Научная статья на тему 'Способ измерения S-параметров четырехполюсников СВЧ, предназначенных для включения в микрополосковую линию'

Способ измерения S-параметров четырехполюсников СВЧ, предназначенных для включения в микрополосковую линию Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
1293
78
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИМИТАТОР-АНАЛИЗАТОР / АКТИВНЫЕ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКИ СВЧ / МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ / КАЛИБРОВКА / КОМПЛЕКСНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ОТРАЖЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ / S-ПАРАМЕТРЫ / АДЕКВАТНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ S-ПАРАМЕТРОВ / УСИЛИТЕЛИ / АВТОГЕНЕРАТОРЫ / SIMULATOR ANALYZER / ACTIVE FOUR-POLES MICROWAVE / MATHEMATICAL MODEL / CALIBRATION / COMPLEX REFLECTION COEFFICIENTS AND TRANSMISSION / S-PARAMETERS / AN ADEQUATE MEASUREMENT OF S-PARAMETERS / AMPLIFIERS / OSCILLATORS

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы —

В статье предложен способ измерения S -параметров четырехполюсника в рассогласованных измерительных каналах анализатора. Кроме того, рассмотрена процедура нормировки S -параметров четырехполюсника, измеренных в коаксиальных измерительных каналах анализатора, к волновому сопротивлению расчетного согласованного микрополоскового калибратора, волновое сопротивление которого соответствует волновому сопротивлению микрополосковой линии, в которую будет включен четырехполюсник при его эксплуатации. Выписана математическая модель имитатора-анализатора, а также математическая модель его калибровки. Дополнительно рассмотрена возможность использования имитатора-анализатора для измерения комплексных коэффициентов отражения на входе и выходе нагруженного активного компонента, а также измерения его комплексных коэффициентов передачи, которые совместно с измеренными комплексными коэффициентами отражения его нагрузок позволяют по предложенной методике определить S -параметры этого компонента, которые он бы имел при включении в микрополосковую линию.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы —

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

METHOD OF MEASUREMENT S-PARAMETERS OF TWO-PORT MICROWAVE, INTENDED FOR INCLUSION IN MICROSTRIP

In the article the principle of the simulator-analyzer, which provides simulation of microwave amplifiers and oscillators in a coaxial of meter tract in accordance with their terms of reference and then measuring the complex loads reflection coefficient of the active ingredient of these devices for the subsequent design in microstrip design. The patient was discharged mathematical model simulator analyzer, as well as its mathematical model calibration. In addition, we consider a method of analysis of the active ingredient stability in the space of his loads complex reflection coefficient, which facilitates the selection of these loads and the most active component in simulations of amplifiers and oscillators. In addition, the possibility of using the simulator analyzer for the measurement of the complex reflection coefficient at the input and output of the loaded active ingredient, as well as measuring its complex transmission coefficients, which together with the measured complex coefficients it loads reflection enable the proposed method to determine the S -parameters of the component, which he I would have when incorporated in a microstrip line.

Текст научной работы на тему «Способ измерения S-параметров четырехполюсников СВЧ, предназначенных для включения в микрополосковую линию»

УДК 006:621.317.044

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ S-ПАРАМЕТРОВ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ СВЧ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ В МИКРОПОЛОСКОВУЮ ЛИНИЮ

Сергей Викторович Савелькаев

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, профессор кафедры специальных устройств и технологий, тел. (383)361-07-31, e-mail: [email protected]

Светлана Владимировна Ромасько

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, ассистент кафедры метрологии и технологии оптического производства, тел. (383)361-07-45, e-mail: [email protected]

В статье предложен способ измерения ^-параметров четырехполюсника в рассогласованных измерительных каналах анализатора. Кроме того, рассмотрена процедура нормировки ^-параметров четырехполюсника, измеренных в коаксиальных измерительных каналах анализатора, к волновому сопротивлению расчетного согласованного микрополоскового калибратора, волновое сопротивление которого соответствует волновому сопротивлению мик-рополосковой линии, в которую будет включен четырехполюсник при его эксплуатации. Выписана математическая модель имитатора-анализатора, а также математическая модель его калибровки. Дополнительно рассмотрена возможность использования имитатора-анализатора для измерения комплексных коэффициентов отражения на входе и выходе нагруженного активного компонента, а также измерения его комплексных коэффициентов передачи, которые совместно с измеренными комплексными коэффициентами отражения его нагрузок позволяют по предложенной методике определить ^-параметры этого компонента, которые он бы имел при включении в микрополосковую линию.

Ключевые слова: имитатор-анализатор, активные четырехполюсники СВЧ, математическая модель, калибровка, комплексные коэффициенты отражения и передачи, ^-параметры, адекватное измерение ^-параметров, усилители, автогенераторы.

Суть проблемы. Известен двухсигнальный способ измерения [1, 2] 5-па-раметров транзисторов, основанный на одновременной подаче на вход и выход транзистора зондирующих сигналов a1 и a2m соответственно, формируемых делителем мощности, с последующим измерением двухсигнальных ККО

Гт = Sii + SijGjm при ai,ajm * J>m = * J (1)

на входе (i = 1) и выходе (i = 2) транзистора, для двух m = 1,2 различных относительных сдвигов фаз Atyjm = Афjim = фу - yjm (Аф^ = 0; Аф.2 = п /2) зондирующих сигналов a1 и a2m, а также измерением относительных возбуждений

Gjm

a.j / a.

a, / a,-

J 1

зондирующих

/ ехр(кАф ) в виде отношения амплитуд сигналов и а при непосредственном соединении входов измерительных каналов анализатора и тех же относительных сдвигах фаз Афк этих зондирующих сигналов; к - мнимая единица.

Решение системы уравнений (1) позволяет определить измеренные 5-пара-метры транзистора в виде:

о _ Г 12^21 ~ Г 11^22 . С _ Г22&11 - Г21^12 .

~ г -Г ' °22 ~ Г -Г ^

(2)

о _ Г12 ~ Г11 . С _ Г22 ~ Г 21 12 21

Способ может быть реализован двумя двенадцатиполюсными рефлектометрами, подключенными к общему синтезатору зондирующих сигналов ц

и ау-т, полученных посредством деления мощности сигнала одного генератора

и сдвига фазы одного из зондирующих сигналов аут. В целом такая структура

рефлектометров образует анализатор.

Недостатком известного способа является то, что он предполагает, что измерительные каналы анализатора, измеряющего ^-параметры, согласованы, т. е. комплексные коэффициенты отражения Г ■ от их входов (нагрузочные ККО)

при их непосредственном соединении равны нулю Г ■ — 0. В реальности из-за

их неидеальности они не согласованы, Гн]- ф 0. Это приводит к существенной

и неконтролируемой погрешности измерения ^-параметров.

В статье предложен способ измерения ^-параметров четырехполюсника в рассогласованных измерительных каналах анализатора. Кроме того, рассмотрена процедура нормировки ^-параметров четырехполюсника, измеренных в коаксиальных измерительных каналах анализатора, к волновому сопротивлению расчетного согласованного микрополоскового калибратора, который был использован для дополнительной калибровки анализатора. Волновое сопротивление микрополосковой линии (МПЛ) калибратора выбиралось равным волновому сопротивлению МПЛ, в которую будет включен четырехполюсник при его эксплуатации.

Реализация предлагаемого способа. Для определения двухсигнальных ККО Гт Гш при ц, а^ ф 0; г,у,т —1,2; г ф ] ц,а^ ф 0; г,у,т —1,2; г ф у

(1) на входе (г — 1) и выходе (г — 2) четырехполюсника, включенного в рассогласованные измерительные каналы анализатора, представим четырехполюсник в виде сигнального графа, показанного на рис. 1, где индексация по т для простоты упущена.

Используя правило некасающихся контуров, определим сигналы возбуждения Ь'ш и а\т плоскостей г - г входа (г — 1) и выхода (г — 2) четырехполюсника:

Ь\т — ^гг (1 - )а1 + Гну аг + а)т ; ( .

а'ш — (1 - ^Гц,-)аг + ^ГШат; иЛт —1,2 г ф ] ,

где Гш и Г ■ - ККО входного (г = 1) и выходного (г = 2) измерительных каналов анализатора в плоскостях г -г подключения к ним четырехполюсника (нагрузочные ККО) и ККО в индексации по у. Измерение нагрузочных ККО Гю и Гн осуществляют при непосредственном соединении плоскостей г - г входов входного (г = 1) и выходного (г = 2) измерительных каналов анализатора.

Г1 ^— ^12 гГГ 2 1 1 2

Ъ1 Ъ1 ^12 а 2 а 2 Ъ1 а 2

\

Г н1 1 ^22) Гн2 Г н1 Г н2

а1 а[ ^ 21 Ъ2 Ъ2 а1 — 1 1 2 б) Ъ2

1 Т 21 а) |2

Рис. 1. Сигнальный граф:

а) нагруженного четырехполюсника; б) непосредственного соединения плоскостей I - I (/ = 1, 2) измеренных входов анализатора встык

Взяв отношение Ъ'ш / а'ш (3), получим:

г = Ъгт = -(^¿м -^л)Гн + ^Р^. = 12. (4)

а/т 1 Г ну' + Г ш('т

Для определения относительных возбуждений Оут (4) представим анализатор при непосредственном соединении плоскостей г - г входов его входного (г = 1) и выходного (г = 2) измерительных каналов, как показано на рис. 1, б. В этом случае сигналы возбуждения Ъ\т и а\т определим в виде:

Ъ\т = ГщЧ + аут ;а'гт = Ч + Гшаут \ г,т = 1 > 2; г * Л . (5)

Взяв отношение Ъ\т / а\т (5), получим

Г + (

^г 1 н' + (Лт . . 1 ~ . .

Гт = г , ' =1,2 г * л,

1 + Г н1( 'т

откуда

Г' - Г .

°ут— , р ; ^ у, т—1,2; г ф у, (6)

г^ нг

где Гт - двухсигнальные ККО, измеряемые при непосредственном соединении плоскостей г - г входов входного (г — 1) и выходного (г — 2) измерительных каналов анализатора при тех же двух т —1,2 различных относительных сдвигов фаз Афу1 — 0 и Афу2 — п /2 зондирующих сигналов аут и аг.

Кроме того, определим односигнальные ККО Г г | аг ф 0, аут — 0; г, у — 1,2; г ф у на входе (г — 1) и выходе (г — 2) четырехполюсника. Полагая в (4) Оут — 0, найдем

Г — - (^ - ^} Гн ; <> У —1,2; / ф у. (7)

1 1 н

Применяя к сигнальному графу, показанному на рис. 1, а правило некасающихся контуров, определим комплексные коэффициенты прямой и обратной передачи (ККП) Ту четырехполюсника

4

А

Ту — ^; и У —1,2; i Ф у, (8)

где А - определитель,

А — (1 - ^Гш)(1 - £22Гн2) - Sl2S2lГmГн2. (9)

Вынося поочередно первые два члена (1 - Гн1) и (1 - Б22Гн2) определителя А (9) и осуществляя свертку согласно (7), получим другой его вид

А — (1 - ^ Гш)(1 - Г2 Гн2) — (1 - £22 Гн2)(1 - Г^) • (10)

Определитель А (10) обладает фундаментальным свойством - устанавливает связь - и Б22 -параметров четырехполюсника через его ККО Гг, Гну, что

позволяет из формул (10) и (7) определить значение этих параметров. Для определения Б12 - и Б21 -параметров можно использовать измеренные ККП Ту (8)

или, как в нашем случае, двухсигнальные ККО Ггт (4).

Из равенства последних двух членов определителя А (10) найдем

^22 — ^11С1 + С2 , (11)

где с и с2 - коэффициенты:

Г (1 _ г Г ) Г Г _ Г Г

с _ Н1УХ 1 21 Н2/ . с _ 21 Н2 Н1 (12)

1 Г (1 _ Г Г ) '2 Г (1 _ Г Г )' ()

1 Н 2(1 1 11 Н1/ 1 Н 2(1 1 11 Н1/

Подстановка (11) в (7) при /,у _ 1,2; / ф у с исключеиием произведеиия ^12 ^21 ДаеТ

£ __ГН2 (Г2 _ С2 ) _ ГН1Г1(1 ^ С2ГН2)__(13)

11 Гн2(С1 + Гн1(Г2 + С2)) _ ГН1(1 + ГН2(С1Г1 + С2)) ' ( )

РешеНие двух уравНеНий (4) при г _ 1, у _ 2 и т _ 1,2 отшсительНО £\2 и при г _ 2, у _ 1 и т _ 1,2 отНОсительНО £21 с исключеНием _ (8п8уу _ ^у^у/)ГН- позволяет определить эти ^-параметры:

О _ (Г12 _ Г11)(1 _ ^22ГН2 ) .

°12

021(1 _ ГЦГнО + С22(1 _ Л2ГН!)

(14)

£ __( Г22 _ Г21)(1 _ ^11ГН1)_

21 0и(1 _ Г21ГН2) + Gu(1 _ Г22ГН2) '

Таким образом, выражеНия (11), (13) и (14) устаНавливают связь измеренных ККО Г/т, Г1 и Г ■ с ^-параметрами четырехполюсНика, НормироваННыми

отНосительНо волнового сопротивлеНия Z0 коаксиальНых мер, используемых

при калибровке анализатора.

Для нормировки ^-параметров (11), (13) и (14) четырехполюсника относительно волнового сопротивления ^ МПЛ, в которую будет включен этот четырехполюсник при его эксплуатации необходима дополнительная калибровка анализатора расчетным микрополосковым согласованным калибратором или же двумя отрезками МПЛ [3-23], волновое сопротивление которых должно соответствовать волновому сопротивлению МПЛ, в которую будет включен четырехполюсник. Так, например, согласованный калибратор содержит МПЛ, которая, с одной стороны, нагружена на согласованную резистивную нагрузку, а с другой снабжена ленточным выводом. Подключение такого калибратора в плоскости г - г входа коаксиального контактного устройства (ККУ) [3-26] показано на рис. 2, где ^ - волновое сопротивление отрезка МПЛ, нагруженного на согласованную нагрузку с сопротивлением 2Н _ ^.

В процессе дополнительной калибровки анализатора измеряют ККО Г(°

микрополоскового, например, согласованного калибратора в плоскостях г - г его подключения к ККУ. Плоскости г - г физически совпадают с вспомогательными плоскостями В _ Б, где ККО Г(0 ф 0. Введение плоскостей Б _ В

обусловлено существованием между плоскостями / - / и В - В четырехполюсников с Я, -параметрами рассеяния [3-26]. Эти четырехполюсники характеризуют неоднородность, которая существует в плоскостях I - I подключения МПЛ к ККУ. Сами неоднородности обусловлены конструктивным различием МПЛ и ККУ.

Гг(0 * о

I

Г (0 = о Гн = о

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

В,

\В,

Я

1 2о 1

2н = 20

I

Рис. 2. Эквивалентная схема замещения КП при подключении к нему согласованного микрополоскового калибратора

По измеренным ККО Г(° определяют Я, -параметры рассеяния:

Я = г(°-

1 I ;

Я12, = Я2И =(1 + Яш ^л/^Г^^О; Я22, = С1 + Я1И )2 / 2 -1; / = 1, 2

(15)

где - волновое сопротивление ККУ, равное волновому сопротивлению коаксиальных мер, используемых при калибровке анализатора.

Нормировка 2^ / 2 Щ -параметров (15) и, следовательно, последующая

нормировка измеренных ^-параметров (11), (13) и (14) четырехполюсника, измеренных в коаксиальных измерительных каналах анализатора, может быть осуществлена относительно произвольного волнового сопротивления 2 расчетного согласованного микрополоскового калибратора, выбранного для калибровки анализатора.

С учетом Я, -параметров (15) ^-параметры (11), (13) и (14) четырехполюсника в коаксиальных измерительных каналах анализатора можно представить в виде каскадного соединения 5 = / (Щ, £Щ). Тогда £' -параметры четырехполюсника в МПЛ можно определить из выражений [3]:

5П = [^112(^111^22 + (511 - ^111)ЛД2]/

512 = "^211^212512 /

(16)

522 = [Я221(Я222$11 " + (522 - Я222)^К 1] / ^

521 - Я121Я122521 /

где

- 511522 512521;

^111^221 ^121^211' ^Я2 — Я112^222 " ^122^212'

Л = ^112(522ЛД1 - ^221^5) + С^221511 - ЛД1)ЛД2-

Для ^-параметров коаксиальных узлов 5' - 5.

Заключение

Таким образом, предложен способ измерения ^-параметров четырехполюсника в рассогласованных измерительных каналах анализатора, что повышает точность измерения этих параметров. Кроме того, рассмотрена процедура нормировки ^-параметров четырехполюсника, измеренных в коаксиальных измерительных каналах анализатора, к волновому сопротивлению расчетного согласованного микрополоскового калибратора, волновое сопротивление которого соответствует волновому сопротивлению МПЛ, в которую будет включен этот четырехполюсник при его эксплуатации, что компенсирует проблему отсутствия эталонов и поверочных схем в микрополосковом тракте. Математический аппарат способа применим для определения ^-параметров четырехполюсников в анализаторах, измеряющих как ККО Гш, Г^ и Гн;-, так и измеряющих

ККО Г,, Гн, и ККП ТИ .

1 н и

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Метод анализа устойчивости активных СВЧ цепей / С. В. Савелькаев, В. А. Литов-ченко, С. В. Ромасько, Н. В. Заржецкая // Интерэкспо ГЕО-Сибирь. 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. - С. 224-228.

2. Савелькаев С. В. Методы анализа устойчивости активных СВЧ-цепей и измерения их S-параметров // Метрология. - 2005. - № 4. - С. 19-28.

3' Савелькаев С. В. Двухсигнальный метод измерения S-параметров активных СВЧ-цепей в режиме большого сигнала // Электрон. техника. Сер. Электроника СВЧ. - 1991. -Вып. 5 (439). - С. 30-32.

4. Савелькаев С. В., Айрапетян В. С., Литовченко В. А. Трехсекционная дейфово-диффузионная математическая модель полевого транзистора с барьером Шоттки // Вестн. Новосиб. гос. ун-та. Серия: Физика. - 2015. - Т. 10, Вып. 1. - С. 57-62.

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

6. Савелькаев С. В., Айрапетян В. С., Литовченко В. А. Методика расчета автогенератора СВЧ в пространстве S-параметров // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. Х Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Сиб0птика-2014» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8_18 апреля 2014 г.). _ Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 2. - С. 164-171.

7. Каганов В. И. СВЧ полупроводниковые радиопередатчики. - М. : Радио и связь, 1985. - 192 с.

8. Савелькаев С. В. Коаксиальное контактное устройство // Измерительная техника. -2005. - № 5. - С. 65-68.

9. Савелькаев С. В. Теоретические основы построения двухсигнальных анализаторов СВЧ-цепей // Измерительная техника. - 2005. - № 3. - С. 41-46.

10. Савелькаев С. В. Вариационная методика оценки суммарной погрешности измерения анализаторов СВЧ-цепей // Измерительная техника. - 2008. - № 12. - С. 43-46.

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

12. Савелькаев С. В. Двухсигнальный метод измерения S-параметров активных СВЧ-цепей в режиме большого сигнала // Электрон. техника. Сер. Электроника СВЧ. - 1991. -Вып. 5. - С. 30-32.

13. Литовченко В. А. Методы анализа устойчивости активных СВЧ-цепей и измерения их S-параметров // Вестник СГУГиТ. - 2015. - Вып. 1 (29). - С. 90-98.

14. Петров В. П., Савелькаев С. В. Двухсигнальный метод измерения S-параметров транзисторов в режиме большого сигнала // Тр. первой 1ЕЕЕ-Российской конференции «Микроволновая электроника больших мощностей: измерения, идентификация, применение», сент., Новосибирск, НГТУ, 1997. - Новосибирск : НГТУ, 1997. - С. 60-62.

15. А.с. 1758595 СССР, G 01 R 27/28. Способ анализа устойчивости активного СВЧ-четырехполюсника / В. П. Петров, С. В. Савелькаев. - Опубл. Бюл. № 32 // Открытия. Изобретения. - 1992. - № 32. - С. 32-36.

16. Шауэрман А. А., Жариков М. С., Борисов А. В. Автоматизированный измеритель комплексного коэффициента отражения на основе логарифмического усилителя // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Ре-шетнёва. - 2010. - Вып. 5 (31).

17. Савелькаев С. В., Устюгов М. Б. К вопросу повышения эффективности систем автоматизированного проектирования усилительных и автогенераторных СВЧ-устройств // Вестник СГГА. - 2004. - Вып. 9. - С. 128-130.

18. Савелькаев С. В., Устюгов М. Б., Плавский Л. Г. Коаксиальное контактное устройство // Вестник СГГА. - 2004. - Вып. 9. - С. 131-139.

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

20. Владимирова С. В., Пальчун Ю. А., Колпаков А. В. Использование интерполирующих и экстраполирующих функций для определения межповерочного интервала коаксиальных мер // ГЕО-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Специализированное приборостроение, метрология, теплофизика, микротехника, нанотехнологии» :

сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск : СГГА, 2010. Т. 5, ч. 2. - С. 127-129.

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

22. Ромасько С. В. Определение коэффициентов СВЧ мер ослабления по фазе коэффициента отражения // Сибресурс-2014. XV Междунар. практич. конф. : Междунар. науч. конф. «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Кемерово, 6-7 ноября 2014 г.). - Кемерово : КузГТУ, 2014.

23. Ромасько С. В. Методика определения коэффициентов интерполяции и экстраполяции СВЧ мер ослабления по модулю коэффициента отражения // ГЕ0-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Сиб0птика-2015» : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 20-24 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 3. - С. 50-53.

24. Теоретические основы построения имитаторов-анализаторов активных СВЧ цепей / С. В. Савелькаев, В. А. Литовченко, С. В. Ромасько, Н. В. Заржецкая // Вестник СГУГиТ. -2016. - Вып. 1 (33). - С. 175-178.

25. Mazumder S. R. Two-signal method of measuring the large-signal S-parameters of transistors / IEEE Trans. - 1978. - Vol. MTT-26, No 6. - P. 417-420.

26. Li S. H., Bosisio R. G. Automatic analysis of two-port active microwave network / Electronics Letters. - 1982. - Vol. 18, No 24. - P. 1033-1034.

Получено 05.04.2017

© С. В. Савелькаев, С. В. Ромасько, 2017

METHOD OF MEASUREMENT S-PARAMETERS OF TWO-PORT MICROWAVE, INTENDED FOR INCLUSION IN MICROSTRIP

Sergei V. Savelkaev

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Dr. Sc., Professor, Department of Special Devices and Technologies, phone: (383)361-07-31, e-mail: [email protected]

Svetlana V. Romas'ko

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Assistant, Department of Metrology and Optical Engineering Technologies, phone: (383)361-07-45, e-mail: [email protected]

In the article the principle of the simulator-analyzer, which provides simulation of microwave amplifiers and oscillators in a coaxial of meter tract in accordance with their terms of reference and then measuring the complex loads reflection coefficient of the active ingredient of these devices for the subsequent design in microstrip design. The patient was discharged mathematical model simulator analyzer, as well as its mathematical model calibration. In addition, we consider a method of analysis of the active ingredient stability in the space of his loads complex reflection coefficient, which facilitates the selection of these loads and the most active component in simulations of amplifiers and oscillators. In addition, the possibility of using the simulator analyzer for the measurement of the complex reflection coefficient at the input and output of the loaded active ingredient, as well

as measuring its complex transmission coefficients, which together with the measured complex coefficients it loads reflection enable the proposed method to determine the S-parameters of the component, which he I would have when incorporated in a microstrip line.

Key words: simulator analyzer, active four-poles microwave, mathematical model, calibration, complex reflection coefficients and transmission, S-parameters, an adequate measurement of S-parameters, amplifiers, oscillators.

REFERENCES

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

2. Savel'kaev, S. V. (2005). Methods of analysis stability of active microwave circuits and their measurement of S-parameters. Metrologiya [Metrology], 4, 19-28 [in Russian].

3. Savel'kaev, S. V. (1991) Two-signal method of measuring S-parameters of active microwave circuits in large signal mode. Elektronay tekhnika. Seria Elektronika SVCh [Electronic equipment. Series of Microwave Electronics], 5(439), 30-32 [in Russian].

4. Savel'kaev, S. V., Ayrapetyan, V. S., & Litovchenko, V. A. (2015), Trisected deyfovo-diffusion mathematical model of FET with a Schottky barrier. Vestnik NGY [Vestnik NGY], 10(1), 57-62 [in Russian].

5. Etkina, V. S. (Ed.).(1975). Poluprovodnikovye vkhodnye ustroystva SVCh [The semiconductor device of the microwave input]. Moscow: Sov. Radio [in Russian].

6. Savel'kaev, S. V., Ayrapetyan, V. S., & Litovchenko, V. A. Methods of calculating the microwave oscillator in the space of S-parameter. In Sbornik materialov Interekspo GEO-Sibir'-2014: Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii: T. 5 [Proceedings of Interexpo GE0-Siberia-2014: International Scientific Conference: Vol. 5] (pp. 164-171). Novosibirsk: SSUGT [in Russian].

7. Kaganov, V. I. (1985). SVCh poluprovodnikovye radioperedatchiki [Semiconductor microwave transmitters]. Moscow: Radio i svyaz' [in Russian].

8. Savel'kaev, S. V. (2005). Coaxial contact device Izmeritel'naya tekhnika [Measuring Equipment], 5(1), 65-68 [in Russian].

9. Savel'kaev, S. V. (2005). Theoretical bases of construction of two signal analyzers microwave circuits. Izmeritel'naya tekhnika [Measuring equipment], 3(1), 41-46 [in Russian].

10. Savel'kaev, S. V. (2008) Variational method of estimating the total error of measurement, analyzers microwave circuit. Izmeritel'naya tekhnika [Measuring Equipment], 12(1), 43-46 [in Russian].

11. Vladimirova, S. V., & Pal'chun, Yu. A. (2012). Analysis of high-precision measurement methods pas parameters reflections in coaxial paths. Vestnik TGTU [Vestnik TGTU], 18(4), 856862 [in Russian].

12. Savel'kaev, S. V. (1991). Two signal method of measuring S-parameters of active microwave circuits in large signal mode. Elektronay tekhnika. Seria Elektronika SVCh [Electronic equipment. Series of Microwave Electronics], 5, 30-32 [in Russian].

13. Litovchenko, V. A. (2015). Methods of analysis stability of active microwave circuits and their measurement of S-parameters. Vestnik SGUGiT [Vestnik SSUGT], 1(29), 90-98 [in Russian].

14. Petrov, V. P., & Savel'kaev, S. V. (1997) Two-signal method of measuring S-parameters of transistors in large-signal. In Sbornik materialov IEEE-Rossiyskoy konferentsii: Mikrovolnovaya elektronika bol'shikh moshchnostey: izmereniya, identifikatsiya, primenenie [Proceedings of IEEE-Russia Conference: High-Power Microwave Electronics: Measuring, Identifying, Applying] (pp. 60-62). Novosibirsk: NGTU [in Russian].

15. Savel'kaev, S. V., & Petrov, V. P. (1992). Patent USSR No 1758595, G 01 R 27/28. Novosibirsk: IP Russian Federation.

16. Shauerman, A. A., Zharikov, M. S., & Borisov, A. V. (2010) Avtomatizirovannyy izmeritel' kompleksnogo koeffitsienta otrazheniya na osnove logarifmicheskogo usilitelya [Automated meter complex reflection coefficient based on the logarithmic amplifier]. Krasnoyarsk [in Russian].

17. Savel'kaev, S. V., & Ustyugov, M. B. (2004). Improving the efficiency of systems for auto-disaggregated as designing and amplifying Autogenerating microwave devices. Vestnik SGUGiT [Vestnik SSUGT], 9, 128-130 [in Russian].

18. Savel'kaev, S. V., Ustyugov, M. B., & Plavskiy, L. G. (2004). Coaxial contact device Vestnik SGUGiT [Vestnik SSUGT], 9, 131-139 [in Russian].

19. Savel'kaev, S. V., & Zarzhetskaya, N. V. (2016). Calculation and design of microwave oscillators in the space of S - parameters, Izvestiya vysshikh zavedeniy Rossii. Radio-elektronika [Proceedings of the Russian Higher Schools. Radio-Electronics], 1, 41-53 [in Russian].

20. Vladimirova, S. V., Pal'chun, Yu. A., & Kolpakov, A. V. (2010). The use of interpolating and extrapolating functions to determine the Calibration interval of coaxial measures. In Sbornik materialov GEO-Sibir'-2010: Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii: T. 5 [Proceedings of GEO-Siberia-2010: International Scientific Conference: Vol. 4] (pp. 127-129). Novosibirsk: SSGA [in Russian].

21. Vladimirova, S. V., & Pal'chun, Yu. A. (2011). Algorithmic methods for determining the function of the amendments in modulus when measured reflection parameters. In Sbornik materialov GEO-Sibir'-2011: Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii: T. 5 [Proceedings of GEO-Siberia-2011: International Scientific Conference: Vol. 4] (pp. 261-263). Novosibirsk: SSGA [in Russian].

22. Romas'ko, S. V. (2014). Determination coefficient measures the attenuation of microwave phase-patient coefficients of reflection. In Materialy XV Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii: Prirodnye i intellektual'nye resursy Sibiri [Proceedings of 15nd International Scientific and Practical Conference: Natural and Intellectual Resources of Siberia] Retrieved from http://science.kuzstu.ru/wpcontent/Events/Conference/Sibresource/2014/materials/pages/Articles/so vremennye_puti_razvitiya_informacionnyh_tehnologiy,_mashinostroeniya_i_avtotransporta/romasj ko.pdf [in Russian].

23. Romas'ko, S. V. (2015). Methods of determining the interpolation coefficients and ex-trapolation-tion of microwave attenuation measures in absolute reflectance. In Sbornik materialov Interekspo GEO-Sibir'-2015: Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii: T. 5 [Proceedings of Interexpo GEO-Siberia-2015: International Scientific Conference: Vol. 5] (pp. 127-129). Novosibirsk: SSUGT [in Russian].

24. Savel'kaev, S. V., Litovchenko, V. A., Romas'ko, S. V., & Zarzhetskaya, N. V. (2016). Theoretical bases of construction of simulators, analyzers active microwave circuit. Vestnik SGUGiT [Vestnik SSUGT], 1(33), 175-178 [in Russian].

25. Mazumder, S. R. (1978). Two-signal method of measuring the large-signal S-parameters of transistors. IEEE Trans., MTT-26(6), 417-420.

26. Li, S. H., & Bosisio, R. G. (1982). Automatic analysis of two-port active microwave network. Electronics Letters, 18(24), 1033-1034.

Received 05.04.2017

© S. V. Savelkaev, S. V. Romas'ko, 2017

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.