Для цитирования:
Хвалин А. Л., Калинин А. В. Моделирование усилителей мощности в среде Microwave Office // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2021. Т. 21, вып. 3. С. 275-284. DOI: 10.18500/1817-3020-2021-21-3-275-284, EDN: JRANPQ
Моделирование усилителей мощности в среде Microwave Office
Представлены основные этапы разработки транзисторного усилителя УВЧ и КВЧ диапазонов в октавном диапазоне рабочих частот на основе отечественного биполярного транзистора 2Т937А в микрополосковом исполнении в среде САПР Microwave Office. Широкополосное согласование стало возможным за счет использования дискретных транзисторных кристаллов, допускающих включение отрезков микрополосковых линий передачи и сосредоточенных элементов (резисторов, индуктивностей и емкостей) на входах и выходах внутренних усилительных каскадов. Номинальные значения сосредоточенных элементов и геометрические размеры отрезков микрополосковых линий передачи использовались в качестве варьируемых параметров в соответствующих задачах оптимизации. В результате решения задач структурной и параметрической оптимизации созданы принципиальные электрические схемы усилителя и его составных блоков (делителей/сумматоров мощности на два канала, базового двухкаскадного усилительного модуля), получены их оптимальные частотные характеристики. Моделирование транзистора проведено по эквивалентной схеме Гуммеля – Пуна в САПР Microwave Office. Конструкция усилителя мощности выполнена в микрополосковом исполнении на подложке из поликора толщиной 1 мм. В диапазоне частот от 2 до 4 ГГц перепад коэффициента усиления находится в пределах от 14 до 15 дБ. Выходная мощность усилителя составляет 22.5 Вт, КСВН входа и выхода не более 1.5. Конструкция допускает возможность интегрального исполнения.
- Хвалин А. Л. Анализ и синтез интегральных магнитоуправляемых радиотехнических устройств на ферритовых резонаторах : автореф. дис. … д-ра техн. наук. Самара, 2014. 32 с.
- Титков А. А., Хвалин А. Л. Измерение статических и частотных характеристик биполярного транзистора // Измерительная техника. 2019. № 8. С. 58–62.
- Хвалин А. Л., Титков А. А., Ляшенко А. В. Экспериментальные исследования основных характеристик транзистора 2Т937 // Гетеромагнитная микроэлектроника : сборник научных трудов / под ред. проф. А. В. Ляшенко. Саратов : ОАО «Институт критических технологий», 2019. Вып. 26. С. 4–10.
- Хвалин А. Л., Ляшенко А. В. Многоканальный микрополосковый делитель/сумматор мощности // Гетеромагнитная микроэлектроника : сборник научных трудов / под ред. проф. А. В. Ляшенко. Саратов : ОАО «Институт критических технологий», 2019. Вып. 27. С. 43–50.
- Калинин А. В., Хвалин А. Л. Перестраиваемые радиотехнические генераторы шума // Гетеромагнитная микроэлектроника : сборник научных трудов / под ред. проф. А. В. Ляшенко. Саратов : ОАО «Институт критических технологий», 2019. Вып. 27. С. 31–43.
- Ma H., van der Zee R., Nauta B. A high-voltage class-D power amplifier with switching frequency regulation for improved high-effi ciency output power range // IEEE J. Solid-State Circuits, June. 2015. Vol. 50, № 6. P. 1451– 1462. https://doi.org/10.1109/JSSC.2015.2421994
- Zhong S., Xu J., Chen J., Zhou X. Battery powered high effi ciency single-stage switching amplifier // Electron. Lett., June 2016. Vol. 52, № 12. P. 1052–1054. https:// doi.org/10.1109/TIE.2018.2815953
- Seung Kyu Oh, Moon Uk Cho, James Dallas, Taehoon Jang, Dong Gyu Lee, Sara Pouladi, Jie Chen, Weijie Wang, Shahab Shervin, Hyunsoo Kim, Seungha Shin, Sukwon Choi, Joon Seop Kwak, Jae Hyun Ryou. High-power flexible AlGaN/GaN heterostructure field-effect transistors with suppression of negative differential conductance // Appl. Phys. Lett. 2017. Vol. 111, № 13. Article number 133502. https://doi.org/10.1063/1.5004799
- Zhang H., Li J., Liu D., Min S., Chang T. H., Xiong K., Park SH., Kim J., Jung YH., Park J., Lee J., Han J., Katehi L., Cai Z., Gong S., Ma Z. Heterogeneously integrated flexible microwave amplifiers on a cellulose nanofi bril substrate // Nat. Commun. 2020. Vol. 11. Article number 3118. P. 1–11. https://doi.org/10.1038/s41467-020-16957-4
- Vegas D., Moreno F., Ruiz M. N., García J. A. Efficient class-E power amplifier for variable load operation // Proc. Integrated Nonlinear Microwave and Millimetre Wave Circuits Workshop. April 2017. P. 1–4. https://doi.org/10.1109/INMMIC.2017.7927319
- Popovic´ Z., García J. A. Microwave class-E power amplifiers // Proc. IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. 2017. P. 1323–1326. https://doi.org/10.1109/MWSYM.2017.8058855
- Song P., Oakley M., Ulusoy A. C., Kaynak M., Tillack B., Sadowy G. A class-E tuned W-band SiGe power amplifier with 40.4% power-added efficiency at 93 GHz // IEEE Microwave Compon. Lett. October 2015.Vol. 25, № 10. P. 663–665. https://doi.org/10.1109/LMWC.2015.2463231
- Alsuraisry H., Wu M. H., Huang P. S., Tsai J. H., Huang T. W. 5.3 GHz 42% PAE class-E power amplifier with 532 mW/mm 2 power area density in 180 nm CMOS process // Electron. Lett. July 2016. Vol. 52, № 15. P. 1338–1340. https://doi.org/10.1049/el.2016.1629
- Jiang X. Fundamentals of audio class D amplifier design : A review of schemes and architectures // IEEE Solid-State Circuits Mag. August 2017. Vol. 9, № 3. P. 14–25. https:// doi.org/10.1109/MSSC.2017.2712368
- Chen S.-H. Embedded single inductor bipolar-output dc–dc converter in class-D amplifier for low common noise // IEEE Trans. Power Electron. April 2016. Vol. 31, № 4. P. 3106–3117. https://doi.org/10.1109/TPEL.2015.2446510
- Kats B. M., Meschanov V. P., Khvalin A. L. Synthesis of superwide-band matching adapters in round coaxial lines // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2001. Vol. 49, № 3. P. 575–579. https://doi.org/10.1109/22.910569
- Zhou X., Xu J., Zhong S., Liu Y. Soft switching symmetric bipolar outputs dc-transformer (DCX) for eliminating power supply pumping of half-bridge class-D audio amplifier // IEEE Trans. Power Electron. July 2019. Vol. 34, № 7. P. 6440–6455. https://doi.org/10.1109/tpel.2018.2873234
- Alfred Lim, Aarom Tan, Zhi-Hui Kong, Kaixue Ma. A Design Methodology and Analysis for Transformer-Based Class-E Power Amplifier // Electronics. May 2019. Vol. 8, № 5. P. 494. https://doi.org/10.3390/electronics8050494
- Chaudhary V., Rao I. S. A novel 2GHz highly efficiency improved class-E power amplifier for base stations // Proc. Int. Conf. Communication and Signal Processing. 2015. P. 0940–0944. https://doi.org/10.1109/ICCSP.7322634
- Cos J. de, Suárez A., García J. A. Hysteresis and oscillation in high-efficiency power amplifiers // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. December 2015. Vol. 63, № 12. P. 4284– 4296. https://doi.org/10.1109/TMTT.2015.2492968
- 1287 просмотров