Измерители мощности сигналов СВЧ и КВЧ диапазонов на основе диодных детекторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат наук Загородний, Андрей Сергеевич

• Загородний, Андрей Сергеевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Загородний, Андрей Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Методы измерения мощности сверхвысокочастотных сигналов

1.1 Развитие и классификация преобразователей мощности

1.2 Основы измерения мощности СВЧ сигналов

1.3 Технические характеристики ваттметров

1.4 Виды первичных преобразователей мощности

1.4.1 Болометрические преобразователи

1.4.2 Термоэлектрические преобразователи

1.4.3 Диодные детекторы

1.5 Основные результаты

2 Разработка измерителя поглощаемой мощности

2.1 Выбор преобразовательного элемента. Макетирование

2.2 Температурная коррекция результатов измерений

2.3 Расчёт несимметричного делителя мощности

2.4 Алгоритм калибровки измерителя мощности

2.5 Краткое описание прибора и программы управления

2.6 Основные результаты

3 Разработка и исследование МИС детекторов поглощаемой мощности

3.1 Экспериментальное исследование диодов ЪЪ-21

3.2 Разработка моделей на основе ЭРЮЕ-параметров

3.3 Схемотехнические решения диодных СВЧ детекторов

3.4 МИС детектора поглощаемой мощности

3.5 Микрополосковые аттенюаторы и делители мощности

3.5.1 Методика расчёта

3.5.2 Результаты экспериментальных исследований аттенюаторов

3.6 МИС детекторов с расширенным участком области квадратичного детектирования

3.7 Основные результаты

4 Разработка МИС детекторов проходящей мощности

4.1 Детектор проходящей мощности на основе направленного моста

4.2 Модель направленного детектора мощности

4.3 Компенсация соединительных элементов

4.4 Экспериментальные исследования детекторов проходящей мощности

4.5 Основные результаты

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение А. Математическое исключение параметров цепей

Приложение Б. Свидетельства о государственной регистрации топологий интегральных схем

Приложение В. Акты внедрения

4

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Измерители мощности сигналов СВЧ и КВЧ диапазонов на основе диодных детекторов»

Введение

Развитие различных направлений науки и техники, связанных с использованием радиосигналов, характеризуется освоением все более высоких частот электромагнитных колебаний. Последние десятилетия ознаменовались бурным освоением СВЧ диапазона. В настоящее время радиосигналы СВЧ диапазона широко применяются в отраслях связи, радиометрии, радиолокации, медицине и приборах быта. Мобильные телефоны и прочие устройства беспроводной связи, как правило, построены с применением СВЧ сигналов.

Актуальность темы исследования и степень её разработанности

Для разработки современных высокотехнологичных устройств требуется обеспечение сложных и точных измерений. Применительно к СВЧ диапазону важной задачей является измерение мощности. В области низких частот чаще оперируют понятиями напряжений и токов, но при увеличении частоты сигналов значительно усложняется определение токов и напряжений и чаще используют произведение их мгновенных значений. Поэтому мощность - это главный энергетический параметр, применяемый к сигналам СВЧ. Нередко энергетические характеристики высокочастотных сигналов являются наиболее значимыми. Уменьшение мощности сигналов при сохранении качественных показателей, как правило, снижает стоимость комплектующих и позволяет упростить радиосистему.

Зарубежными компаниями представлен широкий перечень измерителей и преобразователей мощности СВЧ сигналов. Крупные компании-производители выпускают отдельные серии измерителей для различных применений. Начиная с 80-х годов прошлого столетия опубликованы десятки патентов по технологиям и устройствам для измерения мощности, в том числе более 10-ти за последние 5 лет. В настоящее время продолжается совершенствование СВЧ измерительного оборудования, в частности преобразователей мощности, что подтверждается появлением на мировом рынке большого количества новых приборов. Однако на российском рынке представлено мало отечественных измерителей мощности, зачастую не отвечающих необходимым требованиям.

Актуальность исследований, связанных с разработкой измерителей мощности СВЧ подтверждается необходимостью измерений различных мощностных параметров СВЧ сигналов, претерпевающих значительные усложнения в ходе развития радиотехнических систем. Особенно важна разработка отечественных приборов, не уступающих по характеристикам мировым аналогам и отвечающих требованиям, предъявляемым к радиоаппаратуре.

Цель работы

Разработка измерителя поглощаемой мощности СВЧ сигналов, проектирование и исследование монолитных интегральных схем детекторов поглощаемой и проходящей мощности СВЧ и КВЧ диапазонов.

Задачи исследования

Поставленная цель работы достигается решением следующих задач:

1. Выбор схемотехнического решения и расчёты основных характеристик портативного измерителя поглощаемой мощности.

2. Разработка алгоритма калибровки измерителя поглощаемой мощности.

3. Исследование методов расширения квадратичного участка детектирования мощности.

4. Разработка и оптимизация микрополосковых аттенюаторов и делителей мощности на подложке из арсенида галлия.

5. Исследование основных характеристик низкобарьерных диодов, определяющих детекторные свойства.

6. Разработка и экспериментальное исследование монолитных интегральных схем (МИС) детекторов мощности с диапазоном рабочих частот до 40 ГГц на основе отечественных низкобарьерных диодов.

7. Разработка МИС детекторов поглощаемой мощности с увеличенным диапазоном измерений в области квадратичного детектирования.

8. Обеспечение широкополосного согласования МИС детекторов с учётом конструктивных особенностей детекторных камер.

9. Разработка МИС направленных детекторов мощности сигналов СВЧ и КВЧ

диапазонов.

Научная новизна

1. Предложен новый алгоритм калибровки измерителей мощности на основе применения кусочно-линейной аппроксимации детекторных и частотных характеристик и применения корректирующих коэффициентов, позволяющих компенсировать изменения детекторных характеристик в широкой полосе рабочих частот.

2. Предложен оригинальный способ расширения участка квадратичного детектирования на основе применения несимметричного делителя мощности и последовательного включения нескольких диодов. Метод реализован в МИС детектора поглощаемой мощности.

3. Разработаны МИС детекторов поглощаемой мощности с расширенной областью квадратичного закона детектирования, не имеющих аналогов в России и доступных зарубежных аналогов.

4. Предложена методика компенсации параметров соединительных элементов для МИС, позволяющая существенно улучшить согласование при монтаже МИС с микрополосковыми устройствами.

Теоретическая значимость работы

Предложена методика расчёта делителей мощности СВЧ сигналов с разными ослаблениями в плечах на основе решения систем уравнений коэффициентов передачи и эквивалентных сопротивлений.

Представленная в диссертации методика проектирования микрополосковых элементов, основанная на представлении устройств в виде совокупности микрополосковых линий с потерями и составления эквивалентной электрической схемы, может быть применена для широкого круга задач.

Модель низкобарьерных диодов, основанная на антипараллельном включении двух диодов и применении эквивалентной схемы в режиме малого

сигнала, применима для различных диодов при выполнении коррекции основных параметров, определяемых из вольт-амперной характеристики (ВАХ).

Совпадение расчётных и экспериментальных характеристик, полученных после математического исключения паразитных параметров цепей с использованием метода «Ь-2Ь», свидетельствует о возможности применении метода исключения для устройств с частотным диапазоном до 40 ГГц.

Практическая значимость работы

Разработан измеритель средней мощности СВЧ сигналов с диапазоном рабочих частот от 50 МГц до 6 ГГц и диапазоном измерений от 10 нВт до 100 мВт. Опытная партия приборов изготовлена в ЗАО «НПФ «Микран». Измерительный прибор по техническим характеристикам превосходит отечественные аналоги и способен конкурировать с зарубежными.

Спроектированы и изготовлены в ЗАО «НПФ «Микран» МИС детекторов поглощаемой мощности с частотным диапазоном от 10 МГц до 40 ГГц и динамическим диапазоном измерений 70 дБ.

Спроектированы и изготовлены в ЗАО «НПФ «Микран» МИС детекторов проходящей мощности с частотным диапазоном от 100 МГц до 40 ГГц. МИС применяются в серийном производстве контрольно-измерительных приборов ЗАО «НПФ «Микран».

Методы исследований

Для решения поставленных задач применяются методы теории линейных и нелинейных электрических цепей, матричной алгебры, метод математического исключения параметров цепей, метод экстракции параметров нелинейных элементов, вычислительной математики, специализированных систем моделирования и автоматизированного проектирования, численные методы синтеза пассивных корректирующих и согласующих цепей.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Применение в ваттметрах с двумя измерительными каскадами несимметричного делителя мощности с эквивалентным сопротивлением каждого плеча, равным волновому сопротивлению линии передачи, позволяет расширить диапазон измерений на 3 дБ и более по сравнению с решениями на основе симметричных делителей.

2. Разработанная схема детектора на основе несимметричного делителя мощности с ослаблением в каждом плече и последовательного включения нескольких диодов обеспечивает, в отличии от схем с ослаблением в одном плече, участок с квадратичным законом детектирования от 10 нВт до 100 мВт и уменьшение неравномерности частотной характеристики выходного напряжения в полосе частот от 10 МГц до 40 ГГц.

3. Предложенная схема детектора проходящей мощности на основе направленного моста с включённым в него низкобарьерным диодом в диапазоне частот от 100 МГц до 40 ГГц обеспечивает уровень направленности не хуже 10 дБ и диапазон измерений по мощности не менее 50 дБ.

Достоверность и обоснованность полученных результатов

Достоверность расчётов схемотехнических решений и алгоритма калибровки подтверждается основными характеристиками разработанного измерителя мощности. Отклонения показаний прибора от показаний эталонного измерителя мощности не превышают 8 % в рабочем диапазоне частот. В тексте диссертации представлено обоснование необходимости расширения динамического диапазона и описание его реализации.

Достоверность расчётов и моделирования микрополосковых аттенюаторов, делителей мощности и топологий интегральных схем подтверждается малой разницей между результатами моделирования и экспериментальными характеристиками. Разработанные и изготовленные на подложке из арсенида галлия МИС детекторов поглощаемой и проходящей мощности внесены в реестр топологий интегральных схем, что подтверждено получением пяти свидетельств о регистрации.

Апробация результатов работы

Основные результаты диссертационной работы представлялись на следующих конференциях:

• Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных "Научная сессия ТУСУР" (НС ТУСУР - 2011, 2012, 2013), г. Томск.

• Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы радиофизики» (АПР - 2012, 2013), ТГУ, г. Томск.

• International conference and seminar of young specialists on micro/nanotechnologies and electron devices (EDM - 2012,2013,2014), НГТУ, г. Новосибирск.

• Девятнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», 2013, МЭИ, г. Москва.

• Международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления» (ТУСУР - 2012,2013), г. Томск.

• 24-я Международная Крымская конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2014), г. Севастополь.

Публикации

По результатам проведённых исследований опубликовано 20 работ, в том числе 4 публикации в журналах из перечня ВАК, 5 публикаций в сборниках международных конференций, индексируемых базой данных SCOPUS, 5 свидетельств о регистрации топологий интегральных схем.

Личный вклад автора

Диссертация является итогом исследований автора, проводившихся совместно с сотрудниками ЗАО «НПФ «Микран» и ТУСУР. Основные исследования, результаты которых представлены в диссертации, были выполнены по инициативе автора. Совместно с научным руководителем обсуждались цели работы и пути их достижения, результаты работы. Личный вклад автора включает разработку схемотехнических решений, выбор методик исследований, разработку

алгоритмов программных решений, моделирование в САПР, обработку экспериментальных результатов.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы и трёх приложений. Объем работы составляет 120 страниц машинописного текста, включая 88 рисунков и таблиц, список литературы содержит 114 наименований.

Автор выражает благодарность научному руководителю доктору физико-математических наук Гошину Геннадию Георгиевичу, а также сотрудникам департамента информационно-измерительных систем и НПК «Микроэлектроника» ЗАО «НПФ «Микран», которые принимали участие в совместных работах.

1 Методы измерения мощности сверхвысокочастотных сигналов

В разделе проведен краткий анализ развития методов измерения мощности радиосигналов, начиная с 1930-х годов 20-го столетия. Выявлены основные тенденции развития современных устройств. Рассматриваются основные характеристики измерителей мощности и методы их улучшения.

1.1 Развитие и классификация преобразователей мощности

Значимость измерения мощности была известна ещё на ранних этапах развития СВЧ электроники, так как мощность - основной энергетический параметр сигналов. Ещё в конце 1930-х годов изобретатели микроволнового клистронного резонатора Сигурд и Рассел Вариан предпринимали попытки по измерению и контролю мощности [1]. Начиная с 1940-х годов стали публиковаться работы и книги по измерениям на сантиметровых волнах, немалое внимание в которых уделялось измерению мощности [2-8]. Нередко, в справочниках и книгах измерению мощности посвящена отдельная глава или несколько разделов, а также известны источники, полностью посвященные вопросам измерения мощности СВЧ сигналов [9, 10]. Ранние измерения сигналов в высокомощных системах проводились путем отвода части мощности высокочастотного сигнала на нагрузку и измерения нагревания со временем. Простой пример, используемый в высокомощных радарных системах, это калориметр водного потока, выполненный путем изготовления диэлектрической трубки, проникающей в боковую стенку волновода под малым углом.

Активное развитие СВЧ техники в период после Второй мировой войны сопровождалось совершенствованием измерительной аппаратуры. Первоначально в качестве фидеров применялись преимущественно волноводы, в дальнейшем доминирующую роль заняли коаксиальные линии передачи. Для измерения мощности сигналов применялись различные методы и как следствие появлялись датчики мощности на основе различных физических явлений. Широкое распространение получили тепловые методы. Использовались болометрические,

термоэлектрические, калориметрические преобразователи [2-14]. Данные методы позволяли выполнять измерения широкого диапазона мощностей: от единиц микроватт (при использовании термисторных преобразователей) до нескольких киловатт (с применением мощных калориметров). Совершенствование применяемых СВЧ сигналов стало причиной развития диодных детекторов, отличающихся прежде всего быстрым временем реакции. Для измерения проходящей мощности применялись зондовые методы, пондеромоторный метод, метод поглощающей стенки и ряд других. Перечисленные методы подробно представлены в диссертационной работе [15].

Актуальность разработки ваттметров к началу нового столетия не угасла, а существенно возросла из-за широкого применения СВЧ сигналов как в бытовой технике (мобильная связь, аппаратура для беспроводных сетей и т.д.), так и для специальных применений, в том числе в военной области.

К настоящему времени на мировом рынке представлен широкий ряд измерителей мощности СВЧ диапазона и несколько преобразователей мощности КВЧ диапазона (до 110 ГГц). Среди мировых лидеров в области контрольно-измерительной аппаратуры СВЧ и измерителей мощности в частности можно отметить Keysight Technologies (ранее Agilent Technologies, США) [16, 17], Rohde & Schwarz (Германия) [18] и Anritsu Corporation (Япония) [19]. Помимо этого, известны компании, специализирующиеся именно на измерителях мощности: Boonton (США), Lady Bug Technologies (США). Среди российских производителей наиболее значимые ЗАО «НПФ «Микран» [20], ЗАО ПФ «Элвира» [21], ООО НПК «Стандарт» [22]. По совокупности технических характеристик отечественные приборы существенно уступают зарубежным аналогам, что подтверждает необходимость создания измерителей мощности различного назначения, способных не только конкурировать с зарубежными аналогами, но и превосходить их по ряду характеристик.

Далее приведём классификацию измерителей мощности и подробней рассмотрим сведения об основных видах преобразователей.

Классификация измерителей мощности

В зависимости от назначения и способа включения в передающий тракт различают две основные группы ваттметров: проходящей мощности и поглощаемой мощности. Кроме того, их делят [23]:

По виду используемых измерительных преобразователей на тепловые (калориметрические, термоэлектрические, термисторные и болометрические), пондеромоторные, электронные (диодные, на эффекте Холла и др.), ферритовые и др.

По характеру измеряемой мощности на ваттметры среднего значения мощности непрерывных и импульсно-модулированных сигналов, импульсной мощности. Также измерители мощности классифицируют по классам точности и по типу используемого СВЧ тракта.

1.2 Основы измерения мощности СВЧ сигналов

Мощность радиосигнала в общем смысле - физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. На постоянном токе и для сигналов низкой частоты обычно измеряют непосредственно ток и напряжение. В СВЧ диапазоне измерения тока и напряжения затруднительны. Во-первых, скорость изменения токов и напряжений столь велика, что измерение их мгновенных значений весьма сложно, во-вторых, в передающей линии возникают стоячие волны из-за рассогласования импедансов генератора и подключенной нагрузки, вследствие чего значения напряжения и (г) и тока 1{г) неодинаковы вдоль оси г (см. рисунок 1.1). В волноводных трактах при некоторых типах волн, например Н01 в круглом волноводе, теряет практический смысл [9]. Ввиду вышесказанного, измерение мощности - это основной вид измерений, характеризующий интенсивность электромагнитных колебаний.

падающее напряжение отражённое напряжение стоячая волна

Рисунок 1.1 - Стоячая волна в линии, нагруженной на несогласованную

нагрузку

Приборы, применяемые для измерений мощности называют ваттметрами или измерителями мощности. В основе ваттметра лежит чувствительный элемент, выполняющий преобразование интенсивности колебаний в механическую, тепловую энергию или сигнал, доступный для измерения. Блок, содержащий чувствительный элемент, называют преобразователем мощности. На рисунке 1.2 изображена упрощённая структурная схема измерителя поглощаемой мощности.

Р

свч

>

Рисунок 1.2 - Структурная схема ваттметра поглощаемой мощности

Основная единица измерения мощности - Ватт (Вт) [24]. Ввиду удобства часто применяется единица измерения дБм (децибелы относительно 1 мВт).

Р[Вт] (1.1)

Р[ДБМ] = 10Ю8101^

Ранее применялись единицы измерения дБвт (децибелы относительно 1 Вт) [2], однако в современной литературе применяют Вт и дБм.

В большинстве случаев достаточно определить среднюю мощность высокочастотного сигнала. В общем виде она записывается как

пТ

?СР —

^ I р(Х)аг,

(1.2)

где п - число периодов (п= 1, 2, 3 ...), Т - период усреднения, р(£) - мгновенное значение мощности. Значение мощности электрического сигнала равно произведению мгновенных значений напряжения е(£) и тока /(£), поэтому выражение (1.2) нередко записывают как [25]

пТ

(1.3)

На рисунке 1.3 изображены основные энергетические составляющие гармонического сигнала.

то

а

с

с

<

А /ч

/ \ / / /

/ / * \ ■ч \ д . —.— г ^ *

// у ' "----\ V /1 .*

*\ ч \'ч V4, -___ ч \ % ......................V»,__« \ */ *г /: /'/ / * / г * *

Время

----Ток

..... Напряжение

-Мощность

- • • - Постоянная составляющая

Рисунок 1.3 - Ток, напряжение и мощность гармонического сигнала

Среднюю мощность непрерывного гармонического сигнала записывают как [1]

п-Т

1

п

1 Г 2 ■ 7Г /2 ■ 7Г \

— J еР ■ • 0 ' 1Р ' (^г- ■ £ + <Р^

(1.4)

где еР, ¿Р - - пиковые величины напряжения е и тока (р - фазовый угол между е и ¿. Для модулированных сигналов используют термины импульсной Римп и пиковой Япик мощности (см. рисунок 1.4).

р(0

I «р 1

Рисунок 1.4 - Средняя, импульсная и пиковая мощности

Импульсная мощность - это усреднённое значение мощности за время длительности импульса т. Ширина импульса т рассматривается как время между 50%-ми точками нарастания и спада амплитуды.

Относительно понятия пиковой мощности в литературе имеются противоречия. В [9] под пиковой мощностью понимают усреднённое значение СВЧ мощности за период частоты несущей, приходящееся на максимум огибающей импульса мощности. Однако в стандарте международного института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) [26] приведено определение пиковой мощности как высшей точки значения мощности волны, обычно возникающей при первом выбросе (см. рисунок 1.4). Резкие скачки уровня мощности (выбросы) могут появляться по разным причинам и иметь различную амплитуду. Например, наряду с выбросами переднего фронта каждого радиоимпульса, возможно существенное увеличение мощности из-за разового стороннего воздействия. При усреднении всех максимальных значений за несколько периодов максимальный уровень мощности останется неизвестным, однако он может быть критическим при подключении чувствительной аппаратуры. На практике современные измерители пиковой мощности отображают форму огибающей сигнала, по которой можно определить пиковую и импульсную мощности, а также оценить временные характеристики, например, время нарастания и спада импульсов (см. рисунок 1.5).

Рисунок 1.5- Отображение огибающей сигнала на измерителе мощности

компании ВоопЮп [27]

Ввиду неопределённости при использовании усреднения, далее под термином пиковая мощность будем иметь в виду наибольшее значение мощности сигнала, зарегистрированное прибором за время измерений.

1.3 Технические характеристики ваттметров

Как и любые приборы, СВЧ ваттметры характеризуются прежде всего техническими характеристиками. Рассмотрим основные из них, располагая их в порядке значимости для большинства применений.

Рабочий диапазон частот определяет полосу частот, в пределах которой выполняются заявленные технические требования. Как правило, они ограничиваются преобразователем мощности и типом применяемого фидера. В большинстве современных ваттметров предусмотрена защита от сигналов постоянного тока. Эту роль выполняют разделительные конденсаторы, включаемые перед чувствительным элементом. С уменьшением частоты реактивное сопротивление конденсатора увеличивается, что ограничивает нижнюю границу частоты прибора.

Верхняя частота ограничивается применяемым типом фидера и реже первичным преобразователем. Так, например, верхняя частота диодных детекторов ограничена значением ёмкости барьера диода, при этом нередко диоды с граничной частой более 40 ГГц применяются для приборов с верхней частотой 6, 18 и 26 ГГц.

Для преобразователей мощности важным параметром является неравномерность частотной характеристики. Она характеризует изменение

измеряемого низкочастотного параметра на разных частотах при фиксированной мощности входного воздействия. В соответствии с государственным стандартом [23] предусмотрены частотные коэффициенты для коррекции показаний ваттметров СВЧ на разных частотах [28] (подробные сведения по ним представлены далее).

Общая тенденция развития ваттметров СВЧ за последние десятилетия - это увеличение диапазона рабочих частот. С одной стороны - освоение более высоких частот с разделением частотных диапазонов и обеспечение работы с сигналами КВЧ диапазона, с другой стороны - обеспечение максимально широкой полосы рабочих частот.

Развитие микроэлектроники напрямую повлияло на совершенствование измерителей мощности. Применение в первичных преобразователях интегрированных схем способствовало существенному увеличению частотного диапазона ваттметров, а также улучшению технических характеристик. Прежде всего, при интеграции цепей уменьшаются размеры компонентов и расстояния между ними, что увеличивает диапазон частот, при которых компоненты можно считать сосредоточенными.

Большинство современных ваттметров на основе диодных детекторов производятся с применением гибридных или монолитных интегральных схем [1622], активно развивается направление интеграции цепей с применением тепловых преобразователей [29-40]. На основе вышесказанного следует вывод: достижения микроэлектронной техники могут активно использоваться при разработке современных ваттметров СВЧ с целью увеличения частотного диапазона и улучшения технических характеристик.

Динамический диапазон ваттметра определяет допустимые уровни мощности входного сигнала. Выражается обычно в дБ. Большинство измерителей мощности, произведённых до 80-х годов, имели динамический диапазон 30—40 дБ, однако диапазон измеряемых мощностей уже тогда составлял более 140 дБ [9]. Диапазон измеряемых мощностей современных ваттметров достигает 90 дБ, а

иногда и более. Для увеличения диапазона измерений диодных детекторов применяют:

• включение нескольких каскадов детектирования [41—48];

• корректирующие цепи, усилители, делители мощности [44, 47];

• включение нескольких диодов последовательно; [47, 49, 50];

• цепи переключателей [48-53].

На примере диодных преобразователей перечисленные методы свидетельствуют о том, что расширение динамического диапазона - актуальная задача при разработке СВЧ ваттметров.

Входной импеданс. Мощность генератора или иного источника сигнала - это мощность, которую он способен передать в согласованную нагрузку. Поэтому измерители поглощаемой мощности должны быть эквивалентами согласованной нагрузке. Измерители проходящей мощности, включаемые в разрыв линии, не должны вносить рассогласование в идеальном случае, не должны вносить потери и иметь входной и выходной импеданс, равный волновому сопротивлению линии передачи. Увеличение возвратных потерь приводит к увеличению погрешности измерений. Типичное для современных измерителей мощности (ИМ) распределение составляющих общей погрешности измерений приведено на рисунке 1.6 [1].

Погрешность из-за рассогласования сенсора и источника сигнала Погрешность сенсора

Погрешность измерительного блока

Рисунок 1.6 - Основные погрешности измерителей мощности

Коэффициент отражения представляет собой отношение отраженной волны к падающей [54, 55] и может быть вычислен как

Р _ ^отр _ ZH — Z0 (1.5)

^пад Zh + Z0

На практике обычно измеряют коэффициент стоячей волны (КСВ) или возвратные потери

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Загородний, Андрей Сергеевич, 2014 год

Список литературы

1. Agilent Fundamentals of RF and Microwave Power Measurements. Application Note

1449-1 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.home.agilent.com, свободный (дата обращения 2.03.2014).

2. Carol, G. M. Technique of microwave measurements / G. M. Carol. - New York :

McGraw-Hill Book Co., 1947. - 939 p.

3. Техника измерений на сантиметровых волнах / Под общ. ред. Г. А. Ремеза. -

М. : Советское радио, 1949. - 438 с.

4. Hand, В. P. Direct Reading UHF Power Measurements / В. P. Hand // Hewlett-

Packard Journal. - 1950. - Vol. 1. - No.59.

5. Валитов, P. А. Радиоизмерения на сверхвысоких частотах / Р. А. Валитов, В. Н.

Сретенский. - М., 1951. - 394 с.

6. Гинзтон, Э. JI. Измерения на сантиметровых волнах / Э. JI. Гинзтон; под общ.

ред. Г. А. Ремеза. -М. : Изд-во иностранной литературы, 1960. - 620 с.

7. Данилин, А. А. Измерения в технике СВЧ : учебное пособие для вузов / А. А.

Данилин. - М. : Радиотехника, 2008. - 184 с.

8. Андронов, Е.В. Теоретический аппарат измерений на СВЧ / Е.В. Андронов, Г.Н.

Глазов // Методы измерений на СВЧ. Т.1. - Томск: ТМЛ-Пресс, 2010. -804 с.

9. Измерение мощности на СВЧ / М. И. Билько, А. К. Томашевский, П. П. Шаров,

Е. А. Баимуратов. - М. : Советское радио, 1976. - 168 с.

10. Fantom, A. Radio Frequency and Microwave Power Measurements / A. Fantom. -London, UK : Peter Peregrinus Ltd., 1990.

11. James, A. V., Sweet, L. O. Broad-band calorimeters for the measurement of low and medium level microwave power. II. Construction and performance / A. V. James, L. O. Sweet //IRE Trans.- 1958.-v.MTT-6.-№ 2.-p. 195-202.

12. Баймуратов, E. А., Селивановский, А. Д. Болометр. Авт. Свидетельство № 178526.-БИ, 1966, №3.

13. Кржимовский, В. И., Кржимовский, В. В. Образцовый болометрический измеритель мощности СВЧ на частотах до 3000 МГц / В. И. Кржимовский, В.

В. Кржимовский // Вопросы радиоэлектроники. Сер. VI. Радиоизмерительная техника. - 1962. - № 4.

14. Bryant, G. Н. Principles of microwave measurements / G. H. Bryant // IEE electrical measurement series. - UK : Peter Peregrines. - 1993. - Vol. 5.

15. Ивкин, П. В. Метод измерения проходящей мощности в многомодовых волноводах гальваномагнитными преобразователями: дис. ... канд. тех. наук : 05.12.07 / Ивкин Павел Витальевич. - Киев, 2003. - 138 с.

16. Agilent Power Meters and Power Sensors Selection Guide [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.home.agilent.com. свободный (дата обращения 2.03.2014).

17. Agilent Power Meters and Power Sensors. High performance solutions for peak and average power measurements [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.home.agilent.com. свободный (дата обращения 2.03.2014).

18. Fast. Accurate. USB-capable. Power sensors from Rohde & Schwarz [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.rohde-schwarz.com. свободный (дата обращения 2.03.2014).

19. Reliable. Powerful. Trusted. RF and Microwave Instruments. Product Brochure [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.anritsu.com. свободный (дата обращения 2.03.2014).

20. Измеритель мощности СВЧ МЗМ-18. Руководство по эксплуатации [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.micran.ru/productions/instrumentation/m3m/m3m-doc. свободный (дата обращения 2.08.2014).

21. Измерители параметров модуляции, мощности сигналов и КСВН [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://prist.ru/produces/pdf/mfp-8000.pdf (дата обращения 2.08.2014).

22. Старцев, А. В. Современные измерители мощности СВЧ / А. В. Старцев // Вестник метролога. - 2011. - С. 24-25.

23. ГОСТ 13605-91 Ваттметры СВЧ. Технические требования. М. : Комитет стандартизации и метрологии СССР, 1991. - 17 с.

24. ГОСТ 8.417-2002 Межгосударственный стандарт. Государственная система обеспечения единства измерения. Единицы величин. - М.: Изд-во стандартов, 1980.-27 с.

25. Teppati, V., Ferrero, A., Sayed, М. Modern RF and microwave measurements techniques / V. Teppati, A. Ferrero, M. Sayed // Cambridge university press. -2013.-447 p.

26. IEEE STD 194-1977, "IEEE Standard Pulse Terms and Definitions," July 26,1977.

27. Principles of Power Measurement. A Primer on RF & Microwave Power Measurement [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.boonton.com/. свободный (дата обращения 2.03.2014).

28. Agilent Fundamentals of RF and Microwave Power Measurements (Part 3) Application Note 1449-3 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.home.agilent.com, свободный (дата обращения 2.03.2014).

29. Milanovic, V. et al. Thermoelectric power sensor for microwave applications by commercial CMOS fabrication / V. Milanovic // Electron Device Letters, IEEE. -1997. - T. 18. - №. 9. - P. 450-452.

30. Han, L., Huang, Q. A., Liao, X. P. A microwave power sensor based on GaAs MMIC technology / L. Han, Q. A. Huang, X. P. Liao // Journal of Micromechanics and Microengineering. - 2007. - T. 17. - №. 10. - P. 21-32.

31. Zhang, Z., Liao, X. P., Han, L. A coupling RF MEMS power sensor based on GaAs MMIC technology / Z. Zhang, X. P. Liao, L. Han // Sensors and Actuators A: physical. - 2010. - T. 160. - №. 1. - P. 42-47.

32. Clark, R. F. The microcalorimeter as a national standard, Proc. / R. F. Clark. - IEEE, 1986. -P.102-104.

33. Wang, D. В., Liao, X. P., Liu, T. A thermoelectric power sensor and its package based on MEMS technology / D. B. Wang, X. P. Liao, T. Liu // Journal of Microelectromechanical Systems. - 2012. - T. 21. -№. 1. - P. 121-131.

34. Maas, S. A. Nonlinear microwave and RF circuits // Artech House, 2003 - 582 p.

35. Malik, R. J et al. // Electron. Lett., - 1980. - V. 16. - № 22. - P. 836 - 838.

36. Lee, Т.Н., East, J. R., Chi C.-Y. et al. // IEEETrans. On Microwave Theory and Techniques. - 1994. - V.42. - №4. - P.742-749.

37. Сверхвысокочастотные низкобарьерные детекторные диоды на основе р-п-перехода / И. В. Юнусов, А. М. Ющенко, А. Ю. Плотникова, В. С. Арыков, А. С. Загородний // Изв. вузов. Физика. - 2012. - №9/2. - С. 294-297.

38. Schottky barrier video detectors. Hewlett-Packard application note № 923. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.home.agilent.com, свободный (дата обращения 7.06.2014).

39. Tong, L., Xiaoping, L., Debo, W. Sensitivity of MEMS microwave power sensor with the length of thermopile based on Fourier equivalent model / L. Tong, L. Xiaoping, W. Debo // Journal of Semiconductors. - 2011. - T. 32. - №. 7. - P. 74-79.

40. Zhang, Z., Liao, X. A three-channel thermoelectric RF MEMS power sensor for GaAs MMIC applications / Z. Zhang, X. Liao // Sensors and Actuators A: Physical. -2012.-T. 182.-P. 68-71.

41. Patent US 6291984 Bl; Sep. 18, 2001. Dual mode diode power sensor with square law and linear operating regions / Vincent W.C. Wong, Chris Turl, William W. Oldfield, Kenneth C. Harvey.

42. Patent US 4943764; Jul. 24, 1990. Wide dynamic range radio-frequency power sensor / Riley R.B., Szente P.A.

43. Patent US 6548999 B2; Apr. 15, 2003. RMS power sensor with 84 dB dynamic range / Wong V. C., Oldfield W.W., Harvey K.C.

44. Patent US 20100100340 Al; Apr. 22, 2010. Multi-Path Power Meter with Amplifier / Thomas Reichel, Toralf Bratfisch, Michael Katzer.

45. Patent US 6803754 B2; Oct. 12, 2004. Power Sensor / Toralf Bratfisch, Arnd Diestelhorst, Michael Katzer, Thomas Reichel.

46. Patent US 4873484; Oct. 10 1989. Extended range composite head power sensor with three circuit branches having a common mode / Stephen F. Adam.

47. Patent US 5204613; Apr. 20,1993. RF power sensor having improved linearity over greater dynamic range / Allen T.R., Cripps S.C.

48. Patent ЕР 1043594 B2; Apr. 5, 2006. True average wide dynamic range power sensor / Prabhu Ajay A.

49. Patent US 6242901 Bl; Jun. 5 2001. True average wide dynamic range microwave power sensor using diode stack attenuator-diode stack / Faick J.C., Ehlers E.R., Hogan R.J., Prabhu A.A.

50. Patent EP 1043592 Bl; Jul. 3 2003. True average wide dynamic range microwave power sensor using diode stack attenuator / Ehlers E.R., Faick J.C., Hogan R.J., Prabhu A.A.

51. Patent US 6407540 Bl; Jun. 18, 2002. Switched attenuator diode microwave power sensor / Ewan W. Shepherd.

52. Patent US 20080116878 Al; May 22, 2008. Power sensor with switched-in filter path / Dean B. Nicholson.

53. Patent US 20080143320 Al; Jun. 19, 2008. Power sensor with switched-in signal amplification path / Dean B. Nicholson.

54. Хибель, M. Основы векторного анализа цепей / М. Хибель.; пер. с англ. С.М. Смольского; под общ. ред. У. Филиппа - М. : Издательский дом МЭИ, 2009. - 500 с.

55. Ballo, D. Network analyzer basics - Hewlett-Packard Company, ID 5965-7917E, [Электронный ресурс] / D. Ballo. - 1998. - Режим доступа: http://www.agilent.com. свободный (дата обращения 2.03.2014).

56. Beatty, R. W., McPherson, A. C. Mismatch errors in microwave power measurements, Proc. / R. W. Beatty, A. C. McPherson. - IRE, 1953. - 41. - P. 11121119.

57. Impedance Matching Techniques for Mixers and Detectors. Application Note 963 -Hewlett-Packard Company [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.hpmemory.org/. свободный (дата обращения 2.03.2014).

58. U2000 Series USB Power Sensor Operating And Service Guide. Agilent Technologies [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.agilent.com. свободный (дата обращения 2.03.2014).

59. ADL5906: 10 MHz to 10 GHz 67 dB true power detector. Datasheet. Analog Devices Inc. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.analog.com/ (дата обращения 12.05.2014).

60. ADL5902: 50 MHz to 9 GHz 65 dB true power detector. Datasheet. Analog Devices Inc. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.analog.com/ (дата обращения 12.05.2014).

61. НМС611LP4. Logarithmic Detector Controller SMT, 0.001 -10.0 GHz. Datasheet. Hittite microwave corporation [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.hittite.com/ (дата обращения 12.05.2014).

62. LTC5582 - 40MHz to 10GHz RMS power detector with 57dB dynamic range. Datasheet. Linear Technology Corporation [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.linear.com/ (дата обращения 12.05.2014).

63. Patent US 2009/0315534 A1; Dec. 24,2009 Method for eliminating the need to zero and calibrate a power meter before use / Richard R. Hawkins, Jon R. Sigler.

64. Patent US 7830134 B2; Nov. 9,2010 Power meter with means to eliminate the need to zero and calibrating / Richard R. Hawkins, Jon R. Sigler.

65. ICoupler Products with isoPower Technology : signal and power transfer across isolation barrier using microtransformers. Analog Devices manual [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.analog.com/. свободный (дата обращения 14.05.2014).

66. Full/Low speed 5 kV USB digital isolator. Datasheet. Analog Devices Inc. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.analog.com/ (дата обращения 12.05.2014).

67. SMD/Block type EMI suppression filters EMIFIL. Murata catalog. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.murata.com/ (дата обращения 12.05.2014).

68. Загородний, А. С. Определение импульсной мощности сигналов СВЧ посредством измерителя средней мощности / А. С. Загородний, К. Н. Рощин, Н. Н. Воронин // Докл. ТУ СУР. - 2011. - № 2 (24). - С. 241-245.

69. Ющенко, А. Ю. Разработка и исследование элементной базы на гетероструктурах на основе соединений А3В5 для СВЧ модулей : дис. ... канд. тех. наук : 01.04.04 / Ющенко Алексей Юрьевич. - Томск, 2011. - 141 с.

70. HSCH-9161 GaAs detector diode datasheet. Keysight Technologies [Электронный ресурс]. - 2014. - Режим доступа: http://www.keysight.com/, свободный (дата обращения 10.07.2014).

71. Tejedor-Alvarez, L. A., Alonso, J. I., Gonzalez-Martin, J. An Ultrabroadband Microstrip Detector up to 40 GHz / L. A. Tejedor-Alvarez, J. I. Alonso, J. GonzalezMartin // Microwave Techniques. COMITE 2008. 14th Conference on. - IEEE, 2008.-P. 1-4.

72. Hrobak, M. et al. Planar zero bias Schottky diode detector operating in the E-and W-band / M. Hrobak // Microwave Conference (EuMC). - IEEE, 2013. - P. 179182.

73. Xie, L. et al. A W-band detector with high tangential signal sensitivity and voltage sensitivity / L. Xie // Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT), 2010 International Conference on. - IEEE, 2010. - P. 528-531.

74. Xu, K. et al. A broad W-band detector utilizing zero-bias direct detection circuitry / K. Xu // Computational Problem-Solving (ICCP), 2011 International Conference on. -IEEE, 2011.-P. 190-194.

75. ГОСТ 25529-1982 Государственный стандарт Союза ССР. Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 45 с.

76. ГОСТ 19656.13-1976 Государственный стандарт Союза ССР. Диоды полупроводниковые СВЧ детекторные. Метод измерения тангенциальной чувствительности. -М.: Изд-во стандартов, 1976. - 14 с.

77. Michael, В. S. SPICE: User's guide and References [Электронный ресурс] / В. S. Michael. - 2007. - 308 p. - Режим доступа:

http://www.freeda.org/doc/SPICE/spice.pdf, свободный (дата обращения 10.07.2014).

78. Загородний, А. С. Моделирование диодов с использованием SPICE-параметров / А. С. Загородний, А. В. Дроздов, М. И. Иванова // Радиоэлектроника, электроника и энергетика: девятнадцатая междунар. науч,-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 4 т. Т.1 М.: Издательский дом МЭИ, 2013.

79. Загородний, А. С., Воронин, И. И. Использование диодов Шотгки в детекторах мощности / А. С. Загородний, Н. И. Воронин // Научная сессия ТУСУР-2011: материалы всероссийской научно-технической конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск : В-Спектр, 2011. - Ч. 4. - С. 320-322.

80. Козлов, С. В., Загородний, А. С. К вопросу математического моделирования статического режима работы диода / С. В. Козлов, А. С. Загородний // Научная сессия ТУСУР-2012: материалы всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск: В-Спектр, 2012. - Ч. 1,-С. 243-245.

81. Дроздов, А. В., Загородний, А. С. Экстракция параметров SPICE моделей диодов / А. В. Дроздов, А. С. Загородний // Научная сессия ТУСУР-2012: материалы всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск: В-Спектр, 2012. -Ч. 1. - С. 226-229.

82. Корчагин, А. Ф. Разработка глобального метода экстракции статических Spice параметров микроэлектронных приборов на основе моделирования вольт-амперных характеристик: дис. ... канд. тех. наук : 05.27.01 / Корчагин Александр Федорович. - Великий Новгород, 2006. - 170 с.

83. Modeling and Application of Microwave Detector Diodes / A. S. Zagorodny, A. V. Drozdov, N. N. Voronin, I. V. Yunusov // Micro/Nanotechnologies and Electron Devices, 14th International Conference of Young Specialists on micro/ nanotechnologies and electron devices (EDM), Novosibirsk, 2013. - P. 96-99.

84. Монолитные интегральные схемы детекторов СВЧ мощности на основе GaAs-низкобарьерных диодов / И. В. Юнусов, А. С. Загородний, Н. Н. Воронин, В. А. Гущин, А. Ю. Плотникова // Изв. вузов. Физика. - 2013. - Т.56 №8/3. - С. 102-105.

85. Монолитные интегральные схемы детекторов мощности СВЧ сигнала на основе низкобарьерных диодов / А. С. Загородний, И. В. Юнусов, Н. Н. Воронин, В. А. Гущин, А. Ю. Плотникова // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА: материалы XII научно-технической конференции. - М., - 2013. С. 127-130.

86. Ultrawideband power detector GaAs MMIC's / A. S. Zagorodny, N. N. Voronin, I. V. Yunusov, V. A. Gushchin // Micro/Nanotechnologies and Electron Devices, 15th International Conference of Young Specialists on micro/nanotechnologies and electron devices (EDM), Novosibirsk, 2014. - P. 164-166.

87. МИС сверхширокополосных детекторов мощности с динамическим диапазоном 70 дБ / Н. Н. Воронин, А. С. Загородний, Г. Г. Гошин, И. В. Юнусов, В. А. Гущин // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (КрыМиКо' 2014): материалы 24-й международ, конф. - Севастополь, 2014.-С. 77-78.

88. Воронин, Н. Н., Загородний, А. С. Метод расширения области квадратичного детектирования диодных детекторов за счет использования нескольких ветвей детекторов / Н. Н. Воронин, А. С. Загородний // Доклады ТУ СУР. - 2011. -№2 (24).-С. 236-240.

89. Белоусов, К. С. Моделирование диодного детектора мощности сигналов СВЧ / К. С. Белоусов, А. В. Дроздов, А. С. Загородний // Научная сессия ТУСУР-2013: материалы всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых.-Томск: В-Спектр,2013.-Ч. 1.-С. 350-352.

90. ADL6010: fast responding, 45 dB range, 0.5 GHz to 43.5 GHz envelope detector. Datasheet. Analog Devices Inc [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.analog.com/ (дата обращения 12.05.2014).

91. Bagad, V.S. Microwave engineering - II / V. S. Bagad // Technical Publications. -2009.-216 p.

92. Everard J. Fundamentals of RF Circuit Design with Low Noise Oscillators / J. Everard. - USA: John Wiley & Sons, 2001. - 308 p.

93. Patent US 4 260 965; Apr. 7, 1981. Fixed microwave attenuator having mounting hole passing through alumina porcelain substrate / Kiichi Nakamura, Takashi Iwata.

94. Patent US 4 965 538; Oct. 23,1990. Microwave attenuator / Joseph J. Mickey.

95. Patent US 7 161 244 B2; Jan. 9, 2007. Microwave device for dissipating or attenuating power / Andre Fournier, Laurent Boillot.

96. Patent US 5 039 961; Aug.13, 1991. Coplanar attenuator element having tuning stubs / David R. Veteran.

97. Microwave microstrip attenuators for GaAs monolithic integrated circuits / A. S. Zagorodny, N. N. Voronin, I. V. Yunusov, G. G. Goshin, A. V. Fateev, A. Y. Popkov // Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM), 13th International Conference of Young Specialists on micro/nanotechnologies and electron devices (EDM), Novosibirsk, 2012. - P. 67-71.

98. Гупта, К. Машинное проектирование СВЧ устройств / К. Гупта, Р. Гардж, Р. Чадха. - М.: Радио и связь, 1987. - 432 с.

99. Pozar, D. М. Microwave engineering / D. М. Pozar. - John Wiley & Sons, 2009. -736 p.

100. Gupta, К. C., Ramesh, G., Rakesh, C. Computer-Aided Design of Microwave Circuits / К. C. Gupta, G. Ramesh, C. Rakesh. - USA: Artech House, Norwood, MA, 1981.-429 p.

101. Wadell, C. Brian. Transmission line design handbook / C. Brian Wadell. - USA: Artech House, Norwood, MA, 1991. - 467 p.

102. Hsiao-Tsung, Y., Tzu-Jin, Y., Sally, L. A Physical De-embedding Method for Silicon-based Device Applications. PIERS Online / Y. Hsiao-Tsung, Y. Tzu-Jin, L. Sally. - Vol.5.- 2009. - №4. - P. 301-305.

103. Свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы № 2014630032 «MD901» // Н. Н. Воронин, А. С. Загородний, В. А. Гущин, А. В. Дроздов, 2014.

104. Свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы № 2014630030 «MD903» // Н. Н. Воронин, А. С. Загородний, В. А. Гущин, И. В. Юнусов, 2014.

105. Свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы № 20146300104 «MD904» // Н. Н. Воронин, А. С. Загородний, В. А. Гущин, И. В. Юнусов, 2014.

106. Свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы № 20146300105 «MD905» // Н. Н. Воронин, А. С. Загородний, В. А. Гущин, И. В. Юнусов, 2014.

107. Fernandez, L. J. A capacitive RF power sensor based on MEMS technology dissertation to obtain the doctor's degree at the University of Twente I L. J. Fernandez. - 2005. - 194 p.

108. Cui, Y., Liao, X. Modeling and design of a capacitive microwave power sensor for X-band applications based on GaAs technology / Y. Cui, X. Liao // Journal of Micromechanics and Microengineering. - 2012. - T. 22. - №. 5. - P. 55-58.

109. Yi, Z., Liao, X. A capacitive power sensor based on the MEMS cantilever beam fabricated by GaAs MMIC technology IZ. Yi, X. Liao I I Journal of Micromechanics and Microengineering. - 2013. - T. 23. - №. 3. - P. 035001.

110. Сверхширокополосные детекторы проходящей мощности / А. С. Загородний, Н. Н. Воронин, Г. Г. Гошин, И. В. Юнусов, В. А. Гущин // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (КрыМиКо' 2014): материалы 24-й международ, конф. - Севастополь, 2014. - С. 87-88.

111. Patent US 20060197627 Al; Sep. 7, 2006. Low-loss directional bridge / Eric Ehlers.

112. Patent US 20060197626 Al; Sep. 7, 2006. Integrated directional bridge / Eric Ehlers, Craig Hutchinson, Richard Rhymes, Timothy Shirley, Bobby Wong.

113. 83036C Coaxial GaAs Directional Detector. Keysight Technologies data sheet. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.keysight.com/ (дата обращения 12.05.2014).

114. Свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы № 2014630031 «MD902» // Н. Н. Воронин, А. С. Загородний, В. А. Гущин, И. В. Юнусов, 2014.

Приложение А. Математическое исключение параметров цепей

Для измерения параметров устройств, с обеих сторон от которых включены контактные площадки, применяют различные метод исключения площадок и подводящих цепей. Для анализа параметров изготовленных аттенюаторов использовался метод исключения параметров цепей «L-2L» (англ.: L-2L de-embedding) [102]. Этот метод предусматривает наличие на подложке двух микрополосковых линий, длины которых соотносятся как 1/2 (рисунок А.1).

G

G

С

G

2L

Рисунок А. 1 - Вспомогательные элементы для исключения цепей

Элементы на рисунке А.1 - это контактные площадки для зондовых измерений, подключенные к микрополосковой линии с волновым сопротивлением 50 Ом. Площадки представляют собой копланарную линию малой длины. Метод исключения цепей основан на использовании матриц передачи (ABCD-матриц). Эти матрицы удобны тем, что при каскадном соединении устройств, составная полученная система может быть описана матрицей, равной произведению матриц передачи каждого устройства. В методе решается обратная задача: на основе измеренных матриц рассеяния устройств на рисунке А.1 рассчитываются их матрицы передачи, затем определяются матрицы контактных площадок и линий. По выражениям (А.1) и (А.2), приведенным в [9], можно выразить характеристики подводящей линии и контактных площадок в виде ABCD-матриц.

[Pad] • [Pad]=[ [L]'1 • [2L] • [L]"1 ]"1 (А.1)

[TLineMPad]"1 -[LHPad]"1, (A.2)

где Pad - ABCD-матрица, описывающая характеристики контактных площадок, L, 2L, TLine - ABCD-матрицы микрополосковых линий разной длины. Получив

характеристики подводящих линий и контактных площадок, можем исключить их из экспериментальных данных. ABCD-матрица исследуемого устройства определяется как

[DUT] = [TLineY • [PadY • [Measure^ • [Pad\Y х [iLme]1, (А-3)

где Measure - матрица измеряемого устройства.

На рисунке А.2 (а) приведён график измеренного значения модуля КО аттенюатора с ослаблением 3 дБ и модуля КО аттенюатора после математичского исключения параметров контактных площадок и подводящих линий. Наглядно видна значительная разница. Для аттенюаторов с другим ослаблением отличия также существенны. На рисунке А.2 (б) изображён график зависимости модуля КО контактных площадок и подводящих линий.

а б

Рисунок А.2 - Зависимость модуля коэффициента отражения от частоты: а -аттенюатора 3 дБ; б - контактных площадок и подводящих линий

Из графиков видно, что в СВЧ и КВЧ диапазонах контактные площадки и подводящие линии оказывают существенное влияние на КО микрополосковых устройств. Наибольший вклад в рассогласования вносят контактные площадки.

Приложение Б. Свидетельства о государственной регистрации топологий

интегральных схем

жтйтАШ фвджрашш

ш

ш

ш

г 1

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о юсударственнои peíиетрацин топологии интегральной микросхемы

№ 2014630032

MD901

Правообладлель Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" (RU)

Авторы. Воронин Николай Николаевич (RU), Загородний Андрей Сергеевич (RV), Гущин Владимир Александрович (RU), Дроздов Алексей Викторович (RU)

ЧаявкаЛ» 2013630187

Дата почтения 28 ноября 2013 Г.

Дата roc> lapci венной регистрации в Реест ре топологий интегральных микросхем 23 ЯНварЯ 2014 Л Д<па начала срока 1ейс1вня исключительною права

23 января 2014 г.

Р\ ишнкипе ib ФсчН'рашюй t а ж бы по иптеиекппашной со&тьсшюипи

Ь II I UMOttOh

■gS &

т а

й

Й

ш

за w

т

и

ТОеижМШАШ ФВДЖРАЗРШ

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о государственной регистрации тоно.югии интегральной микросхемы

№ 2014630031

МШ902

11рлвоо6 ылагс т Закрытое акционерное общество "Научио-нрошводственная фирма "Микран" (Я1!)

Лвюры Воронин Николай Николаевич (Я11), Загородний Андрей Сергеевич (ЯЧ), Гущин Владимир Александрович (ЯП), Юнусов Игорь Владимирович (ЯII)

Заявка Л» 2013630186

Дата поступления 28 Ноябри 2013 Г.

Д.иа г ос> ларе г венной решефлши в Реестре топокм ий

ингегр.ыьных микросхем 23 января 2014 Л Даш начала срока действия исключительного права

23 января 2014 г.

Р) ьоводитеи, Федеральной с /v ж бы по ипте иектушынт собственности

БII ('илитон

Шфш ттшштт^^штшшттттштш тш тштттттштш.

КООШЖ&ЕмЖ ШШУ^ПЖЯ

/ Я i

| ,лЛ

1

Ш й м ?д Ш «Й

13

""р*'У'

■щШ

Я

м

52

■ы

Й

í

е

Vx 1J ж я. ГЛД, 11/ J JA JL> J JL*

o ioc>j:ipciценном регистрации топологии tiiimральнои микросхемы

№ 2014630030

M 1)903

1 (рзмнхщы 11-.II.. Закрытое акционерное общество "Научно-протводствешшя фирма "Микрон " (RV)

Анюры Воронин Николай Николаевич (RII). Загородиий Андреи Сергеевич (RU), Гущин Владимир Александрович (RI ), Юнусов Игорь Владимирович (RL)

З.иичя >_• 2013630185

Дла |нчт>и «смми 28 ноябри 2013 I.

;Iju i• •¿\.u{vi»i:»i»iofl peíж, ipjuhh к (Vrvipi* iwiuviktl

HIlR'ip.UMIMX M»lkfHnAC4 23 января 2014 л

Дам Hj-ixt.i \p,'k.i леа^тш ж>_;и"!ШС ».ног» up.iлл

23 января 2014 л

Р%иичыЫпн »»> i/'ií'S/M >•■}•■>:• г м » Hit нишеl/сытtiih,'4>u ítfüt-Mf.tHtHKñia

Б11 ("f«i/i»,4{«i

jí.'

ai

M

tg ái Ш

я fít m yj. fs ss sí ш m r¿ ss и гл к- m s* s й ш sí & £ к-: ы $ '<£ s» s? 2