Научная статья на тему 'Отсчетный n-шлейфный перестраиваемый согласующий трансформатор для имитаторов-анализаторов усилителей и автогенераторов СВЧ'

Отсчетный n-шлейфный перестраиваемый согласующий трансформатор для имитаторов-анализаторов усилителей и автогенераторов СВЧ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
97
28
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИМИТАТОР-АНАЛИЗАТОР УСИЛИТЕЛЕЙ И АВТОГЕНЕРАТОРОВ СВЧ / СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ / МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЕРЕСТРАИВАЕМОГО СОГЛАСУЮЩЕГО ТРАНСФОРМАТОРА / КОМПЛЕКСНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ОТРАЖЕНИЯ НАГРУЗОК ТРАНЗИСТОРА / ЗАДАННЫЕ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫМ СОГЛАСУЮЩИМ ТРАНСФОРМАТОРОМ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ИХ ЗАДАНИЯ / SIMULATOR-ANALYZER OF MICROWAVE AMPLIFIERS AND AUTO-GENERATORS / COMPUTER-AIDED DESIGN SYSTEM / MATHEMATICAL MODEL OF TUNABLE MATCHING TRANSFORMER / COMPLEX REFLECTION COEFFICIENTS OF LOADS OF THE TRANSISTOR / SET BY A RECONFIGURABLE MATCHING TRANSFORMER AND AUTOMATION OF THEIR ASSIGNMENT

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Савелькаев Сергей Викторович, Литовченко Владимир Анатольевич

В настоящее время в системах автоматизированного проектирования нашли широкое применение имитаторы-анализаторы усилителей и автогенераторов СВЧ. Имитаторы-анализаторы позволяют имитировать эти устройства в соответствии с техническим заданием на их проектирование и измерять параметры транзистора этих устройств, а также параметры его нагрузок в реальных условиях эксплуатации этого прибора в усилительном и автогенераторном режимах. Такое адекватное измерение параметров транзистора и параметров его нагрузок для проектирования усилителей и автогенераторов позволяет повысить экономическую эффективность систем автоматизированного проектирования этих устройств, поскольку исключает необходимость многократной коррекции их опытного образца. Предлагаемая статья посвящена решению проблемы обеспечения автоматизированного задания комплексных коэффициентов отражения нагрузок транзистора с помощью перестраиваемых согласующих трансформаторов имитатора-анализатора при имитационном моделировании усилителей и автогенераторов. После измерения комплексные коэффициенты отражения используют для непосредственного расчета и проектирования этих устройств, без использования параметров транзистора. Для решения проблемы автоматизации разработана математическая модель перестраиваемого согласующего трансформатора и математическая модель его калибровки, обеспечивающие возможность автоматизированного задания требуемых параметров отражения нагрузок транзистора при имитационном моделировании усилителя и автогенератора на основе предварительного приближенного расчета этих параметров системой автоматизированного проектирования.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Савелькаев Сергей Викторович, Литовченко Владимир Анатольевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

COUNTING N-PLEXED RESTRAINABLE COORDINATE TRANSFORMER FOR Simulator-analyzer of microwave amplifiers and auto-generators

At present, simulators-analyzers of amplifiers and microwave generators have found wide application in computer-aided design systems. Simulators-analyzers allow to simulate these devices in accordance with the technical design for their design and measure the parameters of its loads in the real operating conditions of this device in the amplifying and autogenerating modes. Such an adequate measurement of the parameters of the transistor and the parameters of its loads for the design of amplifiers and self-excited generators makes it possible to increase the economic efficiency of the computer-aided design systems of these devices, since it eliminates the need for multiple correction of their prototype. The proposed article is devoted to the solution of the problem of providing an automated specification of complex reflection coefficients of loads of a transistor with the help of tunable matching transformers of the simulator-analyzer in the simulator simulation of amplifiers and self-excited generators. After measurement, complex reflection coefficients are used for direct calculation and design of these devices, without using the parameters of the transistor. To solve the automation problem, a mathematical model of a tunable matching transformer and a mathematical model of its calibration nave been developed that provide the possibility of automatically specifying the required parameters for reflecting the loads of the transistor in simulation of an amplifier and an autogenerator based on a preliminary approximate calculation of these parameters by the computer aided design system.

Текст научной работы на тему «Отсчетный n-шлейфный перестраиваемый согласующий трансформатор для имитаторов-анализаторов усилителей и автогенераторов СВЧ»

УДК 621.317.744

ОТСЧЕТНЫЙ W-ШЛЕЙФНЫЙ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ СОГЛАСУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ ИМИТАТОРОВ-АНАЛИЗАТОРОВ УСИЛИТЕЛЕЙ И АВТОГЕНЕРАТОРОВ СВЧ

Сергей Викторович Савелькаев

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, профессор, тел. (383)361-07-31, e-mail: sergei.savelkaev@yandex.ru

Владимир Анатольевич Литовченко

Новосибирское высшее военное командное училище, 630117, Россия, г. Новосибирск, ул. Иванова, 49, начальник учебной лаборатории кафедры разведки (и воздушно-десантной подготовки), тел. (383)332-50-45; Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант кафедры метрологии и технологии оптического производства, тел. (923)100-89-86, e-mail: litovchienko.vladimir@mail.ru

В настоящее время в системах автоматизированного проектирования нашли широкое применение имитаторы-анализаторы усилителей и автогенераторов СВЧ. Имитаторы-анализаторы позволяют имитировать эти устройства в соответствии с техническим заданием на их проектирование и измерять параметры транзистора этих устройств, а также параметры его нагрузок в реальных условиях эксплуатации этого прибора в усилительном и автогенераторном режимах. Такое адекватное измерение параметров транзистора и параметров его нагрузок для проектирования усилителей и автогенераторов позволяет повысить экономическую эффективность систем автоматизированного проектирования этих устройств, поскольку исключает необходимость многократной коррекции их опытного образца.

Предлагаемая статья посвящена решению проблемы обеспечения автоматизированного задания комплексных коэффициентов отражения нагрузок транзистора с помощью перестраиваемых согласующих трансформаторов имитатора-анализатора при имитационном моделировании усилителей и автогенераторов. После измерения комплексные коэффициенты отражения используют для непосредственного расчета и проектирования этих устройств, без использования параметров транзистора.

Для решения проблемы автоматизации разработана математическая модель перестраиваемого согласующего трансформатора и математическая модель его калибровки, обеспечивающие возможность автоматизированного задания требуемых параметров отражения нагрузок транзистора при имитационном моделировании усилителя и автогенератора на основе предварительного приближенного расчета этих параметров системой автоматизированного проектирования.

Ключевые слова: имитатор-анализатор усилителей и автогенераторов СВЧ, система автоматизированного проектирования, математическая модель перестраиваемого согласующего трансформатора и математическая модель его калибровки, комплексные коэффициенты отражения нагрузок транзистора, заданные перестраиваемым согласующим трансформатором и автоматизация их задания.

Отсчетные перестраиваемые согласующие трансформаторы (ПСТ) с ^-шлейфами емкостного типа нашли широкое применение в имитаторах-анализаторах (ИА) усилителей и автогенераторов СВЧ [1-3]. С помощью ПСТ

можно задать комплексные коэффициенты отражения (ККО) dj на входе (у = 1) и выходе (у = 2) транзистора имитируемого автогенератора, обеспечивающие его требуемую частоту / генерации и выходную мощность Рвых [4]. В этом

случае ПСТ работают в режиме узкополосного согласования, для обеспечения которого в каждом из ПСТ используют один шлейф.

Для задания широкополосного согласования транзистора усилителя с источником входного сигнала и нагрузкой на выходе транзистора, обеспечивающего требуемую полосу пропускания ^ и выходную мощность Рвых имитируемого усилителя, используют все ^-шлейфы ПСТ. При этом ПСТ на входе (у = 1) и выходе (у = 2) транзистора имитируемого усилителя представляют в виде ^-звенного фильтра нижних частот (ФНЧ), каждое из звеньев которого образовано индуктивностью Ьу и емкостью Су [5-10].

Для обеспечения возможности эффективного задания ККО dj в режиме

узкополосного согласования, а также индуктивностей Ьу и емкостей Су ФНЧ в

режиме широкополосного согласования необходима математическая модель ПСТ и математическая модель его калибровки, обеспечивающая возможность

задания ККО dj, индуктивностей Ьу и емкостей Су ФНЧ по положению ,

глубине погружения Иу к-го шлейфа ПСТ, которые, в свою очередь, должны

быть определены через математически моделируемые системой автоматизированного проектирования (САПР) ККО d** автогенератора [4], индуктивностей

Ь** и емкостей С** ФНЧ усилителя [11-16].

Предлагаемая статья посвящена решению этой проблемы. Эквивалентная схема замещения (ЭСЗ) ПСТ с ^-шлейфами емкостного типа показана на рис. 1.

Рис. 1. Эквивалентная схема замещения перестраиваемых согласующих трансформаторов

Математическую модель ПСТ будем искать в виде составных физической и двух логических частей.

Узкополосное согласование:

= (1и , НЧ)

(1)

** ** * V /

= ]*), %=у*)

Широкополосное согласование:

Ч = ;к = и..., *)

** ** , (2) 1к] = /1к] (^к] ), кк] = /кк] (Ск] )

где /к], /1к] и /щ - функционалы физического и логических преобра-

зований; I] и к^ - положение к-го емкостного шлейфа относительно плоскости А] - Л'. входа ПСТ и глубина его погружения; й**, !**, С** - математически моделируемые системой автоматизированного проектирования нагрузочные ККО активного компонента имитируемого ИА усилительного или автогенераторного СВЧ-устройства и эквивалентные индуктивности и емкости ПСТ, например, при представлении его в виде фильтра нижних частот.

В режиме узкополосного согласования, когда /(2 / /(1 < 1, 2, требуемый нагрузочный ККО активного компонента может быть задан посредством одного, например, первого к = 1 емкостного шлейфа А^шлейфного ПСТ, где /(1

и /(2 - нижняя и верхняя частоты полосы пропускания Ь/ = /(2 - /(1. В этом случае нагрузочный ККО может быть выражен в составном виде, как:

а = ^V

- ] 2р/х ]

1 - ^22 ] Г1 / 1]

-]2Р(/]-/1]) (3)

Г=

~ ЬSl] V

1] - ] 2Р(// -1 ) '

1 - S221j V ] 1 ]

где Sj - S-параметры 2п-полюсника ИА совместно с коаксиальным переходом коаксиального контактного устройства (КП ККУ); 1], ГН], Г1 ]- длина ПСТ, ККО его нагрузки в плоскости Н] - Н' его выхода и ККО в плоскости его первого к = 1 емкостного шлейфа; р - фазовая постоянная;

А5] - 511/522 / 512

] 22] 12 ] 21]

и

А51 ] - 5111 ]5221 ] - 5121 ]5211 ]

определители;

5111/, 5121/, 5211/, 5221/ - 51/ - параметры первого к -1 емкостного шлейфа, которые в общем случае для его произвольного текущего номера к = 1, 2, ..., N можно определить из выражений:

5 - 5 -

°11к] 22к/

5 - 5 -

12к/ 21 к/ _

1 +

ш2] 2

-1

/ (ал^(2/ш])±п).

(4)

1+ШС]£

-1

] (arctg(-юCk^■Z]/2)

где ш - 2 п/ и Zj■ - круговая частота и волновое сопротивление ПСТ; Ск] - емкость его к-го емкостного шлейфа, для аппроксимации которой выбрана функция вида

С] - С/ /(\ + с2/); к -1,2,..., N,

(5)

где ск], с2/ - коэффициенты аппроксимации, которые подлежат определению

при калибровке ПСТ.

Недостатком физической части (3)-(5) математической модели ПСТ является то, что она зависит от ККО ГН]- (3). Это затрудняет последующее определение ее логической части в явном аналитическом виде.

Для исключения такой зависимости запишем условие согласования ПСТ с нагрузкой ZHj:

ГН] - 0,

(6)

где ГН] - ККО в плоскости его ^го емкостного шлейфа,

Г - 511Щ А5^ГН]е

- ] 2Р(/у Л])

^ 1 - 5 Г е~]2Р(/]) 1 522Ш]1 Н]е

А - 5 5 - 5 5 .

5] 1Ш/ 22N 12N 2Ш/

(7)

Приравняв (6) и (7), получим

5111Л/ / А5Щ ГН]е

-] 2Р(/] -/^)

(8)

1

1

Подстановка Б1Щ, Бп, Б2щ, Б22- параметров (4) А^го емкостного шлейфа в (8) дает

1 +

-1

' - I 1 И. \е

(9)

Решение (9) с учетом (5) позволяет определить положение емкостного шлейфа относительно плоскости А. - Л'. и глубину ИЫ]. его погружения:

I. - [аго1в(-2 / ъС^ ]) - фи. + 2р/. ± я] / 2Р;

%N] — СЩ / СА] — С2 N. ,

(10)

обеспечивающих условие согласования (6), где С . - емкость ^го емкостного

шлейфа,

N

CN/ \ ГИ] \л/(1— \ ГИ] \2) 1 •

(11)

]

При выполнении условия согласования (6) нагрузочный ККО (3) можно определить как

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

-]2р/1у

• (12)

а — Би ] ^Уш/

)

1 ^22]^Ш]е

-]'2р/1.

Таким образом, аналитически определена физическая часть (3)-(5) и (12) математической модели (11) ПСТ в режиме узкополосного согласования.

Согласно (12) и (4) максимально возможный модуль \ \тах нагрузочного

ККО при использовании к-го емкостного шлейфа ПСТ может быть реализован при выполнении условий:

(13)

Из первых двух условий следует, что 2п-полюсники ИАЦ и КП ККУ должны иметь минимально возможные их собственные КСВ и потери, а со-

гласно последнему емкостные шлейфы Ы-шлейфных ПСТ ИАЦ должны обеспечить максимально возможный КСВ при И. = И., где И. - высота ПСТ.

Для аналитического определения логической части математической модели ПСТ выразим ККО Г1. в плоскости его первого к = 1 емкостного шлейфа из

(3) в виде

Г

а. - $11) С1 2р/1/

1 j — ^ ** ^ $22jdj -А$У

(14)

Этот же ККО Г1 j при условии согласования (4) можно определить как

Г/ = / . (15)

Приравняв формулы (14) и (15), получим

0* - £1;

V "Щ = с е"j 2Р

С d**-А = je

$22/а/ АSj

(16)

Из формулы (16) с учетом (5) определим логические части математической модели ПСТ в виде:

Чj = [агс^ё(2(И1. + С2! .) / ^^. - аг^(-

1/ 1 21/

Г 11/

а 7 - ^7

7 117 ) ±я]/2Р;

Ии = с11. /(

I- 2 -1

а* - Си 1- а - ^

7 ** ) $22/а/ -АС/ 7 ** ) $22/а/

(17)

)-с

п./.

Таким образом, аналитически определена математическая модель ПСТ в режиме узкополосного согласования в виде (3)-(5), (10)-(12) и (17).

Широкополосное согласование

В режиме широкополосного согласования для задания требуемого нагрузочного ККО 0/ в диапазоне частот А/ (14) могут быть использованы все Ы, либо же какая-то часть емкостных шлейфов Ы-шлейфного ПСТ. Их количество определяется количеством его эквивалентных емкостей С.к при его представлении, например, в виде ФНЧ.

В общем случае задаваемый ^шлейфным ПСТ нагрузочный ККО можно выразить по аналогии с (3) в составном виде:

— Ц,. - ^Г.е ,

. - -.Ж . '

1 - ^.^е 1

Г -/2P(l2/-l1/)

Г — АSN/1 2.е_

. 1- S Г e-/2P(l/-V 1 221. 2.

(18)

Г — АSN/ГИ/e

-/■2P(l/-lN/■)

N - 2Р(1 . -,)

1 - ? г e /N/ 1 22 N И

Выражение (18) аналитически определяет физическую часть математической модели ПСТ в режиме широкополосного согласования. Запишем выражение для определения входного сопротивления отрезка линии передачи, замкнутого на конце:

2. — ^вДОк+1. -¡к] ])• (19)

При ¡k+1.. —¡кj < Я / 4 его входное сопротивление 2. имеет индуктивный характер:

2. — .ю V (20)

Приравняв (19) и (20), получим

Ч — ^гв^к^ -к])• (21)

ю

Из (21) и (5) определим логические части математической модели ПСТ в

виде

к — X(¡ш. -¡.) — ХР- 1агсгв(/2.);

к к (22)

Кк. — С1к. / Ск. - С2к. •

Таким образом, аналитически определена математическая модель ПСТ в режиме широкополосного согласования в виде (18) и (22).

Способ калибровки М-шлейфных перестраиваемых согласующих трансформаторов

Для аналитического определения математической модели калибровки Ы-шлейфных ПСТ 4 ИАЦ представим их измерительный канал, структурные схемы которого в виде двух вариантов эквивалентной схемы замещения, представлены на рис. 2, а и б.

а)

б)

Рис. 2. ЭСЗ Ы-шлейфного ПСТ при его калибровке:

а) эквивалентная схема замещения, 1-й вариант;

б) эквивалентная схема замещения, 2-й вариант

Калибровка ПСТ осуществляется при непосредственном соединении плоскостей г -¿' и у - у' входов ¿-го и/-го измерительных каналов ИА. В ее процессе

определяют С. -параметры ИД ИАЦ совместно с КУ его ККУ, а также ККО ГН, нагрузок его измерительных каналов в плоскостях И , - И' их выходов и коэффициенты аппроксимации с1к, и с2. функции (5).

Для определения С. -параметров осуществляют измерение ККО 0(т, в плоскости у - у' входа/-го измерительного канала ИАЦ при т = 1, 2, 3 фиксированных положений I (т1 - первого к = 1 емкостного шлейфа его ПСТ при его полном погружении И(т = И., когда его емкость и ККО равны С1, = да и Г у- = -1, как показано на рис. 2, а, где И. - высота ПСТ. Последующее решение системы уравнений

а/т = а5тг—22.+Сц, - А.га ; т = 1,2,3 (23)

позволяет определить С, -параметры как

С, = в{ / а, А с,. = въ/ о, (24)

где Г0^ =-е У Р 1у - ККО емкостного шлейфа в плоскости А, - Авхода

ПСТ; Г А - = ,С22 , - С12 -С 21,; О, Бт - определители системы уравнений (21). В случае, когда положение емкостного шлейфа составляют

/1(т = (0, X /8, X /4), для которых ККО Г(тА,- = (-1; -е У2Р/ 1у,1) система уравнений (23) имеет вид

С . = (а. - а/2)(а-+а/У-2^ - (ауУу2р/(21у - а^(а- - а/3).

11у 2(ау - а/2)е~] 2р/^ + (1 - е"у^ )(а/1 - а/3) ' С22, = (2СП) - а- - а,3)/ (а- - а/3); (25)

С12,С21, = (С11у - ^Х1 + С22у ) = (а? - С11у )(1 - С22у X

где X = с / / - длина волны в ПСТ.

Для определения ККО Гн,- осуществляют измерение ККО а, в плоскости у - у' входа у-го измерительного канала ИА при глубине погружения И- всех

к = 1, 2, ..., N емкостных шлейфов его ПСТ, равной К.. — 0, для которой их ККО Г к. — 0^ После чего из выражения

— (^И. - А^У2^ )/(1 -1-22.Ги.е'-Щ)

(26)

определяют ККО Гщ. как

] 2Р1.

ГЩ — ($11 Г* 1 У-. /(АS/-S22X

(27)

где l. - длина ПСТ

Для определения коэффициентов аппроксимации с.. и сщ функции (5)

измеряют ККО й(т. в плоскости . - . входа .-го измерительного канала ИА при двух т = 1, 2 фиксированных положениях к-го емкостного шлейфа его ПСТ по его глубине погружения К*"., как показано на рис 2, б:

й(т—(^. -А ^те-2РЩ

)/(1- S22 ^е'. 2Plk/■ )•

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

11к.

(28)

После чего из выражения определяют емкости:

С. — 2

^пгЩ^е. 2рlk/

А - ! й(т S22]ak]

1-

«1.<

А - $ й(т S22]ak]

-1

/ ю2.

(29)

к-го емкостного шлейфа в его т = 1, 2 выбранных положениях по глубине

К 'V

Последующее решение системы уравнений

С(тк] — сщ / (К%. + ); т — 1, 2, к — 1, 2,_ N позволяет определить коэффициенты аппроксимации С1щ. и с2. в виде

(30)

с

с

— (К> к. К к.. )Ск СЩ- / (Ск Сщ У;

, — (с С(тК(т )/ С(т 2Щ. _ (с1Щ Ск1п к. )/ •

(31)

Таким образом, аналитически определена математическая модель калибровки ^шлейфных ПСТ в виде (25), (27), (29) и (31)

1

Заключение

Разработка математической модели ПСТ (18) и (22) и математической модели его калибровки (25), (27), (29) и (31) обеспечивает возможность эффективного задания ККО а у в режиме узкополосного (1) и широкополосного (2) согласования. Это достигнуто тем, что положение I- и глубину погружения И-

к-го шлейфа ПСТ можно определить по ККО а** автогенератора (в режиме узкополосного согласования), а также индуктивностей и емкостей С* ФНЧ

усилителя (в режиме широкополосного согласования), которые математически моделируются САПР. Это существенно облегчает имитационное моделирование автогенераторов и усилителей имитатором-анализатором.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Теоретические основы построения имитатора-анализатора активных СВЧ-цепей / С. В. Савелькаев, С. В. Ромасько, В. А. Литовченко, Н. В. Заржецкая // Вестник СГУГиТ. -2016. - Вып. 1 (33). - С. 175-188.

2. Теоретические основы построения имитатора-анализатора активных СВЧ-цепей / С. В. Савелькаев, С. В. Ромасько, В. А. Литовченко, Н. В. Заржецкая // Успехи современной радиотехники. - 2017. - № 2. - С. 50-61.

3. Теоретические основы построения имитатора-анализатора усилителей и автогенераторов СВЧ / С. В. Савелькаев, С. В. Ромасько, В. А. Литовченко, Н. В. Заржецкая // Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 2017. - Вып. 1. - С. 63-74.

4. Савелькаев С. В., Заржецкая Н. В. Расчет и проектирование автогенераторов СВЧ в пространстве С-параметров // Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 2016. - Вып. 1. - С. 41-53.

5. Полупроводниковые входные устройства СВЧ / под ред. В. С. Эткина. - М. : Сов. Радио, 1975, Т. 1. - 344 с.

6. Савелькаев С. В., Ромасько С. В., Литовченко В. А. Математическая модель имитатора-анализатора усилителей и автогенераторов СВЧ // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2017. XIII Междунар. науч. конгр. : Национ. науч. конф. «Наука. Оборона. Безопасность-2017» : сб. материалов (Новосибирск, 17-21 апреля 2017 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2017. -С.131-137.

7. Савелькаев С. В., Айрапетян В. С., Литовченко В. А. Методика расчета автогенератора СВЧ в пространстве Б-параметров // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. X Междунар. на-учн. конгр. : Междунар. научн. конф. «СибОптика-2014» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск: СГГА, 2014. Т. 2. - С. 164-171.

8. Литовченко В. А. Методы анализа устойчивости активных СВЧ-цепей и измерения их С-параметров // Вестник СГУГиТ. - 2015. - Вып. 1 (29). - С. 90-100.

9. Савелькаев С. В., Айрапетян В.С., Литовченко В. А. Трехсекционная дрейфово-диффузионная математическая модель полевого транзистора с барьером Шоттки // Вестник НГУ. Сер.: Физика. - 2015. - Том 10, № 1. - С. 57-62.

10. Савелькаев С. В., Литовченко В. А. Способ калибровки полоскового контактного устройства // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «СибОптика-2015» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 3. - С. 37-41.

11. Савелькаев С. В., Литовченко В. А. Методика расчета автогенератора СВЧ, в пространстве ¿'-параметров // Электромагнитные волны и электронные системы. - 2016. - № 8. -С. 36-46.

12. Метод анализа устойчивости активных СВЧ-цепей / С. В. Савелькаев, С. В. Ро-масько, В. А. Литовченко, Н. В. Заржецкая // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2016. XII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Сиб0птика-2016» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 18-22 апреля 2016 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2016. Т. 1. - C. 224-228.

13. Анализ высокоточных методов измерения параметров отражения в коаксиальных трактах / С. В. Владимирова, Ю. А. Пальчун [и др.] // Вестник ТГТУ. - 2012. - Т. 18, № 4. -С.856-862.

14. Владимирова С. В., Пальчун Ю. А., Колпаков А. В. Использование интерполирующих и экстраполирующих функций для определения межповерочного интервала коаксиальных мер // ГЕ0-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск : СГГА, 2010. Т. 5, ч. 2. - С. 127-129.

15. Владимирова С. В., Пальчун Ю. А. Алгоритмические методы определения функции поправки по модулю при измерении параметров отражения // ГЕ0-Сибирь-2011. VII Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2011 г.). - Новосибирск : СГГА, 2011. Т. 5, ч. 2. - С. 261-263.

16. Ромасько С.В. Методика определения коэффициентов интерполяции и экстраполяции СВЧ мер ослабления по модулю коэффициента отражения // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Сиб0птика-2015» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 3. - С. 50-52.

Получено 12.01.2018

© С. В. Савелькаев, В. А. Литовченко, 2018

COUNTING N-PLEXED RESTRAINABLE COORDINATE TRANSFORMER FOR SIMULATOR-ANALYZER OF MICROWAVE AMPLIFIERS AND AUTO-GENERATORS

Sergei V. Savel'kayev

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Dr. Sc., Professor, phone: (383)361-07-31, e-mail: sergei.savelkaev@yandex.ru

Vladimir A. Litovchenko

Novosibirsk Higher Military Command School, 630117, Russia, Novosibirsk, 49 Ivanova St., Head of the Laboratory of the Department of Educational Intelligence (and Airborne Training), phone: (383)332-50-45; Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D. Student, Department of Metrology and Optical Production Technology, phone: (923)100-89-86, e-mail: litovchienko.vladimir@mail.ru

At present, simulators-analyzers of amplifiers and microwave generators have found wide application in computer-aided design systems. Simulators-analyzers allow to simulate these devices in accordance with the technical design for their design and measure the parameters of its loads in the real operating conditions of this device in the amplifying and autogenerating modes. Such an adequate measurement of the parameters of the transistor and the parameters of its loads for the design of amplifiers and self-excited generators makes it possible to increase the economic efficiency of the computer-aided design systems of these devices, since it eliminates the need for multiple correction of their prototype.

The proposed article is devoted to the solution of the problem of providing an automated specification of complex reflection coefficients of loads of a transistor with the help of tunable matching transformers of the simulator-analyzer in the simulator simulation of amplifiers and self-excited generators. After measurement, complex reflection coefficients are used for direct calculation and design of these devices, without using the parameters of the transistor.

To solve the automation problem, a mathematical model of a tunable matching transformer and a mathematical model of its calibration nave been developed that provide the possibility of automatically specifying the required parameters for reflecting the loads of the transistor in simulation of an amplifier and an autogenerator based on a preliminary approximate calculation of these parameters by the computer aided design system.

Key words: simulator-analyzer of microwave amplifiers and auto-generators, computer-aided design system, mathematical model of tunable matching transformer and mathematical model of its calibration, complex reflection coefficients of loads of the transistor, set by a reconfigurable matching transformer and automation of their assignment.

REFERENCE

1. Savel'kaev, S. V., Romas'ko, S. V., Litovchenko, V. A., & Zarzhetskaya, N. V. (2016). Theoretical basis for the design of simulator-analyzer active microwave circuits. Vestnik SGUGiT [Vestnik SSUGT], 1(33), 175-188 [in Russian].

2. Savel'kaev, S. V., Romas'ko, S. V., Litovchenko, V. A., & Zarzhetskaya, N. V. (2017). Theoretical basis for the design of simulator-analyzer active microwave circuits. Uspekhi sovremennoy radiotekhniki [Achievements of Modern Radioelectronics], 2, 50-61 [in Russian].

3. Savel'kaev, S. V., Romas'ko, S. V., Litovchenko, V. A., & Zarzhetskaya, N. V. (2017). Theoretical basis for the design of simulator-analyzer active microwave circuits. Radioelektronika. [Radio Engineering], 1, 63-74 [in Russian].

4. Savel'kaev, S. V., & Zarzhetskaya, N. V. (2016). Calculation and design of self-excitation microwave devices in the S-parameters space. Radioelektronika [Radio Engineering], 1, 41-53 [in Russian].

5. Etkin, V. S. (Ed.). (1975). Poluprovodnikovye vkhodnye ustroystva SVCh: T. 1 [Semiconductor Microwave Input Devices: Vol. 1]. Moscow: Sov. Radio Publ. [in Russian].

6. Savel'kaev, S. V., Romas'ko, S. V., & Litovchenko, V. A. (2017). Mathematical model of the imitator of analyzer of amplifiers and autogenerators microwave. In Sbornik materialov Interjekspo GEO-Sibir'-2017: Nacional'noy konferencii: T. 2. Nauka. Oborona. Bezopasnost'-2017 [Proceedings of Interexpo GEO-Siberia-2017: National Conference: Vol. 2. Science. Defense. Security-2017] (pp. 131-137). Novosibirsk: SSUGT Publ. [in Russian].

7. Savel'kaev, S. V., Ayrapetyan. V. S, & Litovchenko, V. A. (2014). Calculation autogenerators microwave in space S-parameters. In Sbornik materialov Interekspo GEO-Sibir'-2014: Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii: T. 2. SibOptika-2014 [Proceedings of Interexpo GEO-Siberia-2014: International Scientific Conference: Vol. 2. SibOptica-2014] (pp. 164-171). Novosibirsk: SSGA Publ. [in Russian].

8. Litovchenko, V. A. (2015). Techniques for analysing active shf-circuits stability and their S-parameters measurement. Vestnik SGUGiT [Vestnik SGUGT], 1(29), 90-100 [in Russian]

9. Savel'kaev, S. V., Ayrapetyan, V. S, & Litovchenko, V. A. (2015). Three sectional driftdiffusion mathematical model of the field effect transistor with a Schottky barrier. Vestnik NGU. Seriya: Fizika [Bulletin of NSU. Series: Solid State Physics, Semiconductor Nanostructures], 10, 57-62 [in Russian].

10. Savel'kaev, S. V., & Litovchenko. V. A. (2015). A method for calibrating a stripe contact devices. In Sbornik materialov Interekspo GEO-Sibir'-2015: Mezhdunarodnoy nauchnoy

konferentsii: T. 3. SibOptika [Proceedings of Interexpo GEO-Siberia-2015: International Scientific Conference: Vol. 3. SibOptics] (pp. 36-41). Novosibirsk: SSUGT Publ. [in Russian].

11. Savel'kaev, S. V., & Litovchenko, V. A. (2016). Method of calculation of the microwave oscillator in the space of S-parameters. Elektromagnitnye volny i jelektronnye sistemy [Radio engineering. Journal of Electromagnetic Waves and Electronic Systems], 8, 36-46 [in Russian].

12. Savel'kaev, S. V., Romas'ko, S. V., Litovchenko, V. A., & Zarzhetskaya, N. V. (2016). Stability analysis method of active microwave circuits. In Sbornik materialov Interekspo GEO-Sibir'-2016: Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii: T. 1. SibOptika [Proceedings of Interexpo GEO-Siberia-2016: International Scientific Conference: Vol. 1. SibOptics] (pp. 224-228). Novosibirsk: SSUGT Publ. [in Russian].

13. Vladimirova, S. V., & Pal'chun, Ju. A. (2012). Analysis of high-precision methods for measuring reflection parameters in coaxial paths. Vestnik TGTU [Vestnik TGTU], 18, 856-862 [in Russian].

14. Vladimirova, S. V., Pal'chun, Ju. A., & Kolpakov, A. V. (2010). Use the interpolations and extrapolations functions for definition calibration interval for coaxial load In Sbornik materialov Interekspo GEO-Sibir'-2010: Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii: T. 5. SibOptika [Interexpo GEO-Siberia-2010: International Scientific Conference: Vol. 5. SibOptics] (pp. 127129). Novosibirsk: SSGA Publ. [in Russian].

15. Vladimirova, S. V., Pal'chun, Ju. A., & Kolpakov, A. V. (2011). Algorithmic methods of definition of function of the amendment at measurement of parameters of reflection. In Sbornik materialov Interekspo GEO-Sibir'-2011: Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii: T. 5. SibOptika [Interexpo GEO-Siberia-2011: International Scientific Conference: Vol. 5. SibOptics] (pp. 261263). Novosibirsk: SSGA Publ. [in Russian].

16. Romas'ko, S. V. (2015) Technique of determination of coefficients of interpolation and extrapolation of the microwave oven of measures of easing for reflection coefficient module. In Sbornik materialov Interekspo GEO-Sibir'-2015: Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii: T. 3. SibOptika [Interexpo GEO-Siberia-2015: International Scientific Conference: Vol. 3. SibOptics] (pp. 50-52). Novosibirsk: SSUGT Publ. [in Russian].

Received 12.01.2018

© S. V. Savel'kayev, V. A. Litovchenko, 2018

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.