Взаимодействие многочастотных и шумовых сигналов в нелинейном режиме работы малошумящих усилителей СВЧ диапазона на НЕМТ транзисторах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, кандидат физико-математических наук Лопатин, Алексей Иванович

• Лопатин, Алексей Иванович
• кандидат физико-математических наук
• 2001

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Лопатин, Алексей Иванович

Список используемых сокращений.

Введение.

Глава 1. Моделирование усилителя СВЧ на НЕМТ транзисторе в нелинейном режиме.

1.1. Нелинейная модель НЕМТ транзистора.

1.2. Модель управления зарядом для НЕМТ транзистора.

1.3. Расчет нелинейной модели НЕМТ транзистора на основе конструктивных параметров.

1.4. Программа расчета параметров модели НЕМТ транзистора по конструктивным параметрам.

1.5. Расчет параметров модели по S-параметрам транзистора.

1.6. Модель СВЧ усилителя.

Выводы.

Глава 2. Исследование нелинейных шумовых характеристик твердотельных СВЧ усилителей на НЕМТ транзисторах.

2.1. Основные источники возникновения шумов в НЕМТ транзисторах.

2.2. Теоретический анализ нелинейного взаимодействия интенсивной сосредоточенной помехи с собственным шумом усилителя на НЕМТ транзисторе.

2.3. Анализ усиления сигнала на фоне внешних шумов в нелинейном режиме усилителя на НЕМТ транзисторе.

2.4. Изменение коэффициента шума входного усилителя на НЕМТ транзисторе в нелинейном режиме.

Выводы.

Глава 3. Моделирование усилителя на двухзатворном НЕМТ транзисторе.

3.1. Нелинейная модель двухзатворного НЕМТ транзистора.

3.2. Исследование нелинейных шумовых характеристик твердотельных СВЧ усилителей на двухзатворных НЕМТ транзисторах.

Выводы.

Глава 4. Оптимизация конструктивных параметров и режима работы НЕМТ транзисторов с целью улучшения характеристик помехозащищённости усилителя СВЧ.

4.1. Влияние напряжения смещения на затворе и стоке НЕМТ транзистора на характеристики электромагнитной совместимости МШУ.

4.2. Влияние электрофизических и геометрических параметров НЕМТ транзистора на характеристики электромагнитной совместимости МШУ.

4.3. Влияние электрофизических и геометрических параметров и режима работы двухзатворного НЕМТ транзистора на характеристики электромагнитной совместимости МШУ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Взаимодействие многочастотных и шумовых сигналов в нелинейном режиме работы малошумящих усилителей СВЧ диапазона на НЕМТ транзисторах»

Диссертационная работа посвящена исследованию и развитию методов анализа и синтеза входных устройств, построенных на базе транзисторов с высокой подвижностью электронов (НЕМТ транзисторов) [1-5] и применению данных методов для улучшения реальных характеристик помехозащищенности малошумящих усилителей (МШУ).

Актуальность темы

Исследования, проводимые в данной работе, неразрывно связаны с проблемами обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) и устойчивого функционирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в условиях помех [6-21]. Резкое усложнение электромагнитной обстановки (ЭМО) обусловлено непрерывным возрастанием общего числа радиоэлектронных средств (РЭС) и загруженностью освоенных диапазонов, что влечет за собой возрастание общего уровня электромагнитных помех. Если при этом учесть еще несовершенство технических характеристик РЭС и их сосредоточение на ограниченной территории, то проблема обеспечения электромагнитной совместимости становится особенно актуальной. Особый интерес данные исследования представляют для разработчиков радиоприемных устройств (РПУ), входящих в комплексы подвижных объектов (кораблей, самолетов) и функционирующих в наиболее сложных помеховых условиях.

В настоящее время широкое применение во входных каскадах РПУ находят гетероструктурные полевые транзисторы с селективным легированием (НЕМТ транзисторы). Они получают широкое распространение благодаря своим чрезвычайно малым собственным шумам в наземных и космических телекоммуникационных системах, радиотелескопах в астрономии, приемниках прямого спутникового вещания и навигационном оборудовании. Эти приборы могут использоваться во входных цепях малошумящих входных усилителей и генераторов СВЧ диапазона в полосе частот вплоть до 200 ГГц [22]. Отметим здесь усилитель, имеющий полосу 20-24 ГГц с усилением 18 дБ и коэффициентом шума 2.5 дБ. Подобные показатели являются одними из лучших в классе малошумящих усилителей.

Сюда следует отнести не только обычные однозатворные транзисторы, но и новый класс двухзатворных НЕМТ транзисторов. Наличие второго затвора существенно ослабляет обратную связь между стоком и первым затвором, что приводит к улучшению основных характеристик прибора, в частности, к повышению коэффициентов усиления и стабильности по сравнению с однозатворным НЕМТ транзистором. На полевом тетроде построены смесители, фазовращатели, малощумящие усилители [23-25] и другие устройства СВЧ диапазона. В широкополосных усилителях с регулируемым усилением [26] полевой тетрод является просто незаменимым элементом.

Исследованию НЕМТ транзисторов, их моделированию и расчету параметров моделей на сегодняшний день посвящено достаточно большое количество публикаций [27-37]. Однако в основном направленность работ связана с улучшением параметров этих транзисторов, обеспечивающих выполнение функции усиления слабого сигнала. Как показали проведенные исследования, критерии качества прохождения сигнала в нелинейном режиме усилителя на НЕМТ транзисторе зависят от конструктивных параметров и режима работы прибора. За счет их оптимизации может быть достигнуто значительное увеличение порога восприимчивости усилителя к помехам. Использование высоколинейного прибора в смесителе, усилителе и других устройствах приемопередающего тракта улучшает ЭМС характеристики устройства. Большое число публикаций, вышедших до настоящего времени и то видное место, которое занимают вопросы анализа и изучения исследования усилителей на НЕМТ транзисторах в научных программах, подтверждает незавершённость существующих исследований. В особенности это относится к различного рода задачам нелинейного взаимодействия многочастотных и шумовых сигналов.

В число конструктивных параметров МШУ входят электрофизические и геометрические параметры НЕМТ транзисторов, которые в первую очередь определяют рабочие характеристики усилителя. На современном этапе моделирования транзистор представляется в виде эквивалентной схемы (ЭС) с сосредоточенными элементами, учитывающей нелинейные и шумовые свойства. Связь вход/выход усилительного каскада описывается функционалом рядов Вольтерра [3846]. Благодаря развитию вычислительной техники появилась возможность рассчитывать достаточно сложные модели транзистора, поэтому ставится задача не упрощения, а развития их точности представления. В работе проводится оптимизация конструктивных параметров НЕМТ транзистора с целью увеличения верхней границы динамического диапазона усилителя. Электрические режимы каскадов МШУ определяются напряжениями внешних источников питания, что позволяет использовать адаптивный выбор режима в зависимости от помеховой обстановки.

Таким образом, практическая потребность в решении перечисленных задач определяет актуальность тематики данной диссертации.

Целью работы является:

1. Разработка методики анализа влияния геометрических и электрофизических параметров НЕМТ транзистора, а также режима его работы по постоянному току на его нелинейные и шумовые свойства.

2. Оптимизация конструктивных параметров НЕМТ транзистора с целью повышения значений верхней границы динамического диапазона усилительного каскада по различным нелинейным эффектам.

3. Развитие методов анализа нелинейных явлений, возникающих при взаимодействии интенсивной помехи и шума в усилителе на НЕМТ транзисторе.

4. Расширение области применимости SPICE-совместимых программ для исследования нелинейных явлений во входных каскадах устройств на НЕМТ транзисторах.

Основные задачи диссертации вытекают непосредственно из ее целей:

- синтезировать модель однозатворного и двухзатворного НЕМТ транзисторов, позволяющую анализировать нелинейные и шумовые характеристики МШУ;

- выработать методики расчета параметров модели НЕМТ транзисторов, а также исследовать область их применения;

- оценить влияние паразитных элементов на нелинейные параметры модели НЕМТ транзисторов;

- исследовать влияние режима работы НЕМТ транзисторов на значения верхней границы динамического диапазона по различным нелинейным эффектам;

- исследовать влияние конструктивных параметров однозатворных и двухзатворных НЕМТ транзисторов на значение верхней границы линейности передаточной характеристики усилительного каскада и выбрать их оптимальные величины;

- проанализировать изменение условий устойчивости входного каскада МШУ при работе его в нелинейном многочастотном режиме, а также при оптимизации его электрического режима;

- проанализировать влияние интенсивности монохроматической помехи на величину составляющих спектральной плотности собственного шума усилителей на НЕМТ транзисторах;

- синтезировать модель НЕМТ транзистора для SPICE программы, разработать методику расчета параметров модели, и методику расчета нелинейных характеристик.

Научная новизна

В диссертационной работе разработана модель НЕМТ транзистора с расширенной областью применения и исследовано влияние его геометрических и электрофизических параметров, а также режима работы по постоянному току на многосигнальные характеристики усилительного каскада в нелинейном режиме. На этой основе проведена оптимизация конструктивных параметров и сформулированы рекомендации для разработки транзисторов и усилителей на их основе с улучшенными характеристиками электромагнитной совместимости. На основе рядов Вольтерра проанализирована устойчивость усилителя на НЕМТ транзисторе, как в рабочей полосе частот, так и вне неё в нелинейном режиме. Проведен теоретический расчет двухсигнального коэффициента шума усилителя на НЕМТ транзисторе. Показано, что подавление собственного шума в присутствии мощной помехи играет положительную роль в том смысле, что противодействует резкому возрастанию коэффициента шума.

Практическая ценность

Полученные в работе результаты определяют подход к выбору конструктивных параметров однозатворных и двухзатворных НЕМТ транзисторов для усилителей с улучшенными характеристиками помехозащищенности. На основании проведенных исследований разработаны компьютерные программы с удобным экранным интерфейсом и возможностью быстро получать, обрабатывать и систематизировать результаты. Пакеты программ рассчитаны как на использование в целях научного исследования, так и в учебном процессе. Они позволяют рассчитывать модель НЕМТ транзистора на основе как конструктивных, так и экспериментально измеренных малосигнальных S-параметров с учетом паразитных сопротивлений, и находят применение при расчёте характеристик электромагнитной совместимости входных усилителей на НЕМТ транзисторах. Кроме того, проведена адаптация SPICE программы для расчета характеристик электромагнитной совместимости устройств на НЕМТ транзисторах.

Полученные результаты используются в учебном процессе кафедры электроники ВГУ.

Состояние исследуемой проблемы

НЕМТ транзисторы получают широкое распространение благодаря своим высоким эксплутационным характеристикам. Они позволяют получать усиление в широкой полосе частот в СВЧ-диапазоне и способны работать на частоте 10 ГГц и более, при этом обладая низким уровнем собственных шумов [47,48]. К примеру, для полевых транзисторов с затвором Шотки минимальный коэффициент шума составляет 5.5 дБ на частоте 100 ГГц, в то время как для НЕМТ транзисторов он снижается до 2.5 дБ [49].

Применение НЕМТ транзисторов очень перспективно благодаря совместимости технологий в монолитных интегральных схемах (МИС), например в МИС приемопередающих модулей. Такие модули с малыми габаритами и массой, с высокой надежностью, малой стоимостью находят широкое применение в системах связи и радиолокации.

Основное направление разработчиков НЕМТ транзисторов касается улучшения их усилительных и шумовых свойств в малосигнальном режиме. И в этой области исследователи уже добились достаточно высоких результатов.

В настоящее время постоянное увеличение числа радиоэлектронных средств и их уплотнение приводит к возрастанию уровня шума в радиочастотном диапазоне. Это заставляет разработчиков радиоприемных и передающих устройств переходить к более высоким рабочим частотам и активно использовать СВЧ-диапазон. Однако даже в области СВЧ плотность радиоэлектронных средств и количество передаваемой информации постоянно повышается, особенно в условиях современных мегаполисов. В результате изменение уровня помех и полезного сигнала на входе радиоэлектронных устройств в обычных условиях может составлять 90-100 дБ. При работе же в экстремальной электромагнитной обстановке перепад уровней может превышать 100-160 дБ и более. Это относится и к области военного применения, но здесь проблема усугубляется еще и тем, что помехи могут создаваться противником преднамеренно, что еще более повышает требования к надежности радиоприемных устройств и их способности эффективно работать в условиях действия различных типов помех. Таким образом усложняющаяся электромагнитная обстановка требует повышенного внимания к восприимчивости к помехам отдельных радиоэлектронных средств [9,15,50].

Любое устройство нельзя считать качественным, если в отсутствии помех оно выполняет свое назначение и не выполняет при наличии помех даже допустимого уровня. Если изделие не удовлетворяет требованиям ЭМС, то остальные показатели качества могут потерять значение, поскольку изделие не сможет обеспечить прием полезного сигнала.

Заметим, что наиболее уязвимой частью РЭС являются входные цепи. Это связано с тем, что применение фильтров на входе РПУ наряду с увеличением реальной избирательности снижает чувствительность входного тракта приемника за счет потерь в самом фильтре, и зачастую делает невозможным прием слабых сигналов. С другой стороны, сильная помеха может вызвать блокирование входного МШУ. Поэтому в литературе значительная часть публикаций по теме посвящена моделированию входных цепей с целью повышения их помехозащищенности [11,15]. При этом наибольший интерес для исследователя представляют нелинейные усилительные элементы входной цепи, так как в первую очередь они формируют ее свойства. В качестве таких элементов широко используются полупроводниковые устройства, среди которых получают широкое распространение НЕМТ транзисторы.

Не случайно именно НЕМТ транзисторам и их моделированию посвящено большое число публикаций и монографий [51-55]. При этом упор в исследованиях как правило делается на повышение адекватности используемых моделей, расширении их области применения и учету всех возможных факторов, относящихся к конструктивным параметрам и технологии изготовления. При расчете моделей НЕМТ транзисторов все более широко используются достижения в области вычислительной техники и численных методов [56-58]. Такой подход имеет неоспоримые преимущества как для понимания физических процессов работы НЕМТ транзисторов, например, при моделировании методом Монте-Карло, так и для получения транзисторов с наилучшими характеристиками быстродействия, усилительными и шумовыми свойствами. Но при этом остаются слабо исследованные области. В частности, в литературе мало внимания уделено исследованию нелинейных свойств НЕМТ транзисторов, а также влиянию конструктивных параметров на характеристики электромагнитной совместимости, в какой-то мере определяемые видом нелинейной передаточной характеристики транзистора. Исследованию данной проблемы посвящена значительная часть представленной работы. В результате был намечен подход к выбору конструктивных параметров, а также режима работы для транзисторов с улучшенными характеристиками электромагнитной совместимости. Известно также, что в большинстве современных моделей НЕМТ транзисторов, претендующих на точность, присутствуют паразитные параметры, привносимые внешними электродами и чисто резистивными областями полупроводника [59-64]. В данной работе проводится учет этих элементов при расчете нелинейных характеристики усилительных каскадов на НЕМТ транзисторах.

Необходимо отметить и тот факт, что большая часть схемотехнических расчетов разработчиками производится сегодня на основе SPICE-совместимых программ, однако они непосредственно не предназначены для расчета нелинейных характеристик вида блокирования, интермодуляции и т.д., поэтому нами производилась соответствующая адаптация программы, включая построение нелинейной модели НЕМТ транзистора.

Таким образом, проведенный анализ теоретических и экспериментальных работ позволяет заключить следующее:

1. Для решения задач электромагнитной совместимости самостоятельный интерес представляет интерес нелинейные модели однозатворных и двухзатворных НЕМТ транзисторов.

2. Особое внимание при исследовании их моделей следует уделить поведению нелинейных характеристик усилительных каскадов на этих типах транзисторов.

3. При расчете нелинейных характеристик усилителей на НЕМТ транзисторах с учетом его шумовых свойств необходимо использовать такие его модели и методы анализа, которые позволили бы рассмотреть наиболее полным образом с единых позиций влияние мощной помехи на уровни полезного сигнала, собственного и внешнего шума в широкой полосе частот.

В первой главе диссертационной работы рассматриваются различные подходы к моделированию характеристик НЕМТ транзисторов. Несмотря на их разнообразие, все они, как правило, для нахождения зависимости концентрации электронов двумерного электронного газа в канале НЕМТ транзистора пользуются моделью управления зарядом. Предложен подход, который в рамках данной модели позволяет находить концентрацию электронов в зависимости от напряжения между каналом и верхней поверхностью транзистора. Данный подход применим к любым НЕМТ структурам, не требует использования больших вычислительных ресурсов и обладает большей точностью по сравнению с решением, основанном на аппроксимации треугольной потенциальной ямы с двумя квантованными энергетическими уровнями.

Необходимо отметить тот факт, что хотя рядом авторов и рассматривался вопрос о нелинейных моделях НЕМТ транзисторов, тем не менее, вопросу расчета ЭМС характеристик из геометрических и электрофизических параметров не уделено внимание. В работе предложена нелинейная модель НЕМТ транзистора, обладающая приемлемой точностью при значительном сокращении времени вычислений. Данная модель уточняет известные аналитические модели НЕМТ транзисторов и расширяет область их применения. Для нахождения параметров ЭС НЕМТ транзистора в работе была использована методика, в основе которой лежит предположение об одномерном характере переноса носителей заряда в полупроводнике. Подобные ограничения допустимы для планарных структур с длинами затворов не менее 0.5 мкм. В модели НЕМТ транзистора выделяют две области: область насыщения, где носители заряда в канале движутся с максимальной средней скоростью, равной скорости насыщения, и области, где средняя скорость носителей заряда еще не достигла скорости насыщения. Граница области насыщения находится из условия равенства токов.

Для проведения численного эксперимента с использованием данной методики разработана программа, моделирующая НЕМТ транзистор. Предложенная модель позволяет рассчитать зависимость параметров ЭС НЕМТ транзистора, его S-параметров и минимального коэффициента шума от геометрических и электрофизических параметров прибора, а также режима работы транзистора по постоянному току. Достоинством данной программы является возможность получения приближенного вида нелинейных параметров модели НЕМТ транзисторов без проведения экспериментов по измерению его S-параметров.

С другой стороны, если известны S-параметры НЕМТ транзистора, то на основе предложенной методики и программы, описанной в данной главе, могут быть рассчитаны параметры ЭС транзистора, как для его линейной, так и нелинейной моделей.

Полученные параметры ЭС НЕМТ транзистора затем используются для расчета различных нелинейных характеристик входных каскадов МШУ на НЕМТ транзисторах. Для этого был разработан пакет программ, позволяющих провести расчет характеристик блокирования, интермодуляции и передаточные характеристики схемы как в частотной, так и в амплитудной областях.

Во второй главе разрабатывается методика анализа нелинейного взаимодействия многочастотных и шумовых сигналов в СВЧ усилителе на НЕМТ транзисторе на основе функциональных рядов Вольтерра.

Дело в том, что в реальных условиях слабый сигнал усиливается на фоне шумов как внешних,, поступающих на вход усилителя вместе с сигналом, так и собственных, образующихся в транзисторе. В связи с этим необходимо иметь информацию не только о подавлении сигнала, но и об изменении шума. Подобные исследования проводились для лампы бегущей волны [65], электростатического усилителя [66] и усилителя на полевом транзисторе с затвором Шоттки [67]. В данной работе проводится анализ взаимодействия помехи и шумов в нелинейном режиме усилителя на НЕМТ транзисторе, с учетом его особенностей.

При анализе шумовые токи представляются случайным процессом, являющимся суперпозицией гармонических колебаний, амплитуда и фаза которых случайна. Это более общий случай модели, предложенной Релеем, для которой им получено известное распределение. В таком представлении реальный процесс в полосе До представляет собой суперпозицию п колебаний со случайными начальными фазами и средним квадратом амплитуд, равным G(o))-Аю/п.

Выведено соотношение для расчета изменения спектральной плотности собственного шума G(co) усилителя на НЕМТ транзисторе под действием помехи, мощность которой соответствует нелинейной области усиления. Это соотношение учитывает изменение составляющих спектральных плотностей всех источников собственных шумов в усилителе. Показано, что коэффициент изменения собственных шумов усилителя в нелинейном режиме не только зависит от коэффициентов изменения собственных шумов, но и от уровня вклада каждого шумового источника в собственный шум усилителя.

Проведён расчёт коэффициента изменения собственного шума МШУ на НЕМТ транзисторе при воздействии на его вход интенсивной помехи. Показано, что с увеличением мощности помехи происходит подавление собственного шума. При этом выявлено, что шум канала меняется слабо, остальные же источники шумов подавляются приблизительно одинаково. Также установлено, что помеха оказывает различное влияние на величину подавления собственного шума и усиливаемого сигнала. Существующее различие в подавлении приводит к изменению в нелинейном режиме коэффициента шума усилителя.

Для анализа выходного спектра шумов МШУ на НЕМТ транзисторе в полосе частот введены в рассмотрение его частотные свойства. Возможность учёта частотных свойств позволила проанализировать нелинейные явления в широкой полосе частот.

Далее в разделе проведён анализ нелинейного взаимодействия в твердотельном устройстве многочастотных и шумовых сигналов, создаваемых внешними источниками естественного или искусственного происхождения. В отличие "от собственных, шумы внешних источников имеют такой же механизм усиления, что и сигналы. Поэтому в нелинейном режиме изменение уровней сигнала и составляющих шума осуществляется в одинаковой степени. Однако наряду с изменением происходит и образование комбинационных составляющих второго, третьего и более высоких порядков, которое приводит к ухудшению выходного отношения сигнал/шум. В работе исследован вклад комбинационных спектров различного вида в общую шумовую картину. Установлено, что наибольшее влияние оказывают составляющие третьего порядка вила 2соп-сок (соп - частота помехи, шк - составляющая из спектра шума). При рассмотрении взаимодействия в полосе частот проанализированы зависимости входной мощности монохроматической помехи от её частоты для постоянной величины выходного уровня основных и комбинационных составляющих шума, приходящихся на частоту сигнала. Такого рода характеристики, определяющие частотную избирательность по известным нелинейным эффектам, принято использовать при решении задач ЭМС. Подобные характеристики позволяют выделить частотную область расстроек помехи относительно сигнала, при которых сказывается влияние комбинационного шума.

Мерой чувствительности приемной системы служит коэффициент шума, который для современного приемника определяется коэффициентом шума входного устройства. При определении ухудшения чувствительности приемника в условиях действия помех учитывалось только изменение коэффициента усиления [11]. Однако, как показали исследования, в усилителе на НЕМТ транзисторе под действием сильной помехи изменяется не только уровень полезного сигнала, но также и уровень выходных шумов. В работе приведена методика расчета ухудшения чувствительности, учитывающая этот эффект.

Третья глава диссертационной работы посвящена рассмотрению нового класса полевых транзисторов, являющихся непосредственным развитием НЕМТ транзисторов при добавлении еще одного затвора. Наличие дополнительного электрода принципиально меняет качество прибора. Повышается коэффициент усиления, устойчивость, равномерность полосы, улучшаются условия согласования. С появлением дополнительного электрода появляется возможность эффективного управления коэффициентом усиления и использования полевого тетрода в качестве активного управляющего устройства.

Для расчета нелинейных характеристик двухзатворных НЕМТ транзисторов предложена методика, основанная на использовании аналитической модели однозатворного транзистора, представленной в главе 1. Для этого двухзатворный НЕМТ транзистор представляется в виде каскодного соединения двух однозатворных транзисторов, дополненных набором перекрестных и паразитных сопротивлений и емкостей [26]. Дополнительным ограничением является предположение о линейности сопротивления между первой и второй частями транзистора R)2. Таким образом, использованный подход применим для планарных структур с длинами затворов не менее 0.5 мкм и расстояний между затворами не менее 0.4 мкм. По мере уменьшения расстояния между затворами, обеденные области под ними начнут влиять друг на друга и, кроме того, характер проводимости канала между затворами (сопротивление R12) будет отличаться от омического.

К достоинствам предлагаемого подхода можно отнести относительную простоту машинной реализации и достаточно высокую скорость расчета характеристик двухзатворного НЕМТ транзистора.

Однако написанная на базе этой модели программа не предназначена для расчетов сложных схемотехнических решений. В таком случае необходимо использовать одну из SPICE-совместимых программ. Наиболее распространенной из семейства SPICE программ является PSPICE. Основанный на ней и включающий множество дополнительных модулей пакет программ получил название Design Lab, с его помощью можно произвести не только расчет сложного схемотехнического решения, но и решить такие задачи проектирования, как учет монтажа схемы, разводку платы, выбрать оптимальное схемотехническое решение и рассчитать оптимальное размещение деталей на плате и т.д. Однако программа непосредственно не предназначена для расчета интересующих нас ЭМС характеристик, поэтому она требует соответствующей адаптации.

Для расчета ЭМС характеристик устройств на НЕМТ транзисторах SPICE-совместимой программой введена нелинейная модель прибора, и, рассмотрены вопросы, связанные с расчетом нелинейных характеристик.

Шумовая эквивалентная схема двухзатворного НЕМТ транзистора может быть представлена в виде двух последовательно соединенных НЕМТ транзисторов с учетом межтранзисторного сопротивления. Шумовые источники тока могут быть отнесены к первой и второй частям транзистора, а корреляцией между шумами обеих частей тетрода при условии согласования можно пренебречь.

Анализ нелинейного взаимодействия помехи и собственного шума усилителя на двухзатворном НЕМТ транзисторе показал, что шумы паразитных сопротивлений R3b уменьшаются также, как происходит подавление полезного сигнала, уровень же совместного шума первого затвора и канала уменьшается в меньшей степени. Шумы второй половины двухзатворного НЕМТ транзистора и сопротивления R|2 подавляются слабо.

В заключение показана возможность построения адаптивного к уровню входной помехи усилителя, путем изменения его рабочего режима. Выбор оптимального режима работы основан на совместном рассмотрении коэффициента блокирования и изменения избыточного коэффициента шума этого усилителя.

Четвертая глава диссертационной работы, на основе нелинейной шумовой модели МШУ на НЕМТ транзисторе, рассмотренной в главе 2, и разработанного метода анализа, посвящена вопросу обеспечения оптимального сочетания односигнальных и многосигнальных характеристик, позволяющего использовать потенциальные возможности усилителя в насыщенной электромагнитными помехами обстановке. Речь идёт об отыскании путей управления характеристиками МШУ в меняющейся ЭМО. Проведены теоретические исследования зависимостей коэффициента усиления, верхней границы динамического диапазона (ВГДД) по блокированию и коэффициента шума усилителя от смещающих напряжений на стоке и затворе НЕМТ транзистора, которые характеризуют режим работы МШУ. Было установлено, что при увеличении напряжения на стоке начинает возрастать уровень собственных шумов на выходе усилителя. Это указывает на нецелесообразность изменения смещающего напряжения на стоке. Уменьшение же напряжения на затворе приводит не только к увеличению ВГДД, но и уменьшению уровня собственных шумов МШУ при допустимом снижении коэффициента усиления. Совместный анализ расчётных кривых позволяет определить для каждого уровня помехи такое значение напряжения смещения на затворе, при котором достигается максимальное для данных условий отношение сигнал/шум. Экспериментальные результаты, приведённые в разделе, подтверждают эффективность предлагаемых способов оптимизации характеристик в соответствии с выбранным критерием качества путём изменения электрического режима работы МШУ. Показано, что верхняя граница динамического диапазона МШУ по критерию возрастания коэффициента шума на 1 дБ может быть увеличена на 4-8 дБ.

Проведенные исследования позволили рассчитать зависимость параметров ЭС, а также коэффициента усиления, коэффициента шума и верхней границы динамического диапазона по блокированию усилителя от конструктивных параметров НЕМТ транзистора. На этой основе была проведена оптимизация электрофизических и геометрических параметров для расширения динамического диапазона МШУ. Было показано, что динамический диапазон может быть расширен при наличии резерва по ухудшению усилительных и шумовых параметров транзистора, а также граничной частоты. Однако, значительный выигрыш в величине ДБЛ может быть получен при незначительном ухудшении основных параметров усилителя.

Аналогичный анализ был проведен и для усилителя на двухзатворном НЕМТ транзисторе. Была получена зависимость параметров его ЭС от напряжений на его затворах и стоке. Кроме того, были рассчитаны зависимости коэффициента усиления, коэффициента шума и ВГДД по линейности рассматриваемого усилителя от этих напряжений. Было установлено, что рост отрицательного напряжения на первом затворе в большей степени влияет на изменение коэффициента усиления МШУ, чем на втором затворе. В то же время, рост отрицательного напряжения на втором затворе оказывает большее влияние на изменение верхней границы динамического диапазона Дл, чем такое же изменение напряжения на первом затворе. Таким образом, одновременным изменением обоих напряжений можно достичь оптимального режима транзистора, соответствующего максимальному коэффициенту усиления и верхней границы динамического диапазона. Этот режим достигается при допустимом уменьшении напряжения на втором затворе и увеличении напряжения на первом. При увеличении напряжения на стоке двухзатворного НЕМТ транзистора происходит улучшение как характеристик линейности, так и усиления, однако значительно возрастает уровень собственных шумов транзистора.

В работе рассмотрено влияние изменения конструктивных параметров двухзатворного НЕМТ транзистора на изменение его характеристик. Установлено, что улучшить линейность усилителя на двухзатворном НЕМТ транзисторе можно, во-первых, выбором транзистора с большей шириной затвора, а во-вторых, оптимизацией (увеличением в пределах допустимого коэффициента шума) длины первого затвора.

Полученные результаты позволяют оценить результаты возможной оптимизации электрофизических и геометрических параметров двухзатворных НЕМТ транзисторов с целью улучшения характеристик ЭМС усилителей на их основе. При традиционной оптимизации по Кус, Бмин можно увеличить коэффициент усиления на 3 дБ при незначительном изменении коэффициента шума. Если же при оптимизации учесть изменение ВГДД по линейности, то возможно расширение ВГДД на 2 дБ при уменьшении коэффициента усиления на 1 дБ и незначительном увеличении коэффициента шума.

В заключение рассмотрено изменение устойчивости исследуемого МШУ на НЕМТ транзисторе при воздействии на его вход интенсивной помехи. Показано, что для^рабочей полосы частот этого усилителя его устойчивость не ухудшится в нелинейном режиме. Однако при этом появляются гармонические и комбинационные составляющие входного воздействия, которые могут вызвать внеполосное возбуждение усилителя. Поэтому, необходимо учитывать возможность неустойчивости работы усилителя на частотах этих составляющих.

С целью улучшения характеристик ЭМС усилителя, как показано в данной главе, возможно изменять режим его работы в зависимости от помеховой обстановки. Однако, при этом необходимо анализировать изменение его устойчивости. Поэтому, далее в этом разделе проводится анализ изменения устойчивости МШУ при изменении его электрического режима. Зная зависимости S-параметров транзистора от его напряжения смещения на затворе, получены зависимости коэффициента устойчивости транзистора и его областей неустойчивости от этих напряжений. Проведённые исследования этих зависимостей показывают, что устойчивость усилителя ухудшается при увеличении напряжения на стоке, или при уменьшении нбапряжения на затворе НЕМТ транзистора, что необходимо учитывать при проектировании МШУ с дальнейшей возможностью изменения его электрического режима.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты.

Основными положениями, выносимыми на защиту, являются:

- методика расчета нелинейных характеристик однозатворного и двухзатворного НЕМТ транзисторов на основе их конструктивных и электрофизических параметров;

- результаты анализа энергетических соотношений на выходе МШУ на НЕМТ транзисторе в присутствии собственного и внешнего шумов с учётом его частотных свойств;

- рекомендации по расширению динамического диапазона усилителя в зависимости от его электрического режима;

- результаты оптимизация электрофизических и конструктивных параметров НЕМТ транзисторов с целью улучшения нелинейных характеристик МШУ на их основе;

- результаты анализа устойчивости усилителя на НЕМТ транзисторе в нелинейном режиме.

- адаптация SPICE-совместимых программ для расчета ЭМС характеристик устройств на НЕМТ транзисторах;

Апробация работы. Основные материалы по всем разделам диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы микроэлектроники и твердотельной электроники" (г.Дивноморское, 1999,

2000); международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация и связь" (г. Воронеж, 1999, 2000, 2001); международной научно-технической конференции "Информационные технологии в моделировании и управлении" (г. С.- Петербург, 2000); межвузовской научно-практической конференции "Актуальные проблемы борьбы с преступностью в современных условиях" (г. Воронеж, 2000); Российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов" (г. С.-Петербург, 2000); международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии (г. С.- Петербург, 2001); научной сессии Воронежского государственного университета (г.Воронеж, 1999, 2000,

2001).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 18 печатных работах [77,78,80,86,87,98,99,113-115,124-126,129-133].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 119 страницах машинописного текста и 76 иллюстраций на 49 листах, списка литературы из 133 наименований на 15 листах. Объем диссертации составляет 183 страницы.

Заключение диссертации по теме «Радиофизика», Лопатин, Алексей Иванович

Выводы

1. Проведено теоретическое исследование влияния электрического режима работы МШУ на однозатворных и двухзатворных НЕМТ транзисторах по постоянному току при оптимизации их односигнальных, многосигнальных и шумовых характеристик.

2. Показано, что для исследуемого усилителя увеличение смещающего напряжения на стоке приводит к увеличению его динамического диапазона и коэффициента усиления, но при этом возрастают собственные шумы транзистора. Уменьшение же смещающего напряжения на затворе позволяет не только увеличить динамический диапазон МШУ, но и уменьшить уровень его собственных шумов при допустимом снижении коэффициента усиления.

Совместный анализ показал, что правильный выбор режима работы СВЧ усилителя на НЕМТ транзисторе в соответствии с уровнем помехи на входе может улучшить его характеристики помехозащищённости.

3. Исследовано поведение зависимостей коэффициента усиления, коэффициента шума, верхней границы динамического диапазона по линейности от конструктивных параметров однозатворных и двухзатворных НЕМТ транзисторов. Проведенные исследования позволяют синтезировать данные транзисторы с улучшенными параметрами электромагнитной совместимости. Проведена оптимизация конструктивных параметров для улучшения нелинейных свойств усилительного каскада на их основе.

4. Показано, что для усилителя на НЕМТ транзисторе в нелинейном режиме его устойчивость не ухудшится. Однако при этом появляются гармонические и комбинационные составляющие входного воздействия, которые могут вызвать внеполосное возбуждение усилителя.

5. Проведено теоретическое исследование влияния электрического режима работы МШУ на НЕМТ транзисторе на изменение его устойчивости. Показано, что для исследуемого усилителя при увеличении смещающего напряжения на стоке, или при уменьшении смещающего напряжения на затворе транзистора, устойчивость усилителя ухудшается. Это проявляется в уменьшении инвариантного коэффициента устойчивости и расширению областей неустойчивости.

Заключение

1. Разработана улучшенная модель НЕМТ транзистора, позволяющая с большей точностью проводить моделирование и анализировать усилительные, нелинейные и шумовые характеристики усилителей на их основе.

2. Разработаны методики расчета нелинейных и шумовых параметров модели на основе конструктивных параметров НЕМТ транзисторов, а также на основе экспериментально измеренных S-параметров с учетом паразитных элементов.

3. Обоснована необходимость учета зависимости параметров эквивалентной схемы НЕМТ транзистора одновременно от двух напряжений - затвора и стока. Показано, что предложенный подход позволяет рассчитать зависимость ВГДД по линейности усилителя от напряжения на стоке НЕМТ транзистора с большей точностью.

4. Проведена оптимизация конструктивных параметров НЕМТ транзисторов для малошумящих усилителей с улучшенными характеристиками электромагнитной совместимости

5. Разработана методика анализа взаимодействия собственных шумов и монохроматической помехи в усилителях на НЕМТ транзисторах, позволяющая исследовать физические процессы, происходящие в усилителе под действием монохроматической помехи. Проведен теоретический расчет двухсигнального коэффициента шума усилителя на НЕМТ транзисторе. Показано, что подавление собственного шума в присутствии мощной

168 помехи играет положительную роль в том смысле, что противодействует резкому возрастанию коэффициента шума.

6. Проведено теоретическое исследование влияния электрического режима работы МШУ на однозатворных и двухзатворных НЕМТ транзисторах по постоянному току при оптимизации их односигнальных, многосигнальных и шумовых характеристик.

7. Расширена область применимости современных схемотехнических SPICE-программ на анализ ЭМС характеристик устройств на НЕМТ транзисторах.

8. Показано, что для усилителя на НЕМТ транзисторе в нелинейном режиме его устойчивость не ухудшится. Однако при этом появляются гармонические и комбинационные составляющие входного воздействия, которые могут вызвать внеполосное возбуждение усилителя. Кроме того, проведено теоретическое исследование влияния электрического режима работы МШУ на НЕМТ транзисторе на изменение его устойчивости.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Лопатин, Алексей Иванович, 2001 год

1. Шур М. Современные приборы на основе арсенида галлия: Пер. с англ.- М.: Мир, 1991,- 632 с.

2. Пожела Ю., Юцене В. Физика сверхбыстродействующих транзисторов.- Вильнюс, Мокслас, 1985.- 112 с.

3. HEMTs and HBTs:devices, fabrication and circuits: Ксерокопия/ Ed. F.Ali, A.Gupta. -Boston; London: Artech House, 1991.- 37 lp.

4. Pseudomorphic HEMT technology and applications: Proc.of the NATO Advanced study inst. on pseudomorphic HEMT technology and applications, Erice, Sicily, Italy, July 14-25, 1994/ Ed. R.L.Ross et al. -Dordrecht et al.: Kluwer, 1996. -350 p.

5. Пожела Ю. К. Физика быстродействующих транзисторов: Монография.- Вильнюс: Моноклас, 1989.- 264 с.

6. Владимиров В.И., Докторов А.Л., Елизаров Ф.В. и др. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем/ Под ред.Н.М.Царькова.- М.: Радио и связь, 1985. 272с.

7. Бабанов Ю.Н., Силин А.В. Проблема взаимных помех при совместной работе радиосистем. Учебн. пособие,- ГГУД975.

8. Голубев В.Н. Эффективная избирательность радиоприёмных устройств. М.: Связь, 1978.- 144с.

9. Князев А. Д. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 1984. - 336с.

10. Грибов Э.Б. Нелинейные явления в приёмопередающем тракте аппаратуры связи на транзисторах.- М.: Связь, 1971. 264с.

11. Бокк О. Ф., Грибов Э.Б., Чернолихоеа В.П. Динамический диапазон транзисторных каскадов радиоприёмных устройств// Радиотехника,- 1974.- т.29, N 6.- с.65-70.

12. Алгазинов Э.К., Мноян В. И. Входные усилители СВЧ в свете требований электромагнитной совместимости// Радиотехника.- 1985.- N 8,-с. 3-13.

13. Хотунцев Ю.Л. Интермодуляционные искажения в приёмных и передающих СВЧ полупроводниковых устройствах// Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 1983. - т.26.- N 10. - С.28-38.

14. Петровский В.И., Седельников Ю.Е. ЭМС радиоэлектронных средств.- М.: Радио и связь, 1986. 216с.

15. Защита от радиопомех/ Под ред. Максимова М.В. М.: Сов. радио, 1976. - 496с.

16. Голубев ВН. Оптимизация главного тракта приема радиоприемного устройства. М.: Радио и связь, 1982. - 144с

17. Бобрешов А.М. Оптимизация СВЧ усилителей в условиях действия помех.- В кн.: Проблемы электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. Всесоюзное научно-техническое совещание.-М.: Радио и связь, 1982.- с.73.

18. Алгазинов Э.К., Аверина Л.И., Бобрешов A.M. Влияние помех на шумовые параметры входных транзисторных каскадов приёмников СВЧ// Сб.трудов конф. "Направления развития систем и средств радиосвязи" Воронеж - 1996.- с. 1163-1165.

19. Crosmun A.M., Maas S.A. Minimization of intermodulation distortion in GaAs MESFET small-signal amplifiers// IEEE Trans, on Microwave Theory and Tech. 1989. - v.37.- N 9. - P. 1411-1417.

20. Волков Е.А., Говорухин Д.Н. Устранение эффекта блокирования в каскадах радиоприемных устройств при минимизации их интермодуляционных искажений// Радиотехника. 1990. - № 4. - С. 27 - 31.

21. Малевич И.Ю. Проектирование высоколинейных усилительных трактов с последовательной структурой// Радиотехника. -1999. -№1.- с. 91-93.

22. Edgar D. L., Cameron N. L., McLelland H. Metamorphic GaAs HEMTs with fT. of 200 GHz// Electron. Lett.-1999.- v.35.- N 13, P. 11141115.

23. Tanimoto T. Single-supply-voltage operation HEMTs// Semiconductor World.- 1997.- v. 16,-№. 12,-P. 106-110.

24. Schefer M., Meier H.-P., Klepser B.-U., et. al Integrated coplanar mm-wave amplifier with gain control using a dual-gate InP HEMT// IEEE Trans, on MTT.- 1996,- v. 44,- №12,.- P. 2379-2383.

25. Tanimoto Т., Ohbu I., Kawai A., Tanaka S., et. al. Single-Voltage Supply Highly Efficient E/D Dual-Gate Pseudomorphic Double-Hetero HEMTs with Platinum Buried Gates// IEEE Transaction on Electron Devices.- 1998.- v. 46.-№6,-P. 1176-1182.

26. Егудин А.Б., Еленский В.Г., Чкалова О.В. СВЧ полевые транзисторы с двумя затворами Шотки (полевые тетроды)// Зарубежная радиоэлектроника. 1982. - №.6. - с.80-94.

27. Муравьев В. В., Тамело А. А., Годун Г. А. СВЧ транзисторы на гетероструктурах//Известия ВУЗов. Радиоэлектоника.- 1990-N 1.- С.3-9.

28. Гаман В. И. Физика полупроводниковых приборов.- Томск: Изд-во Том. ун-та, 1989.- 336 с.

29. Муравьев В. В., Тамело А. А., Годун Г. А. Определение параметров СВЧ транзисторов на гетероструктурах// Известия ВУЗов Радиоэлектроника, 1991.- N 10.- с.79-80.

30. Калъфа А. А., Пашковский А. Б. Моделирование характеристик полевых транзисторов на гетероструктуре с селективным легированием.-Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ, 1988.- вып. 9 (413), с. 42-46.

31. Муравьев В. В., Тамело А. А., Годун Г. А. Сравнительный анализ моделей СВЧ транзисторов на гетероструктурах// Известия ВУЗов Радиоэлектроника, 1992.-N 10.- с.27-32.

32. Гарматин А. В., Калъфа А. А. Моделирование переноса электронов в гетероструктурах с селективным легированием// Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ, 1986,- вып. 5, с. 46-51.

33. Qu G., Parker А.Е. Modeling НЕМТ intermodulation distortion characteristics// Microelectronics Journal.- 2000.- v.31.- P. 493-496.

34. Nawaz M., GeokJ. Ng. A new CAD oriented charge conserving capacitance model for HEMTs// Microelectronic Engineering.- 1998,- v.43-44.-P. 619-626.

35. Song S.-H. and Kim D. M. A novel analytical model for short channel heterostructure field effect transistors// Solid-State Electronics, 1998 -Yol. 42, N4, P. 605-612.

36. Singh R. And Snowden С. H. A quasi- two- dimensional HEMT model for DC and Microwave Simulation// IEEE Trans, on Electron Devices. -1998,-v. 45, N. 6, P. 1165-1169.

37. Shirakawa K., Oikawa H, Shimura Т., et. al. An Approach to Determining an equivalent circuit for HEMT's// IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques.- 1995,- V.43.-N.3.- P. 499-503.

38. Богданович Б.М. Радиоприёмные устройства с большим динамическим диапазоном.- М.: Радио и связь, 1984,- 176с.

39. Богданович Б.М. Нелинейные искажения в приёмно-усилительных устройствах М.: Связь, 1980.- 280с.

40. Law C.L., Aitchison C.S. Prediction of wideband power performance of MESFET devices using the Volterra series representation// IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest, New York.- 1986.- P. 487-489.

41. Lambrianou G., Aitchison C.S. Power characterisation of a MESFET amplifier using small-signal measurements and Volterra Series// Int. Microwave Symp. Digest, N.Y.- 1985,- P. 409-412.

42. Gihnore R.J., Rosenbaum F.J. Modelling of nonlinear distortion in GaAs MESFETs// IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest, N.Y.- 1984,- P. 430-431.

43. Rhyne G.W., Steer M.B., Bates B.D. Analysis of nonlinear circuits driven by multi-tone signals using generalized power series// IEEE Int. Symp. Circuits System Digest.- 1987.- P. 903-906.

44. Steer M.B., Khan P. J., Tucker R.S. Relationship of Volterra series and generalized power series// Proc. IEEE.- 1983.- N 12.- P. 1453-1454.

45. Maas S.A. Analysis and optimization of nonlinear microwave circuits by Volterra series analysis// Microwave J.- 1990.- N 4.- P. 245-251.

46. Narayanan S. Transistor Distortion Analysis Using Volterra Series Representation//Bell Syst.Tech.J.- 1967.- v.46.- N 5.- P. 991-1024.

47. Comparini M. C., Feudale M., Suriani A. Applications of HEMT devices in space communication systems and equipment: a European perspective// Solid-State Electronics.- 1999.- v. 43,- P. 1577-1589.

48. Dickmann J., Berg PL. Ziegler V., et. al. MM-wave HEMT based circuits and their system applications// Solid-State Electronics.- 1999.-v. 43.- P. 1607-1612.

49. Mateos J., Gonzalez Т., Pardo D., et. al. Noise analysis of 0.1 мкт gate MESFETs and HEMTs// Solid-State Electron.- 1998.- v.42.- N 1,- P.79-85.

50. Бокк О.Ф. Предельные возможности линеаризации усилителей радиочастоты// Радиотехника. 1976. - т.31.- N6. - С.67-72.

51. Мокеров В. Г., Федоров Ю. В., ГукА. В. и др. Наноэлектронные СВЧ-транзисторы на основе гетероструктур соединений А3.В[5] с двумерным электронным газом// Зарубеж. радиоэлектрон. Успехи соврем, радиоэлектрон.- 1998 -N 8.- с. 40-61.

52. Kasemsuwan Varakorn, El Nokali Mahmoud A. A microwave model for high electron mobility transistors// IEEE Trans. Microwave Theory and Techn.-1997.- N 3,- v.45.- P. 420-427.

53. Chen Shen-Whan, Aina Olaleye, Li Weiqi, Phelps Lee, Lee Tim. An accurately scaled small-signal model for interdigitated power P-HEMT up to 50 GHz// IEEE Trans. Microwave Theory and Techn.- 1997.- N 5 , v.45.- P. 700703.

54. Miras A., Legros E. Very high-frequency small-signal equivalent circuit for short gate-length InP HEMT's// IEEE Trans. Microwave Theory and Techn.-1997.- N 7.- v.45.- P.1018-1026.

55. Loret D. Two dimensional numerical model for the High Electron Mobility Transistor// Solid- State Electronics.- 1987.- v. 30,- № 11.- P. 1197 -1203.

56. Shaw/a Т., Salmer G. and El-Sayed O. MODFET 2-D Hydrodynamic Energy Modeling: Optimization of Subquarter-Micron-Gate Structures// IEEE Trans, on Electron Devices, 1990.- v. 37.- №1.- P. 21-29.

57. Semiconductor Device Modelling. // Ed. by Snowden C. M.London, Berlin, Heidelberg, New York, Paris, Tokyo: Springer-Verlag, 1989.259 p.

58. Старосельский В.И. Статистические характеристики полевого транзистора с затвором Шотки на основе арсенида галлия// Микроэлектроника,-1982,-т. 11.- N.3.-с. 208-212.

59. Артеменко А.В. Математическая модель полевого транзистора с затвором Шотки на арсениде галлия// Полупроводниковые интегральные схемы памяти. Схемотехника и технология. / Сб. научн. тр. М.: МИЭТ, 1980.-с. 70-81.

60. Abdel Aziz M.,El-Sayed М.,El-Banna М. An analytical model for small signal parameters in HEMTs including the effect of source/drain extrinsic resistances// Solid-State Electronics.-1999,- v. 43,- P. 891 900.

61. Eskandarian A. Determination of the small-signal parameters of the AlGaAs/GaAs MODFET// IEEE Trans, on Electron Devices.- 1988,- v.35.-N11.-Pt. l.-P. 1793-1801.

62. Ando Y. and Itoh T. DC, small-signal, and noise modeling for two-dimensional electron gas field-effect transistors based on accurate charge control characteristics// IEEE Trans, on Electron Devices.- 1990.- v. 37.- № 1.- P. 67 -78.

63. Happy H., Bollaert S., Foure H., et. al. Numerical Analysis of Device Performance of Metamorphic InyAli.yAs/InxGaixAs (0.3< x <0.6) HEMT's on GaAs Substrate.- IEEE Trans. On Electron Devices.- 1998,- v. 45.-№ 10,- P. 2089 2095.

64. Алгазинов Э.К., Бобрешов A.M. Теоретический анализ усиления в ЛБВ многочастотного сигнала на фоне шумов// Изв. Вузов Радиоэлектроника. 1981. - N 12. - с. 3-9.

65. Алгазинов Э.К., Нестеренко Ю.Н., Будзинский Ю.А. Характеристики помехозащищенности входного электростатического усилителя// Эл. техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1986. Вып.9(393). -с. 17-23.

66. Алгазинов Э.К., Бобрешов A.M., Аверина Л.И. Изменение шумов в усилителе на полевом транзисторе в нелинейном режиме// Радиотехника и электроника. 1996. -том. 41. -N 11. — с» 1386-1389.

67. Дмитриев БД., Брунее А.И., Коротаев В.М. Анализ и расчёт СВЧ усилителей на ПТШ по нелинейным критериям// Известия ВУЗов. Радиоэлектроника.-1988.-31.- N 7.- с. 68-71.

68. Rhyne G. W., Steer MB. Simulation of intermodulation distortion in MESFET circuits with arbitrary frequency separation of tones// IEEE MTT-S Int.Microwave Symp. Digest, N.Y.- 1986.- P. 547-550.

69. Pucel R., Haus H., Statz H. Signal and Noise Properties of GaAs Microwave Field-effect Transistors// Advances in Electronics and Electron Physics.- 1975,- v.38.- P. 195-265.

70. Фролов А.В. Обобщённая модель СВЧ-транзистора с барьером Шотки.- В кн.: Нелинейные проблемы полупроводниковой электроники СВЧ. Межвуз.сб.научных трудов.- М.: МГПИ, 1986,- с. 55-73.

71. Sugeta Т., Ida М., Uchida М. Microwave Performance of GaAs-Schottky Barrier Gate FETs// Rev.Elect.Commun. Labor.- 1975,- v.23.- N 11-12,-P. 1182-1192.

72. Гарбер Г.З. Численное моделирование характеристик нелинейной эквивалентной схемы СВЧ-полевых транзисторов с субмикронным затвором Шотки на арсениде галлия// Микроэлектроника. -1990.- 19,-N4,-с. 392-399. „

73. Singh R., Snowden С. М. A charge-control НЕМТ model incorporating deep level effects// Solid- State Electronics.- 1999,- v. 43,- P. 473480.

74. Nawaz M. A simple analytical charge control model for double delta doped HEMTs// Solid- State Electronics.- 1999,- v.43.- P. 687-690.

75. Drury R. And Snowden С. M. A quasy-two-dimensional HEMT model for microwave CAD applications// IEEE Trans, on Electron Devices.-1995,- v. 42.- N 6.- P. 1026-1032.

76. Бобрешое A. M, Лопатин А. И. Численная модель управления зарядом для транзисторов с высокой подвижностью электронов// Сб. тр. междунар. н.-т. конф. "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники", Дивноморское - 1999, с. 139.

77. Бобрешое А. М., Лопатин А. И. Модель управления зарядом для НЕМТ транзистора// Известия ТРТУ,- 2000.- № 3,- с. 183 - 186.

78. Самарский А. А. Теория разностных схем.- М.: Наука, 1977,- 656с.

79. Бобрешое А. М., Лопатин А. И. Распределение электронов в двумерной потенциальной яме НЕМТ транзистора// Физика волновых процессов и радиотехнические системы.- 2000.- Т.З.- № 3-4.- с. 60-61.

80. Парлетт Б. Симметричная проблема собственных значений. Численные методы: Пер. с англ.- М.: Мир, 1993.- 384 с.

81. Кальфа А. А. Двумерный электронный газ в структуре металл-AlxGaixAs GaAs с селективным легированием,- ФТП.- 1986, т. 20, N 3, с. 468-471.

82. Волков В. А., Гродненский И. М. Двумерный электронный газ в гетеропереходе. Свойства и применение.- Микроэлектроника, 1982.- т. 11, вып. 3, с. 195-207.

83. Кальфа А. А. Характеристики гетероперехода в гетероструктуре с селективным легтрованием.- ФТП.- 1985.- т. 19.- вып. 6.- с. 1025-1029.

84. Shey A. J. And Ки W. Н. On the charge control of the two-dimensional electron gas for analytic modeling of HEMTs// IEEE Trans, on Electron Device Letters.- 1988.- v. 9.- P. 624-626.

85. Бобрешов А. М., Лопатин А. И. Нелинейная аналитическая модель НЕМТ транзистора.// Вестник ВИ МВД России.-2000.-№2(7).- с. 74 - 77.

86. Бобрешов А. М, Лопатин А. И. Моделирование нелинейных свойств НЕМТ- транзистора.// Тезисы докладов межвуз. науч.- практ. конференции "Актуальные проблемы борьбы с преступностью в современных условиях".- Воронеж.- 2000.- с. 172.

87. Rhyne G. W. And Steer М. В. Generalized power series analysis of intermodulation distortionin a MESFET amplifier: simulation and experiment. -IEEE Trans, on MTT.- 1987,-v.35.-№ 12.-P. 1248- 1255.

88. Епанешников А., Епанешников В. Программирование в среде DELPHY: Учебное пособие: В 4-х ч. -М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1998.

89. Kondoh Н. An accurate FET Modelling from measured S-parameters// IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest, New York.- 1986.- P. 377-380.

90. Реклейтис P., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике. М.: Мир, 1986,-280с.

91. Микроэлектронные устройства СВЧ / Под ред. Г.И.Веселова. -М.: Высшая школа, 1988,- 280с.

92. Шварц Н. 3. Линейные транзисторные усилители СВЧ.- М.: Сов. радио, 1980.- 368 с.

93. Фано Р. Теоретические ограничения полосы согласования произвольных импедансов: Пер. с англ./ Под ред. Г.И.Слободенюка.- М.: Сов.радио, 1965.- 120с.

94. Маттей Г.Л., Янг Л., Джонс Е.М. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи: Пер. с англ./ Под ред. Л.В.Алексеева и Ф.В.Кушнира.-М.: Связь, 1971,-200с.

95. Полевые транзисторы на арсениде галлия. Принципы работы и технология изготовления: Пер. с англ./ Под ред. Д.В.Ди Лоренцо, Д.Д.Канделуола.- М.: Радио и связь, 1988.- 496с.

96. Шварц Н.Э. Усилители СВЧ на полевых транзисторах. М.: Радио и связь, 1987.- 200с.

97. Алгазинов Э. К., Аверина Л. И., Лопатин А. И. Разработка программных средств для расчета ЭМС характеристик// Сб. трудов междунар. н. т. конф. "Радиолокация, навигация, связь",- Воронеж- 2000.т. З.-с. 1779- 1783.

98. Алгазинов Э. К., Аверина Л. И., Лопатин А. И. Пакет программ для расчета ЭМС характеристик// Сб. трудов междунар. н. т. конф." Информационные технологии в моделировании и управлении".- С.Петербург,- 2000, с. 34 - 36.

99. Алгазинов Э.К., Мноян В.И. Характеристики входного СВЧ-усилителя, влияющие на помехозащищённость приёмной системы// Электронная техника. С ер. Электроника СВЧ.- 1981.- Вып. 2(326).- с.3-7.

100. Ахманов С А., Дьяков Ю.Е., Чиркин А.С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. М.: Наука, 1981.- 640с.

101. Современная радиолокация/ Под.ред. Ю.В.Кобзарева.- М.: Советское радио, 1969.- 704с.

102. Epstein B.R., Perlow S., Rhodes D. Large-signal MESFET characterization using harmonic balance// IEEE Int. Microwave Symp. Digest, N.Y.- 1988.-P. 1045-1048.

103. Алгазинов Э.К., Китаев Ю.И. Исследование совместного усиления в ЛБВ монохроматического и шумового сигналов// Радиотехника и электроника.- 1972,- т. 17, N 10.- с.22-24.

104. Valois A. J., Robinson G. Y. Characterization of deep levels in modulation- doped AlGaAs/GaAs FET's// IEEE Electron Device Letters.-1983,- v. 4,-N10.= P. 360-362.

105. Danneville F., Dambrine G. And Cappy A. Noise Modeling in MESFET and HEMT mixers using a uniform noisy line model// IEEE Trans, on Electron Devices.- 1998,- v.45.- N 10.- P. 2207-2212.

106. Kaneshiro R. Т., Kocot C. P., Jaeger R. P. et. al. Anomalous nanosecond transient component in a GaAs MODFET technology// IEEE Electron Device Letters.- 1988.- v. 9.- N 5,- P. 250-252.

107. Van der Ziel A., Takagi K. Improvement in the tetrode FET noise figure by neutralization and tuning// IEEE J. of Solide-State Curcuits. -1969. -v.4.-N2.-P. 170-172.

108. Klepser B.-U. H., Bergamaschi C., Schefer M. et. al. Analytical Bias Dependent Noise Model for InP HEMT's.- IEEE Trans, on Electron Devices, 1995, v. 42, N11, P. 1882 1889.

109. Caddemi A. And Sannino M. Noise parameters of HEMTs: analysis of their properties from a circuit model approach// Compel- The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering.- 1996,-v. 15.-N3.-P. 47-57.

110. Ando Y., Cappy A., Maruhashi K, et. al. Noise Parameter Modeling for InP- based pseudomorphic HEMT's// IEEE Trans, on Electron Devices.-1997. v. 44,-N9.-P. 1367-1374.

111. Бобрешов А. М., Аверина Л. И., Лопатин А. И. Шумовые свойства усилителя на НЕМТ- транзисторе.// Сб. докл. 6 Российской н.-т. конф. "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов".- С.-Петербург.-2000, с. 300 304.

112. Бобрешов А. М., Аверина Л. И. Лопатин А. И. Моделирование малошумящего усилителя на НЕМТ- транзисторе// Вестник Воронежского университета. Серия: Физика. Математика.- 2001.- №1.- с. 9-22.

113. Кремер И.Я., Владимиров В.И., Карпухин В.И. Модулирующие помехи и приём радиосигналов.- М.: Сов.радио, 1978.- 480с.

114. Крейнгелъ Н. С. Шумовые параметры радиоприёмных устройств,- Л.: Энергия, 1969.- 168с.

115. Чистяков Н.Н. Радиоприёмные устройства.- М.: Сов. радио, 1978,- 275с.

116. Кукарин СВ. Электронные СВЧ приборы.- М.: Радио и связь, 1981.- 272с.

117. Уайт Д. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи: Пер. с англ./ Под ред. А.И.Сапгира. Комментарии А.Д.Князева.- М.: Сов. радио, 1977.- 348с.

118. Справочник по основам радиолокационной техники/ Под ред. Дружинина В.В.- М.: Воениздат, 1967.

119. Алгазинов Э.К., Бобрешов A.M. Коэффициент шума приёмника при наличии помех// Радиотехника.- 1980 N 6.- с. 35-36.

120. Волков Е.А. Анализ радиоприемных трактов во временной области// Радиотехника. 1990. - №5. - с. 19-21.

121. Бобрешов А. М., Аверина Л. И., Лопатин А. И. Исследование границы линейности МШУ на НЕМТ транзисторе в зависимости от режима его работы// Сб. трудов междунар. н. - т. конф. "Радиолокация, навигация, связь"- Воронеж- 2000.- т.З.- с. 1796 - 1800.

122. Бобрешов А. М., Лопатин А. И. Анализ ЭМС характеристик МШУ на НЕМТ транзисторах// Физика волновых процессов и радиотехнические системы.- 2000.- т.З,- № 2.- с. 76 - 78.

123. Лопатин А. И., Бобрешов А. М. Анализ динамического диапазона МШУ на НЕМТ транзисторах// Теория и техника радиосвязи.-2000,-№2,- с. 51-55.

124. Куликовский А.А. Устойчивость активных линейных цепей с полупроводниковыми приборами новых типов.- M.-JL: Госэнергоиздат, 1962,- 192с.

125. Алгазинов Э.К., Аверина Л.И., Бобрешов A.M. Определение S-параметров твердотельного прибора в нелинейном режиме работы// Изв. вузов. Радиоэлектроника. — 2000. — №6. — с. 33-36.

126. Бобрешов А. М., Аверина Л. И., Лопатин А. И. Влияние напряжений затвора и стока в модели НЕМТ транзистора на границу линейности МШУ // Известия ВУЗов. Электроника.- 2001.- №1.- с. 64 - 69.

127. Лопатин А. И. Моделирование нелинейных свойств усилителя на двухзатворном НЕМТ транзисторе// Труды молодых ученых ВГУ,-2000,-Вып. 2,-с. 87-91.

128. Алгазинов Э. К, Бобрешов А. М, Аверина Л. И., Лопатин А. И. Шумовые характеристики усилителя на НЕМТ- транзисторе в нелинейном режиме// Известия ВУЗов. Электроника.- 2001.- №2, с. 53 56.

129. Лопатин А. И., Бобрешов А. М., Аверина Л. И. Моделирование малошумящего усилителя на НЕМТ- транзисторе в нелинейном режиме его работы// Теория и техника радиосвязи.- 2001,- №1.- с. 51 55.183

130. Бобрешое А. М, Аверина Л. К, Лопатин А. И. Изменение шумов в усилителе на двухзатвором НЕМТ транзисторе в нелинейном режиме// Сб. трудов междунар. н. т. конф. "Радиолокация, навигация, связь",- Воронеж- 2001.- т.З.- с. 1796 - 1800.