Высокочастотные коммутационные устройства с повышенным быстродействием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат технических наук Удалов, Василий Николаевич

  • Удалов, Василий Николаевич
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2011, Москва
  • Специальность ВАК РФ05.12.04
  • Количество страниц 154
Удалов, Василий Николаевич. Высокочастотные коммутационные устройства с повышенным быстродействием: дис. кандидат технических наук: 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения. Москва. 2011. 154 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Удалов, Василий Николаевич

Содержание

0. ВВЕДЕНИЕ

1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ

1.1. Коммутационные устройства на р-г-и-диодах

1.2. Кинетика переходного процесса в рн-п-диоде

1.3. Коммутационные устройства на полевых транзисторах

1.4. Выводы

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ДИОДНЫХ КОММУТАТОРАХ

Прямой и обратный переходные процессы в диодных коммутаторах

Переходные процессы в амплитудных манипуляторах Выводы

АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В КОММУТАТОРАХ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Особенности анализа переходных процессов и математических моделей управляющих элементов

Фильтровые и корректирующие схемы в цепи управляющего сигнала и их влияние на быстродействие коммутаторов на полевых транзисторах

3.3. Выводы

4. НЕЛИНЕЙНЫЙ АНАЛИЗ КОММУТАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ

4.1. Спектральный анализ в коммутаторах методом гармонического баланса

4.2. Спектральный анализ в коммутаторах методом степенных рядов

2.1.

2.2. 2.3. 3.

3.1.

3.2.

4-8

9-11 11-15 15-34 34-35

36-42

42-54

54

55

55-58 58-66

66

67-80

80-94

4.3. Спектральный анализ в коммутаторах с помощью ря- 94-98 дов Фурье

4.4. Выводы 98 -

5. АМПЛИТУДНЫЕ И ФАЗОВЫЕ МАНИПУЛЯТОРЫ С 100-101 ПОВЫШЕННЫМ БЫСТРОДЕЙСТВИЕМ

5.1. Согласующе - компенсирующие цепи амплитудных и 101-107 фазовых манипуляторов с повышенным быстродействием

5.2. Детектирование амплитудно - манипулированных сиг- 108 - 111 налов

5.3. Фазовый манипулятор 111-116

5.4. Схемы управления, обеспечивающие повышенное бы- 117-120 стродействие коммутационных устройств

5.5. Выводы 120-121

6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 122 КОММУТАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ

6.1. Двухканальный коммутатор дециметрового диапазона 122-124

6.2. Коммутационное устройство сантиметрового диапазо- 124-130 на

6.3. Многопозиционный амплитудный манипулятор 130-137

6.4. Широкополосный двухпозиционный амплитудный ма- 137 - 138 нипулятор

6.5. Формирователь четырехуровневого сигнала 137-140

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 140-141

8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 142-151

9. ПРИЛОЖЕНИЯ: 152-154

- акт внедрения ООО НПП «Триада-ТВ»

- акт внедрения ОАО «МАРТ»

- акт внедрения НГТУ

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», 05.12.04 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Высокочастотные коммутационные устройства с повышенным быстродействием»

Введение

Современное развитие систем подвижной связи, широкополосных систем фиксированной связи, цифрового телевидения и радиовещания, систем радиолокации и радионавигации, радиоизмерительных средств характеризуются активными теоретическими и экспериментальными исследованиями, проводимыми в ведущих странах Мира, в области разработки высокочастотных радиотехнических устройств различного назначения. Развитие коммутационных устройств лежит в общем створе развития электронной техники. Исследования и разработки имеют следующие основные направления: разработка усилителей с высоким кпд, разработки устройств управления амплитудой и фазой высокочастотных колебаний, или управляемых устройств (УУ) [1], использование сигналов с множественной несущей стандарта CDMA [2,3], разработка оптимизированных транзисторов [4,5] и широкое использование микроэлектромеханических систем (MEMS) [6].

Коммутационные радиотехнические устройства относятся к УУ и анализ их технических параметров, достигнутых на сегодняшний день, показывает, что основными тенденциями дальнейшего развития являются:

повышение быстродействия, увеличение мощности входного высокочастотного сигнала, улучшение качества согласования, расширение полосы рабочих частот, увеличение динамического диапазона изменения управляемых параметров, уменьшение массогабаритных показателей и интегральная микроминиатюризация [1,7].

Рост скоростей потоков данных требует повышенной пропускной способности каналов и может быть достигнут расширением полосы пропускания, что реализуемо на высоких частотах, в том числе в сантиметровом и в миллиметровом диапазонах. Однако, существующие на сегодняшний день схемотехнические, конструктивные и технологические решения недостаточно совершенны, чтобы обеспечить массовое производство дешевого, общедоступного оборудования.

Создание быстродействующих широкополосных коммутационных устройств высокого уровня мощности практически всегда сопряжено со значительными трудностями, особенно в указанных диапазонах. Стремление увеличить допустимую мощность входного сигнала и получить полосу рабочих частот, близкую к предельно достижимой, возможно только на основе обобщенной концепции построения устройств большого уровня мощности [1,7].

Для исследования вопросов быстродействия коммутационных устройств важнейшее значение имеет разработка математических моделей и методик расчета прямого и обратного переходного процесса, что создает возможность разработки новых схемотехнических решений амплитудных и фазовых манипуляторов с повышенным быстродействием.

Для разработки быстродействующих устройств большого уровня мощности требуются новые методики спектрального анализа, совместимые не только с зарядовыми, но и с физико - топологическими моделями инерционных полупроводниковых приборов. Необходимы новые подходы и точные методы расчета межэлектродной ёмкости управляющих элементов с учетом краевых эффектов [8], имеющих произвольную длину базовой области или рабочего канала и различную форму электродов [1,7].

Для компенсации межэлектродной ёмкости полупроводниковых элементов необходимо предложить эффективные принципы построения компенсирующих цепей и осуществить их синтез на структурном уровне в сосредоточенном и распределенном базисе. Обобщенная концепция построения управляемых устройств нового поколения разработана в работах [1,7]. Основной целью разработки этой концепции было повышение предельно допустимого уровня коммутируемой мощности при одновременном обеспечении максимально возможной ширины полосы рабочих частот. Однако, вопросы повышения быстродействия в рамках данной концепции специально не рассматривались. Проведенный анализ [9-12] показывает, что решение вопроса повышения быстродействия коммутационных устройств, в целом, идет по пути создания новых полупроводниковых элементов - диодов и транзисторов. Достижение же быстродействия, близкого к предельно достижимому, может быть обеспечено схемотехническими методами, чему и посвящена настоящая диссертационная работа.

Целью работы является повышение быстродействия коммутационных высокочастотных устройств за счет оптимизации режимов работы полупроводниковых управляющих элементов и использования согласующе-компенсирующих и корректирующих цепей.

Задачи исследования.

1. Разработка численного метода расчета переходных процессов в амплитудных и фазовых манипуляторах на основе использования импульсной характеристики нестационарной линейной цепи.

2. Нахождение оптимальной формы управляющих сигналов для коммутационных устройств на полупроводниковых диодах, обеспечивающих быстродействие, близкое к предельно достижимому.

3. Исследование и разработка корректирующих цепей для управляющих сигналов коммутационных устройств на полевых транзисторах, определение их влияния на быстродействие.

4. Разработка численных алгоритмов расчета спектральных составляющих в широкополосных коммутационных устройствах при большом уровне входного высокочастотного сигнала.

5. Экспериментальное исследование предложенных конструкций амплитудных и фазовых манипуляторов с высоким быстродействием.

Методы исследования

Решение перечисленных выше задач было выполнено с применением: теории матриц, теории функций комплексного переменного, включая преобразования Фурье и его свойства, теории дифференциальных уравнений в частных производных, теории рядов. Кроме того, в работе также широко применялись теория цепей и численное моделирование на основе компьютерных САПР. Достоверность основных положений и выводов подтверждена расчетом тестовых примеров и сравнением с результатами, полученными другими методами, а также экспериментальными испытаниями созданных устройств.

Научная новизна

1. Разработан численный метод расчета переходных процессов в амплитудных и фазовых манипуляторах на основе использования частотного коэффициента передачи и импульсной характеристики нестационарной линейной цепи с ограниченной полосой пропускания и выделения комплексной огибающей выходного сигнала.

2. Теоретически обосновано использование четырехуровневых управляющих сигналов в коммутационных устройствах на полупроводниковых диодах, обеспечивающие быстродействие, близкое к предельно достижимому.

3. Предложено использовать на входе полевого транзистора корректирующую цепь для импульсного управляющего сигнала в виде гауссов-ского фильтра нижних частот, что позволяет получить минимальную длительность переходных процессов.

4. Разработан эффективный алгоритм спектрального анализа для коммутационных устройств на полевых транзисторах, основанная на использовании рядов Фурье и учитывающая нелинейность барьерной емкости при большом уровне высокочастотного сигнала.

Практическая значимость работы

- Развиты принципы построения и методы анализа быстродействующих коммутационных устройств, используемых в цифровых модуляторах с амплитудной и фазовой манипуляцией.

- Разработано программное обеспечение, позволяющее моделировать и исследовать переходные процессы в коммутационных устройствах с помощью выделения комплексной огибающей высокочастотного сигнала.

- Разработаны, созданы и внедрены на ряде предприятий России быстродействующие амплитудные и фазовые манипуляторы, обеспечивающие длительность переходных процессов не более 10 не.

- Даны практические рекомендации по выбору корректирующих и согла-сующе-компенсирующих цепей для быстродействующих высокочастотных коммутаторов.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Метод расчета переходных процессов в амплитудных и фазовых манипуляторах, основанный на определении импульсной характеристики линейной нестационарной цепи с ограниченной полосой пропускания с помощью численного интегрирования частотного коэффициента передачи, позволяет определить комплексную огибающую выходного высокочастотного сигнала.

2. Применение четырехуровневого управляющего сигнала в коммутационных высокочастотных устройствах, выполненных на полупроводниковых диодах, обеспечивает быстродействие, близкое к предельно достижимому.

3. Использование корректирующих цепей для управляющего сигнала в виде гауссовского фильтра нижних частот на входе полевого транзистора позволяет за счет линейности фазочастотной характеристики фильтра увеличить быстродействие коммутатора в 1,4 раза.

4. Алгоритм расчета спектральных составляющих в коммутационных высокочастотных устройствах на полевых транзисторах, основанный на численном определении коэффициентов ряда Фурье, применим в большом динамическом диапазоне амплитуд входного высокочастотного сигнала.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены на международных, Всероссийских и региональных конференциях: «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП - 2006», г. Новосибирск; «Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем - 2007» г. Серпухов; «Электронные средства и системы управления - 2007», г. Томск; «Информатика и проблемы телекоммуникаций - 2007, 2008, 2009», г. Новосибирск;

«Научная сессия НТО им. A.C. Попова - 2008», г. Москва; «Современные проблемы радиоэлектроники - 2009», г. Красноярск.

Публикации

По материалам диссертации подготовлено 16 публикаций: 2 статьи в рецензируемых журналах; 10 статей и докладов в сборниках Международных и Российских конференций, выпущено 1 учебное пособие, получены 1 патент, 1 положительное решение на патент на изобретение и 1 патент на Полезное устройство.

Структура и объем диссертации составляет 153 листа машинописного текста, включает 68 рисунков и 26 таблиц.

I. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ

Современные многоканальные коммутационные устройства реализуются на основе обобщенной концепции построения управляемых устройств нового поколения, представленной в [1, 7]. Основная идея данной концепции заключается в повышение предельно допустимого уровня коммутируемой мощности при одновременном обеспечении максимально возможной ширины полосы рабочих частот. При этом вопросы повышения быстродействия коммутационных устройств, выполненных в соответствии с данной концепцией, требуют специального рассмотрения, в котором необходимо учитывать, как инерционные свойства полупроводниковых управляющих элементов, так и влияние индуктивных и емкостных элементов согласующе-компенсирующих и корректирующих элементов.

1.1. Коммутационные устройства на p-i-n-диодах

В построении коммутационных устройств наибольшее распространение в качестве управляющих элементов получили переключательные p-i-n- диоды и полевые транзисторы с управляющим р-п- переходом и изолированным затвором [13, 14].

В основе работы p-i-n- диода лежит свойство инерционности: нелинейная зависимость тока от напряжения на высоких частотах не проявляется, т.е. при выполнении условия coTj » 1 отсутствует детекторный эффект (со - частота высокочастотного сигнала, т, - время жизни неравновесных носителей в базе). В области высоких частот амплитуда высокочастотного сигнала может в сотни раз превышать постоянную составляющую тока, являющуюся управляющим воздействием.

Характерными особенностями p-i-n- диодов являются: относительно не-

А о

высокое быстродействие (10' -10" )с, которое ограничивает их применение в системах с цифровыми методами модуляции, и значительная мощность рассеивания (0,05 - 100) Вт, которая позволяет им оставаться основным типом управляющего элемента во всех случаях, где допустима определенная инерционность управления.

P-i-n- диод - это коммутационный диод с трехслойной структурой, состоящей из высокоомного слоя собственного полупроводника, расположенного между двумя сильно легированными областями р- и п- типов (рис. 1.1.1)

р \ п

к

а

_ , \

Рис. 1.1.1. Структура р4-п-диода

Область полупроводника с собственной электропроводностью значительно увеличивает толщину р-я-перехода что позволяет получать малые ёмкости диода. При этом одновременно повышается пробивное напряжение. Напряженность поля внутри перехода в рамках одномерной модели вдоль координаты х уменьшается при той же величине разности потенциалов (рис. 1.1.1):

Е =

А<р Ах

Прямой ток для />-/'-/7-структуры меньше, чем для /?-и-перехода. Это связано с тем, что на рА- и г-п- переходах падает только часть приложенного напряжения. Другая часть падает на высокоомной /- области вследствие малой концентрации в ней носителей заряда, особенно при малых прямых токах.

Работа диода в режиме переключения основана на резком отличии концентрации свободных носителей в г- области при прямом и обратном смещении, Высокое пробивное напряжение позволяет коммутировать большие уровни мощности высокочастотного сигнала. Быстродействие ограничено временем рассасывания носителей заряда в г- области т, при переключении

напряжения с прямого на обратное.

В аналоговом режиме р4-п- диоды на высоких частотах применяются в качестве сопротивления, близкого к активному. Нижняя частота /0, определяющая применимость прибора в этом режиме, связана со временем жизни

неравновесных носителей заряда приближенным соотношением /0 = --,

2/ТТ;

где т,- - время жизни носителя.

На высоких частотах (/» /о) диод ведет себя как активное линейное сопротивление, величиной которого можно управлять постоянным током или низкочастотным управляющим сигналом. При действии источника смещения в прямом направлении, переменный сигнал накладывается на ток, обусловленный смещением. Изменяя направление смещения, можно управлять высокочастотным сигналом (модулировать его).

Основные параметры коммутационного р — 1 — п диода:

1. Ёмкость диода С (0,1-1,5) пФ

2. Время обратного восстановления Т0бР (60 - 20 мкс, для высокочастотных диодов уменьшается до 5 - 100 не)

3. Прямое сопротивление потерь при заданном управляющем токе - определяет активную составляющую полного сопротивления диода (составляет единицы Ом)

4. Максимально допустимая величина обратного напряжения, предотвращающего пробой (100 - 200 В)

5. Максимальная величина рассеиваемой мощности (от единиц до десят-

6. Максимальная величина прямого управляющего тока (100-500 шА)

Три последних параметра относятся к предельно допустимым, два первых - определяют инерционные свойства, причем за время Т0бР происходит рассасывание зарядов области, т.е. восстанавливается обратное сопротивление. Время прямого включения на один - два порядка меньше времени обратного восстановления.

Эффективность переключательного диода определяет обобщенный параметр - критическая частота /к:

где гпр и гобр - сопротивление диода при прямом и обратном смещении [15].

При прямом смещении диода происходит инжекция неравновесных носителей заряда (ННЗ) в базу. Изменение во времени и пространстве в рамках

ков Вт)

Л =

1

1.2. Кинетика переходного процесса в р-1-п диоде.

одномерной модели ННЗ в базе, например, дырок описывается уравнением непрерывности или диффузионным уравнением:

дп п— п д2 п

(1.2.1)

где £> - коэффициент диффузии дырок; тр- время жизни дырок; рпо - равновесная концентрация дырок, х - координата базовой области.

В момент времени / = О распределение инжектированных в базу дырок определяется из решения диффузионного уравнения (1.2.1) и имеет вид:

где рпХ- неравновесная концентрация дырок в начале базовой области при х = 0; Ьр = р - диффузионная длина дырок.

Анализ показывает, что в момент переключения напряжения в диоде с прямого на обратное, величина обратного тока будет существенно больше теплового тока. Обратный ток обусловлен дрейфовой компонентой, величина которой определяется концентрацией ННЗ. Эта концентрация значительно увеличена в базе диода за счет инжекции дырок из р - области и описывается в начальный момент времени диффузионным уравнением (1.2.2).

С течением времени концентрация ННЗ убывает, следовательно, убывает и обратный ток. За время to, называемое временем восстановления обратного сопротивления или временем рассасывания, обратный ток придет к значению, равному тепловому току.

Для описания кинетики этого процесса запишем граничные и начальные условия для уравнения (1.2.1) в следующем виде: в момент ( = О, справедливо уравнение (1.2.2). При установлении стационарного режима, в момент Г —>оо, стационарное распределение ННЗ в базе описывается соотношением:

Обратный ток обусловлен только диффузией дырок к границе области пространственного заряда (ОПЗ):

X

Р(х) = (Рп\-Рпо)-е ^ + Р

по'

(1.2.2)

X

Р(х) = Р„„(1-е '')•

^ х=0

(1.2.3)

где ц - заряд электрона (элементарный заряд); £ - площадь поперечного сечения базовой области.

Учитывая граничные условия, решается уравнение (1.2.1) и находится зависимость концентрации дырок в базе диода р(х, 1} от времени и координаты.

Координатные зависимости концентрации дырок р(х,1) в различные моменты времени приведены на рис. 1.2.2.

p(x,t)

РпО

t = 0 0 <t<TD

t = т„

t — 00 —►

х

Рис. 1.2.2. Координатные зависимостир(х,1) в различные

моменты времени

Подставляя динамическую концентрацию р(х,0 в уравнение (1.2.3) находим кинетическую зависимость обратного тока 3(1) \

J(t) = -J,

exp

Tr у

-erfс Ш/ M r,

(1.2.4)

Здесь erf с — - дополнительная функция распределения ошибок, равная Ьр

2 z

erfc{z) = 1 —j= f exp(-y2 )dy; J0 - тепловой ток диода, л/я,3

Первое разложение дополнительной функции ошибок в данном случае имеет вид:

1 — exp

ktp;

Разложение (1.2.4) в ряд для малых и больших времен: / « гр ; г» хр, дает [16, 17]:

т=Jo

1

(t«tp),

(1.2.5)

exp

< Р

ДО = J0

2- К

(t»T\

(1.2.6.)

Из соотношения (1.2.5) следует, что в начальный момент t = 0 величина обратного тока будет бесконечно большой. Физическим ограничением будет служить максимальный ток, который может протекать через омическое сопротивление базы диода R-б при приложенном обратном напряжении U06- Величина этого тока, называемая током среза Jcp , равна Jcp = ио(/Кб-

Рис. 1.2.3. Зависимость обратного тока от времени переключения диода

Время ¿о, в течение которого обратный ток постоянен, называют временем среза. Для импульсных диодов время среза и время восстановления обратного сопротивления являются важными параметрами. Для уменьшения их значения используется несколько общих способов. Во-первых, базу можно сделать тонкой, чтобы неравновесные носители рекомбинировали на её тыльной стороне. Во-вторых, можно уменьшить время жизни НИЗ в базе диода за счет введения глубоких рекомбинационных центров в квазилинейном объеме базы. Таким образом, картина физических процессов, протекаю-

щих в диоде при переключении, как было показано выше, определяется накоплением и рассасыванием ННЗ в базе [18].

Приведенная выше зарядовая модель диода демонстрирует принцип его действия, но не позволяет исследовать и рассчитывать прямой и обратный переходный процесс в коммутационных устройствах [1,7].

1.3. Коммутационные устройства на полевых транзисторах

В настоящее время в качестве мощных и быстродействующих управляющих элементов коммутационных устройств стали применяться полевые транзисторы с управляющим р-п- переходом и изолированным затвором, выполненные на гетероэпитаксиальных слоях сложных полупроводниковых соединений [19, 20]. В таких структурах подвижность электронов намного выше, чем в обычных полупроводниках. Их называют транзисторами с высокой подвижностью электронов - HEMT (High Electronic Mobility Transistor). Основными параметрами полевых транзисторов являются: крутизна передаточной характеристики, начальное сопротивление канала, межэлектродные ёмкости. Важнейшим параметром НЕМТ транзисторов, предназначенных для применения в коммутационных устройствах, является начальное сопротивление канала, которое в зависимости от схемы включения, определяет прямые потери, потери запирания и динамический диапазон. В настоящий момент по этому параметру НЕМТ транзисторы уже сопоставимы с p-i-n- диодами, которые имеют сопротивление при прямом смещении порядка единиц Ом. Нелинейные свойства полевого транзистора, используемого в качестве управляющего элемента в ключевом режиме и работающего в омической области, в основном определяются нелинейностью барьерной ёмкости затвор -сток обратно смещенного р-п- перехода Сзс [21, 22]. Для проведения спектрального анализа с такого вида нелинейными элементами в режиме малого сигнала хорошо подходит метод рядов Тейлора [23, 24]. Однако, при уровне входного сигнала более 1 Вт, резко возрастает погрешность расчета спектральных компонент за счет ухудшения сходимости степенных рядов. Следует отметить, что в модуляторах частота входного высокочастотного сигнала, как правило, не менее чем на порядок превышает частоту модулирующего сигнала, и проявление нелинейных свойств ёмкости затвор - сток частично устраняется включением блокировочной ёмкости в цепь затвора. Однако, полностью подавить проявление нелинейных свойств не удается. Поэтому для исследования нелинейных искажений требуется развитие и адаптация принципов гармонического баланса для описания такого нелинейного реактивного элемента, как барьерная ёмкость затвор - сток полевого транзистора. Для повышения точности расчета в режиме большого сигнала необходимо

отказаться от общепринятого условия неизменности величины напряжения смещения на управляющем р-п- переходе, которое, в реальности, зависит от амплитуды высокочастотного сигнала.

Наиболее простым аналоговым коммутатором напряжения является ключ на МОП - транзисторе рис. 1.3.1 [25]

+ЕП

ивх * Еу

Я,,

■О

©п

V

1 X

Рис. 1.3.1. Ключ на МОП - транзисторе

Если ивх < 1В, может быть использован п- канальный МОП - транзистор с большой крутизной и малым напряжением отсечки. При этом его затвор может управляться непосредственно логическим сигналом. В случае больших напряжений необходим усилительный каскад, согласующий логический сигнал с напряжением, необходимым для управления транзистором. Это напряжение должно иметь диапазон изменения больший ивх на величину, необходимую для надежного отпирания и запирания транзистора. При этом подложка транзистора должна соединяться с потенциалом, большим ивх тах , чтобы переход «исток - подложка» не мог открыться под действием ивх.

В зависимости от типа транзистора, сопротивление замкнутого ключа

£

(г3) может быть 20 - 500 Ом. В разомкнутом состоянии (гр) составляет 10 -Ю10 Ом. Ёмкость «затвор - сток» - порядка нескольких пФ. Паразитный заряд при переключении - д„ - 10

■10

10"12Кл.

Существенным недостатком ключа (рис. 1.3.1) [25] является значительная нелинейность его сопротивления, которая зависит от разности напряжений иу-ивх.

Для уменьшения нелинейности применяют комплиментарные интегральные пары (КМОП - ключи) рис. 1.3.2 [26]. Здесь на подложку транзи-

стора Т1 подается положительное питающее напряжение +ипит, а на подложку Т2 - отрицательное - иПИт •

Т1

ив

Т2

Т 1

и,

Рис. 1.3.2. Последовательный ключ на КМОП

При высоком уровне управляющего сигнала, напряжение на затворе п-канального транзистора Т2 практически равно +ипит • В этом случае Т2 проводит сигналы от - ипИт до + ипит без нескольких вольт (при более высоких уровнях сигнала сопротивление канала Яо начинает резко расти). В это время напряжение на затворе Т1 практически равно - ипих . Транзистор Т1 пропускает сигналы с уровнями от + ипит до значения на несколько вольт выше -ипит . Таким образом, все сигналы в диапазоне от + ипит до - ипит проходят через двухполюсник с малым сопротивлением (рис. 1.3.3)

«-канал

анал

ключ

-и,

+и„

ив

Рис. 1.3.3. Зависимость сопротивления каналов транзисторов

КМОП - ключа от ивх При переключении сигнала на низкий уровень, напряжение на затворе п- канального транзистора Т2 устанавливается близким к - ипит , а напряже-

ние на затворе р- канального транзистора Т1 - близким к + ипит • Тогда, при -ипит < ивх < + ипит , оба транзистора заперты и цепь коммутатора разомкнута. В результате получается аналоговый переключатель для сигналов от низкого до высокого напряжения питания ключа. Эта схема работает в двух направлениях - любой из ее зажимов может служить входным. Она является основой практически для всех ИМС аналоговых коммутаторов, выпускаемых в настоящее время [26].

Следует отметить, что одновременно с компенсацией нелинейности КМОП схема значительно уменьшает и паразитный заряд, генерируемый при переключении [15].

Динамические характеристики МОП- ключей определяются рядом факторов. Первое - это наличие межэлектродных емкостей (рис. 1.3.4): между входом и выходом (Сси), между каналом и общей точкой схемы (Сс, Си), между затвором и каналом (С3) и между ключами в пределах одного кристалла.

Похожие диссертационные работы по специальности «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», 05.12.04 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Удалов, Василий Николаевич

выход согл. управп.

Рис. 6.3.1. Одноканальный выключатель сантиметрового диапазона ? согл. / управп. щл и га1 я и—р~\1

МПЛ п:::о::: га2 газ

X/ X/

А 1 та X Г£>2 газ

Рис. 6.3.2. Конструкция одноканального выключателя сантиметрового диапазона

Прямые потери 0,7 дБ

Минимальная частота 7,4 ГГц

Максимальная частота 7,9 ГГц

Потери запирания 28 дБ

Коэффициент стоячей волны 1,3

Длительность переходных процессов 24 мкс

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Достижение поставленных в настоящей работе целей позволило на основе математического моделирования переходных процессов и разработки новых методов спектрального анализа, учитывающих динамический характер напряжения смещения в рабочей точке управляющего элемента, предложить эффективные способы увеличения быстродействия коммутационных высокочастотных устройств.

Поставленные в работе цели достигнуты путем решения задач исследования. Так :

1) Использование физико-топологического подхода при моделировании переходных процессов в инерционных р4-п- диодах позволило обосновать применение четырехуровневых управляющих сигналов, что дает выигрыш в быстродействии в 1,4 раза. Приоритет данного решения закреплен публикацией [47] в издании, входящем в перечень, рекомендованный ВАК.

2) Разработанный численный метод расчета переходных процессов в амплитудных и фазовых манипуляторах, основанный на определении импульсной характеристики линейной нестационарной цепи с ограниченной полосой пропускания с помощью численного интегрирования частотного коэффициента передачи [49,50], позволяющий определить комплексную огибающую выходного высокочастотного сигнала, проверен и подтвержден экспериментом. Метод позволяет оптимизировать цепи согласования и компенсации, по которым управляющий сигнал подводится к коммутационному элементу - диоду или полевому транзистору. Выигрыш в быстродействии в этом случае обусловлен тем, что инерционность коммутационного устройства в значительной мере определяется не управляющим элементом, а реактивными свойствами схемы цепи управляющего сигнала.

3) Так для коммутатора на полевом транзисторе для импульсного управляющего сигнала минимальная длительность переходных процессов при заданном уровне вносимых искажений обеспечивается за счет использования гауссовского ФНЧ в цепи управляющего сигнала. Приоритет данного решения закреплен публикацией [56] в издании, входящем в перечень, рекомендованный ВАК. Выигрыш в быстродействии достигает 40%.

4) Для оценки спектральных составляющих, возникающих в коммутационных устройствах на полевых транзисторах, разработан эффективный

141 алгоритм, основанный на численном определении коэффициентов ряда Фурье [91]. Алгоритм применим в большом динамическом диапазоне амплитуд входного высокочастотного сигнала.

5) Выполненное в работе исследование позволило найти решение для борьбы с паразитной амплитудной модуляцией, возникающей в манипуляторах за счет конечного быстродействия коммутационных элементов. На разработанное для борьбы с этим явлением устройство получен Патент РФ на изобретение [85]. Глубина паразитной амплитудной модуляции существенна снижена и обеспечен ее уровень не превышающий 30%.

6) Результаты диссертационной работы нашли свое применение в промышленности. Так, для повышения быстродействия цепи защиты по отражению выходных каскадов усилителя мощности телевизионных передатчиков «Онега», производимых ОАО «МАРТ», Санкт-Петербург, в качестве драйвера использован формирователь четырехуровневых управляющих сигналов, разработанный в рамках настоящей работы. Акт о внедрении приведен в приложении.

7) ООО «НПП Триада-ТВ» использует формирователь четырехуровневых сигналов для управления многопозиционного согласованного аттенюатора, что обеспечивает уменьшение искажений формы огибающей выходного сигнала, на что также получен акт о внедрении, приведенный в приложении.

8) Ряд результатов работы вошел в учебное пособие - Основы цифровой аудио и видеотехники - часть 1 [94], выпущенное в НГТУ. Так, в пособие включены: а) метод расчета переходных процессов в нестационарных линейных цепях; б) синтез корректирующих цепей для коммутационных устройств на полевых транзисторах, что оформлено соответствующим актом внедрения, приводимым в приложении.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Удалов, Василий Николаевич, 2011 год

Список литературы:

1. Разинкин В.П. Широкополосные управляемые СВЧ устройства высокого уровня мощности: Учеб.пособие/В.П.Разинкин , В.А. Хру-сталев , С.Ю.Матвеев: Новосиб.гос.техн.ун-т. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008 г. - 335 с.

2. M.Heutmaker Using Digital Modulation to Measure and Model RF Amplifier Distortion/ M.Heutmaker, J.Welch, E.Wu// Applied Microwaves & Wireless, March/April 1997, p.34.

3. V.Borich. Nonlinear Effects of Power Amplification on Multicamer Spread Systems/ V.Borich, J.H.Jong, J.East and W.E.Stark// 1998 IEEE MTT-S Digest, p.323.

4. P.M.Asbeck Device and Circuit Approaches for Improved Linearity and Efficiency in Microwave Transmitters/ P.M.Asbeck, T.Itooh, Y.Qian, M.F.Chang, L.Milstein, G.Hanington, P.F.Chen, V.Schlutz, D.W.Lee, and J.Arun// 1998, IEEE MTT-S Digest, p.327.

5. M.Golio Low Voltage Electronics for Portable Wireless Applications: An Industrial Perspective, 1998, IEEE MTT-S Digest, p.319.

6. L.P.Katehl MEMS and Si-microcomachined Components for Low Power/ L.P.Katehl, G.M.Rebeiz and C.T.C.Nguyen// High Frequency Communication Systems, 1998, IEEE MTT-S Digest, p.331.

7. Разинкин В.П. Широкополосные управляемые СВЧ устройства высокого уровня мощности./ автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, на правах рукописи - Новосибирск, НГТУ - 2006 г.

8. Удалов В.Н. Синтез цепей компенсации межэлектродных емкостей СВЧ диодов/ Лайко К.А., Матвеев С.Ю., Разинкин В.П., Удалов В.Н.//Информатика и проблемы телекоммуникаций. Российская научно-практическая конференция, электронно-физическая секция. Материалы конференции. Том 1, Новосибирск, 2007 г., с.210-213.

9. Малков Н.А. Гиротропные среды в технике СВЧ: Учебник/ Н.А.Малков. - Тамбов, издательство ТГТУ, 2005 г.

10. Каталог завода «Платан». - Режим доступа [ http://www.platan.ru!

11. Верещагин И.К. Введение в оптоэлектронику: Учебное пособие для втузов/ И.К. Верещагин, JI.A. Косяченко, С.М. Кокин - М.: Высшая школа, 1991 - 191 с.

12. Субнаносекундные фотонно-инжекционные импульсные коммутаторы (на основе гетеропереходов GaAs-AlGaAs) и импульсные генераторы. Режим доступа [http ://www.ioffe. rssi.ru/Optothiristor/rus/lab/products. html!

13. Разинкин В.П. Широкополосные полупроводниковые СВЧ коммутаторы большой мощности/В.П.Разинкин, В.А. Хрусталев, А.Ж. Аб-денов, Ю.В. Востряков, М.Г. Рубанович.// НГТУ, Новосибирск

14. Баров A.A. GaAs МИС СВЧ коммутатора на основе ПТШ / А.А.Баров , М.Г.Игнатьев : сборник трудов 14-й Международной Крымской конференции СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (КрыМиКо'2004), 14-17 сентября, Севастополь, Крым, Украина.

15. Барсуков С.Н. Элементная база радиоэлектроники. /Часть 1. Полупроводниковые диоды/ учебное пособие/С.Н.Барсуков// Харьков, ХАИ, 2002 г., 88 с

16. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем/И.П.Степаненко. 4-е издание, М.: Энергия, 1977 г., 671 с.

17. Федосов Я. Л. Основы физики полупроводниковых приборов/Я.Л.Федосов. 2-е издание, М.: Советское радио, 1969 г., 592с.

18. Гуров В.А. Твердотельная электроника/ учебное пособие//В.А.Гуров - ПетрГУ, Петрозаводск, 2004 г. - 312с.

19. Мс Camant A. An Improved GaAs MESFET Model for SPICE/ Mc Camant A., Mc Cormac G., Smith D. // IEEE Trans Electronic Devices, vol.38, No. 6, June 1990, p.822-824.

20. Statz H. GaAs MESFET Device and Circuit Simulation in SPICE/ Statz H., Newman P., Smith D., Pucel R., Haus H. // IEEE Trans Electronic Devices, vol. ED-34, Feb. 1987, No.2, p. 160-169.

21. Балыко A.K. Проектирование монолитного двухканального переключателя СВЧ/А.К.Балыко, Ю.М.Богданов, В.И.Васильев, А.В.Климова, В.Г.Лапин, А.М.Темнов, Н.И. Юсупова - Радиотехника-2003 г., №2, с.40-46.

22. Богданович Б.М. Методы нелинейных функционалов в теории электрической связи/ Богданович Б.М., Черкас JI.A., Задедюрин Е.В., Вувуникян Ю.М., Бачило JI.C. Под ред. Б.М. Богдановича. -М.: Радио и связь, 1990. -280с.

23. Богданович Б.М. Нелинейные искажения в приемно-усилительных устройствах: Монография/ Б.М.Богданович. - М.: Связь, 1980. - 280 с.

24. Резвиг В.Д. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office./ В.Д.Резвиг, Ю.В.Потапов, A.A. Курушин. Под ред. В.Д.Резвига. - М.: СОЛОН-Пресс, 2003 г. - 496 с.

25. Справочник по средствам автоматики/ под ред. В.Э. Низэ и И.В.Антика.- М.: Энергоатомиздат, 1983г., 504 с.

26. Коммутаторы на полевых транзисторах. Интернет-издание - Рынок микроэлектроники. Режим доступа rhttp://www.Raw.ru/html.cRi/txt/doc/switch/switch 3.html

27. Решетилов А.Р. Электроника и микросхемотехника: Конспект лек-ций/А.Р.Решетилов; Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Минск, 2006г., 226 с.

28. Коммутаторы на полевых транзисторах. Динамические характеристики. Интернет-издание: mikroshemi.ru, Режим доступа rhttp://mikroshemi.ru/content/view/476/32/ ]

29. N.Jain Modeling and Design of GaAs MESFETs for Broad-Band Control Applications/ N.Jain and R.J.Gutmann// 1990 Transactions on Microwave Theory and Techniques. 38.2 (Feb. 1990 [T-MTM]): 109-117.

30. Сундучков K.C. Базовый элемент монолитного СВЧ-переключателя на GaAs- полевых транзисторах/К.С.Сундучков, А.В.Туменок, Е.А. Мельник// Электронная техника. Серия - Электроника СВЧ. Вып.3(437), 1991г., с. 17-21.

31. J.A.Eisenberg High Isolation 1-20 GHz MMIC Switches With On-Chip Drivers./ J.A.Eisenberg, T.B.Chamberlain and L.R.Sloan// 1989 Microwave and Millimeter Wave Monolithic Circuit Symposium Digest 89.1 (1989[MCS]): 41-45.

32. Балыко A.K. Проектирование монолитного двухканального переключателя СВЧ/А.К.Балыко, Ю.М.Богданов, В.И.Васильев,

А.В.Климова, В.Г.Лапин, А.М.Темнов, Н.И. Юсупова / Радиотехника-2004г., №2, с.40-46.

33. Баров A.A. GaAs МИС СВЧ коммутатора на основе ПТШ/А.А. Баров , М.Г. Игнатьев : - Сборник трудов 14-й Международной Крымской конференции СВЧ- техника и телекоммуникационные технологии (КрыМиКо'2004) , 13-17 сентября, Севастополь, Крым, Украина.

34. Шахнович И. Твердотельные СВЧ- приборы и технологии. Состояние и перспективы. - Электроника: Наука, Технология, Бизнес 5/2005, №5, с.58-64.

35. Данилин В., Транзисторы на GaN. Пока самый "крепкий орешек"./ Данилин В., Жукова Т. и др. // - Электроника: НТБ, 2005г., №4, с.20-29.

36. Sabyaschi Noyak, Ming-Yin Kao et.al. 0,15 ¡im Power pHEMT Manufacturing Technology for Ka- and Q- band MMIC Power Amplifiers. -2005 GaAs MANTECH Conf.Dig.Ppr., 2005.

37. Каталог. Режим доступа:

[ http://www.st.riorthropgrumman.com/velocium ]

38. K.Shinohara et.al. Ultrahigh-Speed Pseudomorphic InGaAs/InAlAs HEMTs With 400 GHz Cutoff Frequency. - IEEE Electron Device Letters, Vol.22, No. 11, p.507-509, Nov.2001.

39. Майская В. SiGe- устройства. Нужная технология в нужное время -Электроника: НТБ, 2001 г., №1, с.28-32.

40. J.S.Dunn et.al. Foundation of RF CMOS and SiGe BiCMOS Technologies - IBM Journal of Research & Development, 2003, Vol.47, No.2/3.

41. Шахнович И. Твердотельные СВЧ- приборы и технологии. Невоспетые герои беспроводной революции - Электроника: НТБ, 2005г., №4, с. 14.

42. Toshinide Kikkawa et.al. An Over 100W CW Output Power Amplifier Using AlGaN/GaN HEMTs - 2004 GaAs MANTECH Conf.Dig.Ppr., 2004

43. J.W.Milligan, J.Henning et.al. SiC MESFETs and MMIC Technology to Production - 2005 GaAs MANTECH Conf.Dig.Ppr., 2005.

44. E.Kohn, M.Schwitters et.al. Diamond - MESFETs - Synthesis and Integration. - 2-nd EMRS DTC Technical Conference, Edinburg 2005 fwww.emrsdtc.com/conferences/2005/downloads/pdf/A26.pdf).

45. Тафт В.А. Электрические цепи с переменными параметрами: Монография/ В.А.Тафт. - М.: Энергия, 1968 г., 328 с.

46. Тхорик Ю.А. Переходные процессы в импульсных полупроводниковых диода: Монография/Ю.А.Тхорик. - Киев: Техника, 1966 г., 255 с.

47. Удалов В.Н. Численный метод расчета переходных процессов в амплитудных манипуляторах/ В.В.Бордюгов, К.А.Лайко, В.Н.Удалов.// Научный вестник НГТУ, - 2008 г., №1, с. 57-63.

48. Удалов В.Н. Параметрический метод анализа переходных процессов в управляемых СВЧ устройствах./ В.П. Разинкин, С.Ю.Матвеев,

B.Н.Удалов.// Труды XXVI Межрегиональной научно-технической конференции Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем, сборник №2, стр.189-192, Серпухов, Серпуховской ВИ РВ. 28-29 июня 2007г.

49. Удалов В.Н. Амплитудный СВЧ манипулятор/ В.П.Разинкин,

C.Ю.Матвеев, В.Н.Удалов.// Информатика и проблемы телекоммуникаций. Российская научно-техническая конференция. Новосибирск, 2008 г., с.347-349.

50. Удалов В.Н. «Амплитудный СВЧ манипулятор»/ В.П.Разинкин, В.Н.Удалов, С.Ю.Матвеев.// Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени A.C. Попова. Секция: Научная сессия, посвященная Дню Радио, выпуск: LXIII, Москва, 2008г., с.342-343.

51. Снурницин В.Р. Основы анализа нелинейных цепей и устройств в базисе полиномов Вольтерра - Винера/ В.Р.Снурницин// Труды ИИЭР - Российской конференции: Микроволновая электроника больших мощностей: измерение, идентификация, применение. Новосибирск, 1997г., с.291-327.

52. Maas Stephen A. Nonlinear Microwave Circuits - Norwood, M.A. Ac-tech House, 1988.-478 p.

53. Яковенко В.А. Корректор нелинейных искажений устройств с комплексной нелинейностью/ В.А.Яковенко// Труды ИИЭР - Россий-

147

ской конференции: Микроволновая электроника больших мощностей: измерение, идентификация, применение. Новосибирск, 1997, с.45-49.

54. Носов Ю.Р. и др. Математические модели элементов интегральной электроники - М.: Сов.Радио, 1976. - 304 с.

55. Герлах В. Тиристоры: перевод с немецкого - М.: Энергоатомиздат, 1985 г., -328 с.

56. Удалов В.Н. Синтез согласующе-компенсирующих цепей для управляемых СВЧ- устройств высокого уровня мощности. / К.А.Лайко, В.П.Разинкин// - Научный вестник НГТУ. - 2007г., №2(27), с.93-99

57. Стукач О.В. Сигнальная и параметрическая инвариантность радиотехнических устройств: Монография / О.В. Стукач. Томск: Изд-во ТУ СУР, 2007. - 276 с.

58. Хотунцев Ю.Л. Полупроводниковые СВЧ устройства: Анализ и синтез: Монография/ Ю.Л.Хотунцев -М.: Связь, 1978, -256 с.

59. Тихонов А.Н. Уравнения математической физики./А.Н.Тихонов, A.A. Самарский//-М.: Наука, 1977.-735 с.

60. Данилов Л.В. Электрические цепи с нелинейными R- элементами: Монография -М.: Связь, 1974. - 136 с.

61. Гусятинер М.С. О сопротивлении p-i-n- диода при положительном смещении/ М.С.Гусятинер, П.А.Кобылянский, Ф.Е.Привен// - М.: Сов.радио, 1972, вып.26. - с.249-253.

62. Разинкин В.П. Анализ нелинейных явлений в СВЧ аттенюаторах на p-i-n- диодах./В.П.Разинкин// Известия вузов. Радиоэлектроника. 1980.-Т.23. -№3. - с.78-81.

63. Разинкин В.П. Нелинейный анализ управляемых СВЧ устройств методом гармонического баланса./В.П.Разинкин// Научный вестник НГТУ. - Новосибирск, НГТУ. - 2006. - №1(22). - с.22-29.

64. Данилов B.C. Анализ процессов в полупроводниковых устройствах: учебное пособие/ B.C. Данилов// Новосиб. гос. техн. ун-т. Новосибирск: Изд-во НГТУ, Ч. 1 - 2005, 55 е., ил.

65. Разинкин В.П. Нелинейный анализ управляющих СВЧ устройств

спектральным методом./В.П.Разинкин, С.А.Силкачёв// Современные проблемы радиоэлектроники: Сборник научных трудов. Под ред. А.И. Громыко, А.В. Сарафанова. Красноярск: ИПУ КГТУ, 2005. -с.250-251.

66. Полупроводниковые приборы. Сверхвысокочастотные диоды. Справочник / Б.А. Наливайко, А.С. Берлин, В.Г. Божков и др. Под ред. Б.А. Наливайко. - Томск, МГП «РАСКО», 1992. - 223 с.

67. Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах: Монография -М.: Радио и связь, 1987. - 120 с.

68. Хижа Г.С. СВЧ фазовращатели и переключатели: Особенности создания на p-i-n- диодах в интегральном исполнении./Г.С.Хижа, И.Б. Вендик, Е.А. Серебрякова//- М.: Радио и связь, 1984. - 184 с.

69. СВЧ устройства на полупроводниковых диодах. Проектирование и расчет. Под ред. И.В. Мальского, Б.В. Сестрорецкого. - М.: Сов.радио, 1969. - с. 414-572.

70. Разинкин В.П. Балансный модулятор СВЧ с отрицательной обратной связью по огибающей /В.П.Разинкин// в сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи. Под. ред. И.Ф. Николаевского. Вып.23. - М.: Радио и связь. 1983. - с. 78-82.

71. Кушнир В.Ф. Теория нелинейных электрических цепей: Учеб.прособие/ В.Ф.Кушнир, Б.А.Ферсман // -М.: Связь, 1974. - 254 с.

72. Знаменский А.Е. Перестраиваемые электрические фильтры: Учебное пособие./А.Е.Знаменский, Е.С.Попов// -М.: Связь, 1979. - 128 с.

73. Воробьёв Н.Н. Теория рядов: Учебное пособие -М.: Наука, 1979. -408 с.

74. Кудрявцев Л.Д. Курс математического анализа: Учебник. В 2-х т. -М.: Высшая школа, 1981. Т.1 - 687 е.; Т.2 - 584 с.

75. Викулин И.М. Физика полупроводниковых прибо-ров./И.М.Викулин, В.И.Стафеев// -М.: Сов.Радио, 1980.-296 с.

76. Saavedra С. Ring-Hybrid Microwave Voltage-Variable Attenuator Using HFET Transistors / Saavedra C., Zheng Y. // IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques, Vol.53, No.7, July 2005. - p.2430-

2433.

77. Удалов В.Н. Исследование переходных процессов в нестационарных СВЧ цепях/ В.П.Разинкин , С.Ю.Матвеев, В.Н.Удалов//Четвертая международная конференция Электронные средства и системы управления. Опыт инновационного развития, часть 1, с. 144-146, Томск, 31 октября - 3 ноября 2007, ТУ СУР

78. Разинкин В.П. Компенсация емкостей полупроводниковых диодов в СВЧ аттенюаторах /В.П.Разинкин// Известия вузов. Радиоэлектроника, 1987, Т.30, №10, с.77-79.

79. Патент РФ на изобретение № 2414024 С2 МПК Н01 Р 1/00. Узкополосный фильтр/В.П. Разинкин, В.Н. Удалов, Д.С. Матвеев, 2011

80. Разинкин В.П. Синтез компенсирующих цепей с использованием трансформации характеристического сопротивления/В.П.Разинкин, В.Н.Удалов, С.Ю.Матвеев// Техническая электродинамика и электроника. Сборник научных трудов, СГТУ, Саратов, 2006, с. 64-71.

81. Пат. № 89309 РФ, МКИ Н03 D1/10. Амплитудный детектор/ В.Н.Удалов, В.П.Разинкин// Изобретения. Полезные модели. - 2009. -№33.

82. Поляков В.Т. Техника радиоприёма. Простые приёмники AM- сигналов/ В.Т.Поляков// - М.: ДМК Пресс, 2001, - c.l 11.

83. Хижа Г.С. СВЧ фазовращатели и переключатели: Особенности создания на p-i-n- диодах в интегральном исполнении./ Г.С.Хижа, И.Б.Вендик , Е.А.Серебрякова// - М.: Радио и связь, 1984, 184 е., Рис. 1.18, стр. 28.

84. А.с. №1354284 СССР, Н01 Р1/18, БИ №43, 1983

85. Патент РФ на изобретение №2379797 CI , Н01 Р1/18, Фазовый манипулятор/В.П.Разинкин, В.Н.Удалов, С.Ю.Матвеев, 2010

86. Авторское свидетельство СССР SU 1817162А1 , 04.12.90, Н 01 Р 1/15, Выключатель/ В.И. Осипенко, В.П. Разинкин, Бюл.№19, 1993

87. Баров A.A. GaAs МИС двухпозиционного коммутатора со встроенным драйвером. /А.А.Баров//Сборник трудов 16-й Международной Крымской конференции СВЧ- техника и телекоммуникационные технологии (КрыМиКо'2006). 11-15 сентября, Севастополь, Крым,

Украина.

88. Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов: учебник/Г.А. Дегтярь// Новосиб. гос. техн. ун-т. Новосибирск: Изд-во НГТУ - (Учебник НГТУ), Ч. 1 - 2005, 479 с.

89. Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов: учебник/Г.А. Дегтярь// Новосиб. гос. техн. ун-т. Новосибирск: Изд-во НГТУ - (Учебник НГТУ), Ч. 2 - 2005, 546 с.

90. Удалов В.Н. Амплитудный СВЧ манипулятор на полевых транзисторах / В.Н. Удалов, В.П. Разинкин // Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр. / науч. ред.: А.И. Громыко, A.B. Сарафанов - Красноярск: ИПК СФУ, 2009, с. 137 - 140.

91. Удалов. В.Н. Нелинейный анализ в СВЧ коммутаторах на полевых транзисторах / В.Н. Удалов // Десятая международная конференция-семинар по микро/нанотехнологиям и электронным приборам. Сб. трудов. Новосиб. гос. техн. ун-т, ЗСОК Эрлагол, Алтай, 1-6 июля, 2009 г., с. 187-189.

92. Сычев А.Н. Управляемые СВЧ устройства на многомодовых полос-ковых структурах: Монография / А.Н. Сычёв// Томск: Изд-во ТГУ, 2001.-318с.

93. Удалов В.Н. Высокочастотные коммутационные устройства на полевых транзисторах./В.Н.Удалов// Техническая электродинамика и электроника. Сборник научных трудов СГТУ. - Саратов, Изд. СГТУ, 2009. -с. 116- 120.

94. Удалов В.Н. Основы цифровой аудио и видеотехники: учебное пособие - часть 1/ В.П.Разинкин, В.Н.Удалов; Новосиб. гос. техн. унт. - Новосибирск: Изд. НГТУ, 2010. - 93с.

АКТ

рШриада-ТВ» ^Матвеев С.Ю.

рЕРЖДАЮ" .ный директор

2010 г.

внедрения результатов диссертационной работы В.Н. Удалова

Мы, нижеподписавшиеся, заместитель генерального директора ООО «НПП Триада-ТВ» A.B. Зенкевич, технический директор ООО «Hl 111 Триада-ТВ» A.B. Цыкунов, настоящим актом подтверждаем, что в ходе выполнения хоздоговорных научно-исследовательских работ ТОР2-07 и ТОР 1-08, проводимых совместно с Новосибирским государственным техническим университетом, использованы следующие результаты диссертационной работы В.Н. Удалова. Диссертантом разработан мостовой согласованный аттенюатор, предназначенный для осуществления многоуровневой амплитудной манипуляции высокочастотных сигналов. Коэффициент стоячей волны аттенюатора по входу не превышает 1,05 для восьми фиксированных значений амплитуды выходного сигнала. Длительность переходных процессов составляет 20 не, при этом нестабильность уровня выходного сигнала находится в пределах 0,15 дБ. Для уменьшения искажений формы огибающей выходного сигнала применен драйвер для управляющего воздействия, выполненный на основе ПЛИС XC3S50AN. Входное сопротивление аттенюатора равно 50 Ом.

Достоверность научных положений диссертации В.Н. Удалова и использованных технических решений подтверждена длительным сроком эксплуатации разработанного оборудования.

A.B. Цыкунов

A.B. Зенкевич

I!

Ii

\S2

jflflPT,

ОАО «МАРТ»

Открытое акционерное общество МОЩНАЯ АППАРАТУРА РАДИОВЕЩАНИЯ И ТЕЛЕВИДЕНИЯ MIGHTY APPARATUS FOR RADIOBROADCASTING AND TV Joint-Stock Company

«MART» JSC

199048, Россия, Санкт-Петербург, 11-я линия ВО, д.66 Тел./факс+7 (812) 323-62-91, 328-45-57 Телетайп: 8212 РАДИО e-mail: mart@mart2.spb.su, mart@tira.ru vww.martspb.ru, www.tira.ru

66, 11-уа liniya, Saint-Petersburg, RUSSIA, 199048 Tel./fax: +7 (812)323-62-91, 328-45-57 Teletype: 8212 RADIO e-mail: mart@mart2.spb.su, mart@tira.ru www.martspb.ru,www.tira.ru

РЖДАЮ

ОАО «МАРТ»

.Е.Хижниченко

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы УдаловаВ.Н.

Мы, нижеподписавшиеся, зам.директора ОАО «МАРТ» Модель Виктор Моисеевич и научный руководитель ОАО «МАРТ» Ткаченко Дмитрий Александрович подтверждаем, что результаты диссертационной работы Удалова Василия Николаевича были использованы и внедрены на научно-производственном предприятии ОАО «МАРТ». К этим результатам относятся:

1) использование четырехуровневого управляющего сигнала для повышения быстродействия высокочастотных полупроводниковых коммутаторов;

2) метод расчета спектральных составляющих в коммутационных высокочастотных устройствах на основе функциональных рядов.

Полученные в диссертации результаты позволили разработать быстродействующий высокочастотный коммутатор, выполненный на основе коммутационных диодов и предназначенный для использования в системах защиты усилителей мощности радиосигналов. В диапазоне частот 50ч-900 МГц коэффициент стоячей волны по входу в разработанном коммутаторе не превышает 1,1. Потери запирания в коммутаторе составляют не менее 26 дБ. Общая неравномерность АЧХ находится в пределах ± 0,5 дБ. Длительность процесса выключения составляет не более 0,8 мкс.

От ОАО «МАРТ»

Зам.директора К7',/1 ■■ Д^МоДель Научный руководитель М^у Д.А.Ткаченко

"// " а* у г* 2 Off г. /

Ш

«Утверждаю» Прорект^у^ебной работе Новосиби]^^А!^0су^|Бтвенного

ерситета

I

I

кеъ A.A.

2010 г.

Справка

о внедрении в учебный процесс результатов диссертационной работы

Удалова Василия Николаевича

Комиссия в составе A.A. Спектора, зав. кафедрой Теоретических основ радиотехники (ТОР), д.т.н., профессора, В.П. Разинкина, зам. декана факультета Радиотехники и электроники (РЭФ), д.т.н., профессора, Ю.В. Морозова, к.т.н., доцента кафедры ТОР, составила настоящий 'акт о нижеследующем.

1. На кафедре ТОР факультета Радиотехники и электроники была успешно апробирована в учебном процессе новая лабораторная установка «Исследование параметров телевизионного сигнала стандарта DVB-T».

2. Подготовлено и сдано в редакционно-издательский отдел НГТУ учебное пособие «Основы цифровой аудио и видеотехники» (часть 1.), в которое включены следующие положения диссертационной работы В.Н. Удалова: а) метод расчета переходных процессов в нестационарных линейных цепях; б) синтез корректирующих цепей для коммутационных устройств на полевых транзисторах. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям: 210302 -Радиотехника, 210402 - средства связи с подвижными объектами.

Эффективность от внедрения результатов диссертационной работы Удалова В.Н. заключается в повышении уровня подготовки студентов по курсу «Основы цифровой аудио и видеотехники».

A.A. Спектор

B.П. Разинкин

Ю.В. Морозов

т

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.