Отчет по курсовой
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
(СПбГЭТУ «ЛЭТИ»)
ФАКУЛЬТЕТ ЭЛЕКТРОНИКИ (ФЭЛ)
КАФЕДРА Радиотехнической электроники
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине: ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТОЙ БАЗЫ
На тему: Проектирование микроволнового диодного смесителя
(указывается обобщенная тема)
Вариант № 1
Выполнил |
|
|
Оценка |
|
студент гр. № |
5207 |
|
Проверил |
Синёв А.Е. |
|
Иванов А.Д. |
|
|
(Ф И О) |
|
(Ф И О) |
|
Дата |
|
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2018 г.
ЗАДАНИЕ на курсовой проект
По дисциплине: ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТОЙ БАЗЫ
Вариант № 1
-
Частота сигнала, fC 1,32 ГГц
-
Промежуточная частота, fП 100 МГц
-
Частота гетеродина, fГ 1,22 ГГц
-
Направленный ответвитель: переходное ослабление -5 дБ направленность > -30 дБ
-
Мощность гетеродина до 20 дБм
-
Мощность входного сигнала до 10 дБм
-
Корпус SOT23
-
Материал диода Si
-
Диэлектрическая проницаемость, εr 9,8
-
Диэлектрическая проницаемость норм., εr norm 9,8
-
Тангенс угла диэлектрических потерь, tgδ ∙
Оглавление
1. Проектирование микрополоскового направленного ответвителя
Рисунок 1 - Элемент подложки
Рисунок 2 - Схема микрополоскового ответвителя
Рисунок - Частотные зависимости S-параметров ответвителя
Далее по полученной схеме проектируется топология, которую нужно вставить в симулятор электро-магнитной структуры.
Рисунок 4 - Топология ответвителя
Рисунок 5 - Зависимости S-параметров для ЭМ структуры
2. Проектирование диода
В программной среде Synopsys Sentaurus Device Editor создаётся модель структуры диода.
Параметры структуры:
Концентрация примеси в p+ эмиттере: Na = 1∙1019 см-3.
Концентрация примеси в n+ подложке: Nd = 1∙1019 см-3.
Концентрация примеси в n базе: Nd = 1∙1015 см-3.
При этом создаются гауссовы профили распределения примеси для переходов эмиттер-база и база-подложка.
Программа Sentaurus TCAD позволяет создавать различные структуры и исследовать их статические и динамические параметры.
В Sentaurus Structure Editor создается двумерная структура, а потом в командных файлах прописывается аксиальная симметрия.
Рисунок 6 – Топология и сетка диода
Рисунок 7 – ВАХ диода
Рисунок 8 – ВФХ диода
Рисунок 9 – Временные характеристики диода
Рисунок 10 - Прямая ветвь ВАХ диода в Orcad
Рисунок 11 - Обратная ветвь ВФХ диода в Orcad
Рисунок 12 - Переходная характеристика диода в Orcad ()
Полученные параметры модели диода:
Вставим эти параметры в диод, представленный в виде эквивалентной схемы, учитывающей паразитные емкости и индуктивности корпуса:
Рисунок 12 - Эквивалентная схема диода
3. Проектирование фильтра нижних частот
Для улучшения параметров смесителя на его выходе используется ФНЧ, настроенный на промежуточную частоту.
Рисунок 13 - Схема фильтра нижних частот
Рисунок 14 - S-параметры ФНЧ
4. Проектирование схемы смесителя
Далее создаётся схема смесителя на основе полученных ранее подсхем.
Рисунок 15 - Итоговая схема смесителя
Анализируя полученную схему, получаем зависимости потерь преобразования и спектра мощности.
Рисунок 16 - Потери преобразования с фильтром
Рисунок 17 - Потери преобразования без фильтра
Рисунок 18 - Спектр мощности с фильтром
Рисунок 19 - Спектр мощности без фильтра
Заключение
В ходе выполнения данной курсовой работы был спроектирован микроволновый диодный смеситель. Для создания полупроводниковой структуры диода использовалась программная среда Synopsys Device Editor. Затем в AWR были построены схемы отдельных составляющих диодного смесителя: эквивалентная схема диода, микрополосковый ответвитель, а также фильтр нижних частот. Полученные подсхемы были объединены в одну.
Средствами AWR осуществлялось моделирование полученной схемы на различных этапах её создания. Как видно из сопоставленных зависимостей микрополоскового ответвителя и созданной на его основе электромагнитной структуры, их S параметры несколько отличаются. Это вызвано необходимостью разбивать электромагнитную структуру на сетку для осуществления расчётов, при этом с уменьшением сеточного шага возможно получение более точных результатов, однако для этого требуется значительно больше вычислительной мощности и, соответственно, времени. В результате при моделировании схемы смесителя были получены потери преобразования, превышающие уровень -4.68 дБ.
Список использованных источников
-
Синев А.Е., Тупицын А.Д., Шевченко С. А. Проектирование микроволнового диодного смесителя: учебно-метод.. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2015. 64 с.
-
National Instruments: http://www.ni.com