Рекомендуем

Ключевые слова:
СВЧУсилители
Транзисторные усилители-ограничители мощности гармонических СВЧ колебанийБаранов А.В., Моругин С.Л. Транзисторные усилители-ограничители мощности гармонических СВЧ колебаний
Интермодуляционные искажения сигналов сверхвысоких частотБелов Л.А. Интермодуляционные искажения сигналов сверхвысоких частот
Основы теории сверхвысокочастотных линий передачи, цепей 
и устройствШаров Г.А. Основы теории сверхвысокочастотных линий передачи, цепей и устройств

Книга

СВЧ-усилители мощности для мобильной связи и радиодоступа

2022 г.
456 стр.
Тираж 500 экз.
Формат 60х90/16 (145x215 мм)
Исполнение: в твердом переплете
ISBN 978-5-9912-0967-0
ББК 32.846
УДК 621.375.026
Аннотация

Приведена классификация и анализируются характеристики, а также физические основы функционирования активных элементов, применяющихся в СВЧ-передающих трактах аппаратуры систем мобильной связи и радиодоступа (MOSFET, LDMOS, MESFET, HEMT(MODFET), PHEMT, BJT, HBT). Рассмотрены их модели в режимах усиления малых и больших сигналов в виде четырехполюсников, а также эквивалентные схемы. Основы проектирования согласующих устройств, цепей питания и суммирования мощностей рассмотрены применительно к элементной базе – как на сосредоточенных элементах, так и на микрополосковых линиях передачи. Даны математические основы современных средств автоматизированного проектирования и исследования нелинейных СВЧ-схем с транзисторами: временной анализ, метод гармонического баланса и теория рядов Вольтерры. Анализируются классы и режимы работы усилителей мощности в высокочастотном усилительном тракте, а также способы их оптимизации. Представлен сравнительный анализ высокоэффективных специальных методов усиления широкополосных сигналов с амплитудной и фазовой модуляцией. На основе поведенческих моделей усилителей мощности рассмотрены методы цифровой компенсации нелинейных искажений в них – как безынерционных, так и с динамическими нелинейными эффектами памяти.

Для специалистов в области проектирования СВЧ-усилителей мощности систем мобильной связи и радиодоступа, а также широкого круга разработчиков техники СВЧ, будет полезна преподавателям, студентам старших курсов, магистрам и аспирантам, обучающимся по радиотехническим и информационным специальностям.

Горгадзе Светлана Феликсовна – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Радиооборудование и схемотехника» Московского технического университета связи и информатики» (МТУСИ).

Область профессиональных интересов – разработка, формирование и специальные методы обработки сигналов физического уровня сетей мобильной связи, спутниковых и радионавигационных систем. Более двадцати лет пре-подает дисциплины «Радиопередающие устройства систем мобильной свя-зи», «Радиопередающие устройства систем радиосвязи и радиодоступа».

Оглавление

Предисловие

1 Активные элементы
1.1. Мощные СВЧ-транзисторы: классификация и базовые параметры
1.2. Структура и параметры мощного высокочастотного MOSFET
1.3. LDMOS-транзистор
1.4. Структура и параметры MЕSFET
1.5. HEMT (MODFET) на основе GaAs
1.6. HEMT на основе GaN
1.7. Сверхвысокочастотный BJT
1.8. Гетеробиполярный транзистор
1.9. Заключение
Литература

2. Модели на основе четырехполюсника
2.1. Модель малосигнальных S-параметров
2.2. АМ/АМ и АМ/РМ характеристики
2.3. Модель X-параметров
2.4. Диаграмма Смита и модели усилителей мощности
Литература

3. Эквивалентные схемы активных элементов
3.1. Малосигнальные эквивалентные схемы полевых и биполярных транзисторов
3.2. Эквивалентная схема MOSFET для ключевых режимов
3.3. Нелинейная модель LDMOS-транзистора
3.4. Эквивалентная схема MESFET и HEMT в режиме больших сигналов
3.5. Нелинейные эквивалентные схемы сверхвысокочастотного BJT
3.6. Эквивалентная схема HBT в режиме больших сигналов
3.7. Тепловые модели
3.8. Заключение
Литература.

4. Математические модели
4.1. Временной анализ
4.2. Метод гармонического баланса
4.2.1. Составление исходной системы уравнений
4.2.2. Метод Ньютона–Рафсона
4.2.3. Методы решения СЛАУ проекционного типа
4.2.4. Подпространства Крылова и ортогонализация Арнольди
4.2.5. GMRES
4.2.6. Вращения Гивенса
4.2.7. Перезапускаемая (рестартовая) версия GMRES
4.2.8. Симуляторы и пакеты схемотехнического проектирования СВЧ-схем
4.3. Анализ на основе функционального ряда Вольтерры
4.4. Заключение
Литература

5. Цепи согласования
5.1. Согласование на основе модели четырехполюсника с помощью натурного эксперимента
5.2. Согласование на основе математических моделей
5.3. Согласование на основе эквивалентной схемы
5.4. Цепи согласования на сосредоточенных элементах
5.4.1. Г-образный четырехполюсник и цепи согласования на его основе
5.4.2. П-образные четырехполюсники
5.4.3. Т-образные цепи согласования
5.5. Цепи согласования на распределенных элементах
5.5.1. Микрополосковые линии передачи и их соединения
5.5.2. Представление линии передачи на диаграмме Смита
5.5.3. Свойства и эквивалентные схемы линий передачи
5.5.4. Примеры разработки ЦС на микрополосковых линиях
5.6. Заключение
Литература

6. Цепи питания
6.1. Общий подход к разработке цепей питания
6.1.1. Выходные цепи последовательного питания
6.1.2. Выходные цепи параллельного питания
6.1.3. Входные цепи параллельного питания
6.2. Влияние полосы пропускания цепей питания
6.3. Цепи питания FET
6.4. Цепи входного питания с температурной компенсацией
6.5. Заключение
Литература

7. Безынерционный резонансный усилитель
7.1. Идеализированный усилитель с резонансной нагрузкой
7.2. Фазовые соотношения между токами и напряжениями. Отсечка тока
7.3. Линия нагрузки и динамическая характеристика
7.4. Напряженность режима
7.5. Зависимость режима АЭ от амплитуды сигнала возбуждения, напряжений смещения и питания
7.6. Влияние сопротивления нагрузки на режим работы АЭ. Нагрузочные характеристики
7.7. Влияние угла отсечки на характеристики усилителя. Коэффициенты Берга
7.8. Расчет усилителя сигнала с постоянной амплитудной огибающей в граничном режиме на заданную мощность в нагрузке
7.9. Классы усиления А, АВ, В и С
7.10. Нелинейные искажения сигнала в безынерционном резонансном усилителе
7.11. Заключение
Литература

8. Резонансные усилители с сигналами негармонических форм на выходе АЭ
8.1. Эффективность усилителей мощности
8.2. Усилители класса А с негармоническими формами напряжения и тока
8.2.1. Режим оптимальной нагрузки
8.2.2. Режим максимальных мощности и КПД
8.3. Усилители класса В с негармоническими формами напряжения и тока
8.3.1. Класс F
8.3.2. Режим максимальной мощности
8.4. Принципы построения схем усилителей в режимах перегрузки
8.5. Заключение
Литература

9. Ключевые режимы
9.1. Квазиключевой режим
9.2. Усилители мощности класса D
9.2.1. Однотактный ключевой УМ класса D
9.2.2. Двухтактные усилители мощности класса D
9.3. Усилители класса Е
9.4. Основные недостатки усилителей классов D и Е
9.5. Сравнение усилителей классов Е и F
9.5. Заключение
Литература

10. Специальные усилители сигналов с амплитудной модуляцией
10.1. Усилитель Л. Кана
10.2. Автоматическое регулирование режима
10.3. Усилитель Догерти
10.4. Усилитель Ширекса
10.5. Линейные усилители с дельта-сигма модуляцией или ШИМ на нелинейных элементах
10.6. Заключение
Литература

11. Нелинейные искажения и их компенсация
11.1. Поведенческие модели УМ
11.2. Безынерционные нелинейные модели
11.2.1. Классификация моделей
11.2.2. Модель абсолютно безынерционной системы на основе ряда Тейлора
11.2.3. Полиномиальные безынерционные модели
11.2.4. Параметрические эмпирические аналитические модели
11.2.5. Табличная модель
11.3. Компенсация безынерционных нелинейных искажений
11.3.1. Компенсация с цифровыми предварительными искажениями
11.3.2. Компенсация с петлей обратной связи на основе LUT
11.4. Модели с нелинейной памятью
11.4.1. АМ/АМ и АМ/РМ характеристики УМ
11.4.2. Модели регрессии на основе ряда Вольтерры
11.4.3. Исследование нелинейных искажений на основе модели регрессии
11.5. Идентификация параметров полиномиальных моделей
11.5.1. Обзор методов
11.5.2. Эффективность модели
11.6. Критерии линейности
11.7. Компенсация искажений с нелинейными эффектами памяти
11.7.1. Предварительные цифровые искажения для полиномиальных моделей нелинейных эффектов памяти
11.7.2. Имитационное моделирование компенсации искажений с нелинейными эффектами памяти
11.8. Заключение
Литература.

12. Суммирование мощностей
12.1. Основные определения и характеристики мостовых схем
12.2. Мостовые схемы на сосредоточенных элементах
12.3. Мостовые схемы на микрополосковых линиях
12.3.1. Шлейфовые ответвители
12.3.2. Мосты Ланге
12.3.3. Ответвители Вилкинсона
12.4. Суммирование мощностей многих АЭ
12.4.1. Классификация многополюсных схем сумматоров-делителей
12.4.2. Сумматоры параллельного типа на мостах Ланге
12.4.3. Сумматор параллельного типа на отрезках линий
12.4.4. Сумматор параллельного типа на основе шестиполюсников2
12.4.5. Двухсекционный сумматор параллельного типа на укороченных отрезках линий
12.4.6. Сумматор параллельного типа на отрезках линий с вынесенными балластными нагрузками
12.4.7. Сумматор последовательного типа на шестиполюсниках
12.4.8. Сумматоры последовательного типа на восьмиполюсниках
12.5. Заключение
Литература

Приложения
1. Модели шума активных элементов
Литература
2. Шумы в усилителях мощности
Литература
3. Список компаний, специализирующихся на производстве мощных СВЧ-транзисторов
4. Результаты «горячих» измерений S-параметров типичного нитрид-галлиевого транзистора с высокой подвижностью электронов
5. Представление S-параметров транзистора на диаграмме Смита
6. Список параметров BJT в Spice-подобных системах
7. Пояснения к выводу выражения для ряда Вольтерры
8. Безынерционные модели нелинейного прибора на основе полиномов Гегенбауэра и Зернике
9. Идентификация параметров безынерционной полиномиальной модели методом LMS
10. Теоретические основы анализа многополюсных сумматоров-делителей