие допущения:

Уровень мощности основной частоты >> мощности гармонических составляющих. Используется допущение о форме сигнала – сигнал считается синусоидальным. Используется схемная модель ПТШ с нелинейными элементами.

Схема автогенератора на ПТШ с общим истоком:

       Порядок анализа генераторов на транзисторах:

Определение зависимостей элементов схемной модели от электрического режима; ; Определение -матрицы ПТШ, и для получения требуемого значения ; Синтез согласующих цепей; Определение выходной мощности с учетом нагрузки на частоте генерации.

Мощные генераторы содержат до 10 параллельно включенных затворов (транзисторов).

Генераторы СВЧ на GaAs ПТШ

       В отличие от диодов Ганна, туннельного диода, в транзисторном генераторе необходимо создание положительной обратной связи. В генераторах используется участок с дифференциальной отрицательной проводимостью. Рассмотрим генераторы с фиксированной частотой генерации на транзисторах. (В перестраиваемых генераторах – электронная перестройка посредством варикапов).

Для анализа используются следующие допущения:

Уровень мощности основной частоты >> мощности гармонических составляющих. Используется допущение о форме сигнала – сигнал считается синусоидальным. Пренебрегаем паразитными реактивными элементами.

Используется упрощенная схемная модель ПТШ с одним нелинейным элементом ().

       Граничная частота генерации:

        (частота, при которой ).

       Максимальная частота генерации:

        (частота, при которой однонаправленный коэффициент усиления  > 1).

       

       

Кроме того, необходимо учитывать распределенный характер затвора:

                                       (*)

т. е. является функцией среднего квадратического напряжения на емкости

        – крутизна ПТШ в режиме малого сигнала.

         можно рассчитать, если предположить, что изменяется в зависимости от по тому же закону, по которому она изменяется в зависимости от постоянного напряжения на затворе , тогда . Из (*) следует, что

       

– напряжение отсечки, – постоянное напряжение на стоке, – напряженность электрического поля, при котором наступает насыщение носителей, – напряженность электрического поля в канале ПТШ.

       Мощность, выделяемая в нагрузке :

       

– напряжение на нагрузке

Автогенератор с общим истоком может содержать как распределенные, так и сосредоточенные элементы. может быть, например, разомкнутый емкостной шлейф.

– стандартное волновое сопротивление тракта

       

– условие генерации

– необходимое условие для устойчивости автоколебаний.