Входная согласующая цепь предназначена для преобразования входного

Техническое задание

Требуется разработать методику проектирования схемы малошумящего усилителя на полевом транзисторе с барьером Шотки структуры HEMT. Проектирование должно быть осуществлено с помощью программы Microwave Office. К усилителю предъявляются следующие требования.

. Расчет статических вольтамперных характеристик транзистора в программе Microwave Office.

1.3.1. Семейство выходных статических ВАХ

Составляется электрическая схема, включающая транзистор и прибор IVCURVE, предназначенный для измерения статических ВАХ. На рис.3 показана схема , в которой применен транзистор, представленный моделью ANGELOV 2. . Перед проведением расчетов были установлены границы и шаг изменений напряжений на электродах транзистора. Как видно из рис.3, напряжение на стоке плавно изменяется (sweep) от 0 до 5 В с шагом 0,25 В, а напряжение на затворе меняется скачками (step) от -2 до 0 В с шагом 0,2 В. Расчет проводился в нелинейном режиме путем вызова команд Current, IVCurve.

1. Частота 37 ГГц.

2. Полоса пропускания не менее 5% от частоты сигнала.

3. Коэффициент шума минимальный.

3. Коэффициент усиления наибольший

5. Коэффициент стоячей волны напряжений входа не более 2.

6. Ток потребления не более 60 мА.

7. Напряжение питания 3 – 4 В.

8. Габариты 2х1х0,2 мм

В процессе работы следует определить условия получения минимального коэффициента шума при высоком коэффициенте усиления мощности

Предполагается, что усилитель будет выполнен в виде монолитной микроволновой интегральной схемы, поэтому цепи усилителя должны состоять из элементов с сосредоточенными параметрами.

Содержание

1.Обшие сведения о малошумящих усилителях на полевых транзисторах.

1.1 Состав малошумящего усилителя

1.2. Модель полевого транзистора структуры HEMT.

1.3. Расчет статических вольтамперных характеристик транзистора в программе Microwave Office

1.3.1. Семейство выходных статических ВАХ

1.3.2. Переходная характеристика транзистора

1.4. Режим работы транзистора по постоянному току

2. Проектирование малошумящего усилителя.

2.1 Выходная согласующая цепь

2.1.1. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилителя без согласующих цепей.

2.1.2. Определение оптимального сопротивления нагрузки транзистора ..

2.1.3. Аналитический расчет выходной согласующей цепи.

2.1.4. Амплитудно-частотная характеристика усилителя с Г-образной выходной согласующей цепочкой.

2.2. Входная согласующая цепь

2.2.1. Компенсация мнимой части входного сопротивления транзистора

2.2.2. Расчет параметров входной цепи.

2.3. Цепь смещения

2.3.1. Цепь смещения с отдельным источником

2.3.2. Применение автоматического смещения.

2.3.3.Усилитель с автосмещением и согласующими цепями

3. Основные характеристики спроектированного усилителя.

3.1.Зависимости токов и напряжений электродов транзистора от времени.

Заключение.

Литература.

Приложение.

1.Обшие сведения о малошумящих усилителях.

1.1 Состав малошумящего усилителя.

Малошумящий усилитель содержит следующие элементы:

— активный элемент (транзистор), предназначенный для преобразования энергии источника питания в энергию колебаний,

— источник питания,

— входная и выходная согласующие цепи,

— цепи питания и смещения.

Входная согласующая цепь предназначена для преобразования входного сопротивления транзистора в сопротивление, равное внутреннему сопротивлению источника колебаний, подводимых к усилителю. Выходная согласующая цепь преобразует сопротивление нагрузки усилителя в сопротивление на выходных электродах транзистора, при котором транзистор работает в оптимальном режиме. Если усилитель узкополосный, то указанные преобразования сопротивлений осуществляются на рабочей частоте. В широкополосных усилителях преобразования происходят в заданной полосе частот.

Цепь питания предназначена для того, чтобы подвести постоянное напряжение между стоком и истоком транзистора и, при этом, разделить пути протекания постоянного и переменного токов. Цепь смещения обеспечивает подачу постоянного напряжения между затвором и истоком транзистора с тем, чтобы она не влияла на режим работы по переменному току.

В настоящей работе исследуется методика проектирования малошумящего усилителя на полевом транзисторе структуры HEMT. Современные транзисторы диапазона СВЧ изготавливают из арсенида галлия n-типа. Обычно транзистор включают по схеме с общим истоком, при этом источник питания подключают положительным электродом к стоку, отрицательным – к истоку. Для создания оптимального режима работы транзистора между затвором и истоком включают постоянное напряжение смещения отрицательной полярности на затворе.

Функциональная схема малошумящего усилителя приведена на рис.1. К затвору транзистора подведено напряжение колебаний от входного источника с внутренним сопротивлением . Постоянные напряжения затвора и стокаподводят к электродам транзистора через блокировочные индуктивности. На выходе усилителя включено сопротивление нагрузки .