Всем привет!

Разрабатываю СВЧ генератор на ЖИГ резонаторе. В качестве теории использую книги RF and Microwave Transistor Oscillator Design Андрея Гребенникова и THE DESIGN OF MODERN MICROWAVE OSCILLATORS FOR WIRELESS APPLICATIONS Ульриха Роде. Моделирование начал в ADS2009. Нашел там примеры по разработке YIG генераторов, все ясно. Но когда применил в схеме транзистор bfp620, bfp740 и подобные СВЧ с хорошими параметрами. Получил квазипериодические, хаотические и какие угодно другие колебания вместо того что нужно. А нужен генератор на 6GHz с приличным SNR и низкими нелинейными искажениями.

Схема генератора представляет собой емкостную трехточку, куда уж проще.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Результаты моделирования
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вместо 6GHz паразитная генерация на ~300МHz.

Посоветуйте что делать и как быть =) Всю дополнительную информацию, ВАХ транзисторов, потенциалы на базе и др. могу предоставить, если это нужно.

Вопрос первый: а ЖИГ обязателен? Я подразумеваю под этим замену на более технологичные генераторы типа КР.
Вопрос второй: у Вас есть технология ГИС, металлообработка пермаллоев и доступ к последним, а также намотка катушек?
Вопрос третий: а почему именно BFP620 и даже без "f"? Есть в корпусе поменьше.

Теперь по схеме. Выше 3-4 ГГц нужно делать схему так, чтобы был минимум блокировочных элементов - генерить, где попало, не будет. Здесь лучше ведёт себя схема с ОБ на земле и отрицательным источником в эмиттере.
Реально, связь с резонатором индуктивная, а я почему-то вижу емкостную.
Параметры резонаторов какие и где берёте?

Да, ЖИГ обязателен. Ничего другого у нас в универе нет и не будет ближайшие несколько веков.
Намотка катушек есть. Металлообработка есть. Доступ есть. Через университет есть доступ ко всему этому. Правда еще планируется пленки ЖИГа полировать чтобы они имели высокопараллельные грани. Этого нет, и может кто подскажет как достать технологию полировки до параллельного состояния...
Bfp620f(да, я забыл f) аналогично, потому что их есть много и ничего другого нет. Но в принципе могу купить и другие какие поменьше и получше. Да пусть хотя на этом хоть как то заработает.

Схему с общей базой пробовал, в моделирование тот же хаос и квазипериодика. Если брать более упрощенную модель транзитора, то уже получше. Параметры резонатора берем из эксперимента. На Agilent'е смотрим отражение прохождение, вычисляем добротность пленки.

Сферический конь в вакууме стартует и проигрывает..... В "синусоиде" ~300МГц видно примерно 5 периодов собственной генерации ЖИГа, что скорее всего говорит о том, что Вы задавили её резонансом своей трёхточки.
ЕМНИП транзистор в контуре ЖИГ-генератора должен быть лишь резонансным усилителем, а не активным элементом. Сразу предупреждаю, что в схемах ЖИГ-генераторов - не эксперт, просто кое-что в подсознании всплыло...

Это понятно, хотя про "5 периодов собственной генерации ЖИГа" не знаю. Там частота должна быть 6ГГц, 5 периодов относятся к 2ГГц. Скорее всего это что то нелинейное и по большей части с резонансом трёхточки связано. Вопрос в том как заставить работать "Oscillator Core" корректно. Пусть даже просто на LC контур идеальный.

Зачем трехточка для генератора на ЖИГ? Всегда был генератор с отрицательным сопротивлением. Посмотрите расчет генератора на диэлектрическом резонаторе (это для одной частоты) а потом "творчески переделайте" под полуоктавную перестройку. Литературу по-позже попытаюсь подсказать, сорри сейчас времени нет.

Был бы благодарен за литературу.

Нашел довольно неплохой мануал по этой теме. Design

Там как раз есть рассчет по схеме two port oscillators
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Как можно и в каких пакетах рассчитать параметры S11' S22' под конкретные модели транзисторов. И все таки не совсем понятно как они по этим параметрам определяют какими должны быть оптимальные значения индуктивности в базе, какими должны быть параметры микрополосковых линий и т.д.

Если по-быстрому, то начните с http://www.odyseus.nildram.co.uk/RFMicrowa...rcuits_Page.htm там где 2GHz Reflection Oscillator (VCO).
В общем виде методика проектирования ЖИГ генератора на сфере (кстати, я непонял ваши предидущие посты про шлифовку плоскостей, потому что если генератор не на сфере, а на ферритовых пленках, то там все совсем по-другому) похожа на проектирование генератора на диэлектрическом резонаторе. Только резонатор надо представить параметризируемой моделью и элемент связи с резонатором- тоже. Ну и еще ограничение- электронная схема не может быть очень близко к сфере- держатель мешать будет, поэтому всегда есть линия связи (полосок) между транзистором и сферой. И его длина обычно определяется механикой или магнитной системой, а не СВЧ требованиями. Т.е ее приходиться вводить в модель "как дано", по крайне мере по длине (шириной можно и поиграться).
По теории DRO неплохо найти "Kajfez, D. and Guillon, P., Dielectric Resonators, Artech House, 1986"

Может инструмент для козы: http://scholar.sun.ac.za/bitstream/handle/....pdf?sequence=1 и http://etd.fcla.edu/CF/CFE0002451/Subraman...y_200812_MS.pdf , во вложении - то, что Александр посоветовал, но 1998г., буквально вчера скачал - кое-что надо было, через пару дней удалю.
Еще ссылка http://www.engr.sjsu.edu/rkwok/projects/EE..._oscillator.pdf

Спасибо за литературу, изучаю.
Генератор я разрабатываю на резонаторе в виде ЖИГ пленки. Что именно по другому в разработке на ферритовых пленках?
Мы используем ферромагнитный резонанс, результаты наших пленок достаточно хорошие. Вот результаты измерений фазы и S11.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Сразу файл S-параметров подгружаете?
Полоса перестройки какая?
С плёнками не работал и как связь с ними огранизуется, не знаю. Если генератор узкополосный, то проще будет использовать резонатор на проход. Усилок можно и интегральный взять. Хоть тот же NBB-400. Тогда вообще можно на плате собрать и ГИС особо не нужен будет. Генерацию я вижу на 3 ГГц, по рисунку в начале. Параметры резонатора даны где-то там же. Ну и в чём проблема? В том, что генерит где надо?
Цель разработки какая, если не секрет? На плёнках на такие частоты, если не ошибаюсь, не забираются - добротность не та и паразиты лезут. Чаще со сферами работают, да и сразу широкополосные генераторы делать стараются, чтобы оправдать энергопотребление и габариты. Если полоса узкая, то стараются уйти на более технологичные генераторы.

Точно, если картинку увеличить, то видна точка между цифрами, значит период не ~3 нс, а ~0.3 нс - 3 ГГц. А чем снимали осциллограмму, стробоскопическим осциллографом? Или обычным цифровым в стробоскопическом режиме?

Поищите эту книжку:
Helszajn, J., YIG resonators and filters, New York: Wiley, 1985.
Она, правда, старенькая, но собрано много полезной информации и по ЖИГ-матириалам, и по генераторам. Это то, что должно быть под рукой, если ЖИГ-ами заниматься.


Какая у Вас Q выходит (и на других частотах, если можно)?


Вообще, в своё время было много R&D на тему ЖИГ-плёнок (одна из идей, как раз, была уменьшить зазор между полюсами магнита -- соответственно, снизить потребление, габариты...), но во что-то действительно путёвое это так и не материализовалось. Интересно, если что-то получится.

Это результаты моделирования в АДС.

Пока еще не научился подключать файл S-параметров... Полоса перестройки для пленки 900МГц - 6ГГц. Можно наверное и выше, если сделать зазор меньше и магнитное поле сильнее. Кстати, какие самый сильные магниты существуют в продаже? Мы используем Nd-Fe-B.

Генерации пока нет, как и самого генератора Пока есть только замученный макет
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Проблема в том, симуляция выдает генерацию не на ЖИГе, а на "паразитных" параметрах... Где вы увидели генерацию на 3 ГГц?

Цель разработки сделать генератор, резонатором будет являться ЖИГ пленка, но работать она будет не на ФМР, а на взаимодействии акустической волны, уходящей и резонирующей в подложке, и обменной...
Теоретически возможно достичь добротности 10⁵ - 10⁶ на частотах порядка 5-10ГГц.




Осциллограмы соответственно тоже пока нет, только симуляция.



Добротность в самых удачных экспериментах 1400 на частоте 3ГГц, на частоте 6ГГц добротность 2800. Для других частот аналогично, можно интерполировать. Ширина резонанса от частоты практически не меняется.

Пока изучаю Reflection Oscillator Design Tutorial и другую литературу. Отпишусь когда рассчитаю генератор по схеме с общей базой и получу вменяемые результаты от симулятора.

А это что с периодом 0,35 нс? http://electronix.ru/forum/uploads/monthly...97072_thumb.png

А это только на одной частоте возможно или в диапазоне? Может, пока с одним резонатором поэкспериментировать до достижения добротности, а потом генератор делать?

Это возможно в диапазоне частот, причем перестройка генератора будет дискретной... согласно резонансам в подложке. Экспериментов в с такими типами ЖИГ пленок уже проводились лет 20. Задача стоит в том, чтобы превратить теорию и эксперимент в реально существующий рабочий прибор.

Извиняюсь. Да на этом графике действительно генерация на 3ГГц. Откуда я там взял 300МГц, сам не понимаю. Там была 20ГГц составляющая, за счет которой фазовый портрет приобретает такой вид.

Проблема сейчас только в этой составляющей, и в том, чтобы подключить файл S-параметров пленки.

Спасибо всем за помощь, информации к размышлению и обучению у меня достаточно.

Меню "Data Items". Там кнопочки соответсвенно SnP файлам. Ну а дальше разобраться легко.

Спасибо, разобраться было легко.

Назрел вопрос. При расчете S-параметров транзистора с тем, чтобы определить можно ли на его основе сделать генератор я провел несколько симуляций.

1. Расчет S-параметров схемы с общим эммитером получил следующие результаты
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Коэффициент стабильность K меньше единицы, параметр S11 также не удовлетворяет условия отрицательного сопротивления (слишком мал).

Добавляя индуктивность мы получаем следующие результаты
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Коэффициент стабильности много меньше единицы, параметры S11,S22 позволяют говорит о том, что возможна генерация за счет отрицательного сопротивления транзисторной части схемы.

Однако, для включения транзистора по схеме с общей базой результаты моделирования не удовлетворяют условиям генерации.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Добавление индуктивности не приводит к увеличению параметров S11,S22
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Изменение тока и напряжения коллектор-эмиттер, ничего это не приводит к существенным изменениям.

Вопрос: Можно ли из вышесказанного сделать вывод, что данный транзистор не удастся использовать по данной схеме в качестве генераторного ядра.

Ну вообще-то тяжело генерить малосигнальному транзистору, если эмиттер по ВЧ нагружен на идеальные 50 ом (в смысле- 50 ом-не догма, для возбуждения генерации может понадобится совсем другая нагрузка). Ну или резонатор нарисовать какой-либо в эмиттере.

10 нГн много. Там 0,5-1 нГн хватит.

Можно и резонатор нарисовать и индуктивность поменьше сделать и нагрузку поменять. Скажем вот так
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

И опять не получить никого результата. Думаю перейти на AT-41400 транзистор.

Такие сейчас не найти.
А Вы уверены, что нога Ref является базой? Что-то мне подсказывает, что это эмиттер. Как правило, S-параметры транзистора при заданном режиме меряют по схеме с ОЭ.

Да, действительно "Common Emitter S-Parameters: Jul 2004". Спасибо!