УДК 621.317
БЕЛОВА Ю.В. НИКУЛИН С.М.
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛЕЙ СВЧ
ТРАНЗИСТОРОВ МЕТОДОМ УДАЛЕННОЙ НАГРУЗКИ
Нижегородский Государственный Технический Университет
603600, Россия, Нижний Новгород, ул. Минина, 24
Развитие техники высоких и сверхвысоких частот и стремление
к существенному снижению затрат на ее разработку способствует
применению средств автоматизированного проектирования.
В процессе проектирования гибридных и монолитных инте-
гральных схем необходимо иметь точную информацию о каждом эле-
менте проектируемой схемы. Важно знать, как тот или иной элемент
поведет себя при изменении режима питания по постоянному току,
амплитуды и формы входного сигнала. Для широкого внедрения со-
временных средств автоматизированного проектирования СВЧ уст-
ройств необходимо иметь базу моделей транзисторов и транзисторных
структур.
В практике автоматизированного проектирования СВЧ уст-
ройств получили широкое применение различные методы анализа,
настройки и оптимизации линейных и нелинейных цепей, основанные
на схемных моделях элементов с сосредоточенными и распределен-
ными параметрами. Успех проектирования гибридных и монолитных
интегральных схем в значительной степени определяется достоверно-
стью и точностьюй информации о значениях параметров схемных мо-
делей транзисторов и транзисторных структур. Эффективным спосо-
бом восстановления этих параметров является идентификация по
результатам измерений, полученных в условиях, соответствующих
реальным режимам работы транзистора и способам монтажа.
Успех решения задачи зависит от того, насколько результаты
испытаний транзистора соответствуют реальным условиям его приме-
нения. Поэтому целесообразно измерять параметры не транзистора, а
реального усилительного модуля, в который входит транзистор, вход-
ная и выходная согласующие цепи и цепи питания по постоянному
току.
В работе предлагается способ идентификации параметров нели-
нейной модели СВЧ транзистора по результатам измерений усили-
тельного модуля методом удаленной нагрузки. Транзистор усилитель-
ный модуль возбуждается непрерывным или импульсным входным
сигналом, измерения выполняются анализатором цепей с одним либо
двумя рефлектометрами. Эффект удаленной нагрузки создается длин-
ной линией (коаксиальной или полосковой), соединяющей транзи-
сторный усилительный модуль с рассогласованной нагрузкой. Много-
кратные отражения сигнала от нагрузки и усилительного модуля

увеличивают чувствительность результатов измерений ко всем пара-
метрам модели транзистора.
Стуктурная схема измерений усилительного модуля методом
удаленной нагрузки анализатором цепей с одним рефлектометром
представлена на рис.1. Анализатор цепей измеряет коэффициент отра-
жения от делителя СВЧ мощности, в одном из выходных каналов ко-
торого подключен вентиль, а в другом - усилительный модуль, длин-
ная линия, отражающая нагрузка и электронный коммутатор.
Измерения проводятся в режиме отражения и передачи (электронный
коммутатор в положении 1 и 2 соответственно).

Рис.1. Структурная схема измерений, методом удаленной нагрузки
Идентификация параметров модели транзистра выполняется
средствами автоматизированного проектирования СВЧ устройств, на-
пример, в пакете прикладных программ Microwave office. Целевая
функция формируется схемотехническими средствами на основе
свойств гибридного моста (НО) (рис.2).
Схемная модель измерений подключается к четвертому, блок с
результатами измерений - к третьему, а согласованную нагрузку Zc -
ко второму развязанному входу гибридного моста. Волновые парамет-
ры элементов схемной модели или их соединений определяются ана-
лизатором цепей на основе измерений, параметры согласующих цепей
с цепями питания по постоянному току определяют по результатам
измерений S-параметров усилительного модуля без транзистора и с
проводящей перемычкой, соединяющей согласующие цепи.
Гибридный мост позволяет получить разность между коэффи-
циентами отражения от усилительного модуля и его модели, которую
в процессе оптимизации следует устремить к нулю.


Рис.2. Структурная схема, используемая при идентификации парамет-
ров в режиме передачи
Минимум целевой функции находится в пространстве парамет-
ров модели транзистора (рис.3) в выбранном диапазоне частот.
В результате оптимизации параметры модели определяются с
достаточной степенью точности, наибольшая относительная погреш-
ность составляет 8%. Следует также отметить, что чем уже интервал
значений при оптимизации, тем точнее результат.

Рис.3. Эквивалентная схема модели транзистора
Преимущество рассмотренного метода идентификации состоит
в том, что он справедлив как для непрерывного, так и для импульсного
режимов работы транзистора. Высокая точность идентификации обес-
печивается за счет нелинейного анализа на непрерывном сигнале.


Document Outline