Анализ полосы пропускания широковещательного усилителя с двухступенчатой системой согласования

А А Шерстнева

doi:10.22213/2413-1172-2021-3-53-60

Авторы

А. А. Шерстнева Новосибирский государственный университет экономики и управления

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2021-3-53-60

Ключевые слова:

СВЧ-диапазон, диаграмма Смита, усилитель широковещательный, проектирование, многокаскадный, скрещивание

Аннотация

Предложен программный метод проектирования двухкаскадных широкополосных малошумящих усилителей. Новизна метода проектирования заключается в применении расширенной диаграммы Смита в сочетании с такими современными инструментами, как сценарии Matlab, программное обеспечение AWR Design Environment. В статье в графическом виде даны необходимые пояснения их совместного использования. Для анализа предлагаемого метода проектирования составлена программа на базе Phyton, которая содержит алгоритм расчета параметров. В результате анализа выявлено, что предлагаемый метод позволяет в интерактивном режиме исследовать влияние входных параметров на предмет шума, стабильности и значений усиления. В целом предлагаемый метод облегчает проектирование согласующих цепей для преобразования импеданса источника и нагрузки до оптимальных величин с целью достижения желаемых характеристик усиления и шума. Программное моделирование схемы позволяет улучшить эффективность проводимого анализа и оценить свойства исследуемой схемы. Результаты, полученные в ходе реализации устройства на плате, позволяют утверждать, что апробация методики выполнена успешно и требуемые характеристики были обеспечены. Предлагаемое решение подтверждено радиочастотными измерениями на частоте 3,5 ГГц и протестировано в нескольких частотных диапазонах на предмет шума, стабильности и значений усиления. Представленная в статье методика может быть использована при разработке и проектировании современных СВЧ-усилителей, а также для исследования и анализа эффективности существующих устройств.

Биография автора

А. А. Шерстнева, Новосибирский государственный университет экономики и управления

кандидат технических наук, доцент

Библиографические ссылки

Popov A., Bilevich D. A combined technique for amplifier oriented small-signal noise model extraction. International journal of RF and computer-aided engineering, 2020, no. 9, pp. e22273.

Brihuega A., Abdelaziz M. Mixture of experts approach for behaviour modelling of RF power amplifier. Proc. of PAWR. San Diego, USA, 2021, pp. 229-232.

Pankratov E L. Novel approach to increase integration rate of elemets in the telescopic amplifier circuit. International J. of Advanced Science and Engineering, 2021, pp.1803-1825.

Saktioto T., Dewi S.P. Raman amplifier performance in pre-amplifier use for optical fiber communication systems. Telecomnika, 2019, no. 5, pp. 2194-2199.

Kano T., Yasunaga M. High signal integrity transmission line using microchip capacitors and inductors. EDAPS, Shenzhen, China, 2020.

Yasunaga M., Matsuoka S., Hoshino Y., Matsumoto T. A High-Signal-Integrity PCB Trace with Embedded Chip Capacitors and Its Design Methodology Using a Genetic Algorithm. Proc. of International Conference on Electronics Packaging, 2019, pp. 98-103.

Tsai C., Lin C. Switched low-noise amplifier using gyrator-based matching network for TD-LTE/LTE-U/ Mid-band 5G and WLAN applications. Applies sciences, Switzerland, 2021, pp. 1-13.

Takeda S., Anada T., Chen C. Extended Smith Chart concept and application to oscillator analysis. Proc. of EuMC, Utrecht, Netherlands, 2020, pp. 22-28.

Zhong X., Sheng H. L-band ultra-wideband low-noise amplifier design. Smart innovation, systems and technologies, Switzerland, 2021, pp. 99-108.

Zhou X., Chan W. Broadband power amplifier using paralleled right- and left-handed impedance transformers. IEEE Transactions of microwave theory and techniques, USA, 2020, pp. 4599-4610.

Uko M., Ekpo S. 8-12 GHz Phemt MMIC low-noise amplifier for 5G and fiber-integrated satellite applications. International review of aerospace engineering, Manchester, 2020, pp. 99-107.

Hou X.,Zhong X. 0.8 GHz Low-noise amplifier design. Smart innovation, systems and technologies, Switzerland, 2021, pp. 77-87.

Popov A., Bilevich D. Small signal and noise GAAS Phemt modelling for low noise amplifier design. Proc. of Current problems of radiophysics, Tomsk, 2019, pp. 233-236.

Caddemi A., Cardillo E., Crupi G. Equivalent-circuit-based modeling of the scattering and noise parameters for multi-finger GaAspHEMTs. Int. J. Numer. Model. Electron. Networks, Devices Fields, 2019, pp. e2587.

Ivanov V., Chye E. Universal programmable DC amplifier for low frequency noise measurements. Proc. of International Siberian conference on control and communications, Tomsk, 2019, pp. e8729608.

Polishchuk F.S. Simulation of the instrumentation amplifier implemented on a printed circuit board of nanoconductive dielectric. Moscow workshop on electronic and networking technologies, MWENT, 2018, pp. 1-4.

Wang Y., Thipparapu N. Ultra broadband bismuth-doped fiber amplifier converting a 115-nm bandwith in the O and E bands. Journal of lightwave technology, USA, 2021, pp. 795-800.

Ding H., Wang J. A broadband DC-coupling 16 GS/S sample- and hold amplifier in 0.13 mM sige bicmos process, China, 2019, pp. 62-70.

Moloudi F., Jahanirad H. Broadband class-E power amplifier design using tunable output matching network. International J. of electronics and communications, Sanandaj, 2019,pp. 153142.

Cheng X., Zhang L. A broadband GAAS Phemt low noise driving amplifier with current reuse and self-biasing technique, China, 2019, pp. 191-198.