ISBN 978-5-7782-1345-6
Изложены матричные модели идеального и реального диодов с
приоткрыванием p–n-перехода, а также методы автоматизированного
синтеза согласующее-фильтрующих цепей широкополосных преобразователей частоты. <...> Одним из распространенных устройств подобных систем являются
широкополосные преобразователи частоты на диодах (умножители,
делители, смесители и т. д.), которые используются при создании
мощных и малошумящих источников колебаний, способных работать с
достаточно высокими коэффициентами преобразования мощности в
передающих полупроводниковых трактах верхней части санти-, милии субмиллиметрового диапазонов частот, и существенно влияют на
параметры систем в целом. <...> В отечественных и зарубежных публикациях, посвященных преобразователям частоты на диодах, затрагиваются в основном вопросы,
связанные с методами их анализа и расчета, где в большей степени
внимание уделяется нелинейному элементу. <...> В настоящем пособии, подготовленном в основном по результатам
научной и методической работы автора, с единых позиций рассматриваются вопросы моделирования и автоматизированного проектирования широкополосных преобразователей частоты на диодах с приоткрыванием p–n-перехода. <...> ОСНОВЫ РАБОТЫ И ПОСТРОЕНИЯ
ШИРОКОПОЛОСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
ЧАСТОТЫ НА ДИОДАХ С ПРИОТКРЫВАНИЕМ
p–n-ПЕРЕХОДА И ИХ РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ <...> Преобразовательный диод, его режимы работы
и основные параметры
В современных радиотехнических системах параметрического усиления и преобразования частоты верхней части санти-, мили- и субмиллиметрового диапазонов частот в качестве мощных и малошумящих источников колебаний, способных работать с достаточно высоким
коэффициентом преобразования мощности, широко применяются параметрические преобразователи частоты (умножители, смесители), где
в качестве нелинейных элементов используются диоды с нелинейной
емкостью p–n-перехода: варакторные диоды, диоды с накоплением <...>
Моделирование_и_автоматизированное_проектирование_широкополосных_преобразователей_частоты.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Г.Н. ДЕВЯТКОВ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
И АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ШИРОКОПОЛОСНЫХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
ЧАСТОТЫ
Утверждено редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2010
1
Стр.1
УДК 621.372.632.018.424(075.8)
Д 259
Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. В.П. Разинкин;
доц. Н.И. Коржавин
Работа выполнена на кафедре конструирования
и технологии радиоэлектронных средств
Д 259
Девятков Г.Н.
рокополосных преобразователей частоты : учеб. пособие /
Г.Н. Девятков. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2010. – 68 с.
приоткрыванием p–n-перехода, а также методы автоматизированного
синтеза согласующее-фильтрующих цепей широкополосных преобразователей
частоты. Рассмотрено необходимое программное обеспечение
для их проектирования на персональных ЭВМ.
Предназначено для студентов старших курсов радиотехнических
ISBN 978-5-7782-1345-6
Изложены матричные модели идеального и реального диодов с
специальностей.
УДК 621.372.632.018.424(075.8)
Девятков Геннадий Никифорович
МОДЕЛИРОВАНИЕ И АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ШИРОКОПОЛОСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ
Учебное пособие
Выпускающий редактор И.П. Брованова
Дизайн обложки А.В. Ладыжская
Редактор Т.П. Петроченко
___________________________________________________________________________________
Подписано в печать 09.03.2010. Формат 60 Ч 84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 100 экз.
Уч.-изд. л. 3,95. Печ. л. 4,25. Изд. № 3. Заказ № Цена договорная
Компьютерная верстка Л.А. Веселовская
___________________________________________________________________________________
Отпечатано в типографии
Новосибирского государственного технического университета
630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
ISBN 978-5-7782-1345-6
© Девятков Г.Н., 2010
© Новосибирский государственный
технический университет, 2010
2
Моделирование и автоматизированное проектирование ши
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................... 3
1. ОСНОВЫ РАБОТЫ И ПОСТРОЕНИЯ ШИРОКОПОЛОСНЫХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ НА ДИОДАХ С ПРИОТКРЫВАНИЕМ
p–n-ПЕРЕХОДА И ИХ РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ...................................... 5
1.1. Преобразовательный диод, его режимы работы и основные параметры ........ 5
1.2. Схемы преобразователей частоты ...................................................................... 9
2. МАТРИЧНАЯ МОДЕЛЬ ДИОДА С ПРИОТКРЫВАНИЕМ p–n-ПЕРЕХОДА.. 13
2.1. Эквивалентное представление диода с приоткрыванием р–n-перехода ....... 13
2.2. z-матрица идального диода с приоткрыванием р–n-перехода ....................... 15
2.3. Условия максимальной передачи мощности в преобразователе частоты ..... 17
2.4. z-матрицы реальных диодов с приоткрыванием р–n-перехода ...................... 23
2.5. Автоматизированный анализ и нахождение оптимальных режимов
работы диодов с приоткрыванием р–n-перехода в реальных конструкциях
преобразователей частоты ................................................................................. 26
3. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ШИРОКОПОЛОСНЫХ СОГЛАСУЮЩЕФИЛЬТРУЮЩИХ
ЦЕПЕЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ ........................ 30
3.1. Синтез широкополосных согласующе-фильтрующих цепей
преобразователей частоты параллельного типа с использованием
z-матрицы диода ................................................................................................. 30
3.2. Реализация широкополосных согласующе-фильтрующих цепей
в сосредоточенно-распределенном и распределенном электрическом
элементном базисе ............................................................................................. 38
3.3. Синтез широкополосных согласующе-фильтрующих цепей балансных
преобразователей частоты ................................................................................. 43
3.2.1. Обобщенные схемы балансных преобразователей частоты на диодах .. 43
3.2.2. Особенности синтеза широкополосных согласующе-фильтрующих
цепей балансных преобразователей частоты ............................................ 45
4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СИНТЕЗ ШИРОКОПОЛОСНЫХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ НА ДИОДАХ С ПРИОТКРЫВАНИЕМ
p–n-ПЕРЕХОДА С ПОМОЩЬЮ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ППП ................ 51
4.1. Автоматизированный анализ и нахождение оптимальных режимов работы
диодов с приоткрыванием p–n-перехода в реальных конструкциях
преобразователей частоты ................................................................................. 52
4.2. Автоматизированный синтез согласующе-фильтрующих цепей
широкополосных преобразователей частоты на диодах ................................ 57
Список литературы ...................................................................................................... 59
Приложение. Пакеты прикладных программ «MOD» .............................................. 60
«Расчет умножителя частоты» ............................................................ 64
68
Стр.68