Розвиток методів аналізу і принципів побудови активних пристроїв з високим коефіцієнтом корисної дії

6) розширено теорію побудови автогенераторів класу Е ВЧ і НВЧ діапазонів, побудовано повністю аналітичну теорію ВЧ автогенератора класу Е, обраховано НВЧ автогенератор класу Е з використанням зв'язаних ліній, вперше отримані співвідношення для смуги захоплення частоти при синхронізації автогенератора класу Е. Запропоновано методику побудови кільцевих автогенераторів класу Е високочастотного і мікрохвильового діапазонів;

7) запропоновано новий підхід до побудови вихідних узгоджувальних структур на основі вивчення процесів перетворення енергії у активних пристроях та розповсюдження електромагнітних хвиль у періодичних структурах. Його засновано на ідеї створення у вихідній структурі, що фільтрує, на основі ESB (electromagnetic stop band - що загороджують у смузі частот) не тільки потрібної амплітудно-частотної залежності коефіцієнту відбиття від частоти, але і такої залежності фази коефіцієнту відбиття від частоти, яка потрібна для роботи підсилювача з високим ККД;

8) розглянуто роботу підсилювача класу Е на резонансне навантаження, запропоновано новий підхід до побудови підсилювачів класу Е з розширеною смугою частот, який базується на ідеї створення такої форми годографу імпедансу, що навантажує транзистор, щоб у смузі частот більш ніж один раз реалізовувалися умови класу Е, побудовано теорію обрахунку елементів вихідної узгоджувальної ланки підсилювача для реалізації режиму з розширеною смугою частот;

9) запропоновано і обґрунтовано застосування методу конформних перетворень для аналізу напівпровідникових структур на прикладі біполярного транзистору з застосуванням методу макрочастинок, перетворення здійснюється від прямокутної до циліндричної структури, при цьому отримуються аналітичні співвідношення для статичних полів у такій структурі. Удосконалено метод швидкого розрахунку сил просторового заряду;

10) на основі точної теорії електродинамічних структур на комбінаціях ліній передачі розроблено алгоритми та програми розрахунку пасивних структур для мікрохвильових пристроїв, які дозволяють з потрібною точністю розраховувати амплітудно-частотні та фазові характеристики таких пристроїв. Сформульовано і вирішено краєві задачі для щілинних резонаторів в підкладці мікрострічкової лінії з урахуванням розподіленого зв'язку сусідніх резонаторів для періодичних структур, що фільтрують. Вперше побудовано алгоритм розрахунків періодичної послідовності зв'язаних щілинних резонаторів у мікрострічковій лінії на основі методу поперечного резонансу, отримано дисперсійні характеристики для хвиль в системі із зв'язаними щілинними резонаторами в підкладці мікрострічкової лінії і показано, що наявність частотного розділення двох гілок дисперсійної характеристики призводить до набуття високих значень загасання в смузі непропускання періодичної структури на таких резонаторах.

Результати дисертаційної роботи впроваджено і використовуються в ДП НДІ комплексної автоматизації (м. Донецьк), в ВАТ СКБ радіотехнічних пристроїв (м. Донецьк) і в Донецькому національному університеті, про що є відповідні акти про впровадження.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Крыжановский В.Г. Транзисторные усилители с высоким КПД / Крыжановский В.Г. - Донецк: Апекс, 2004.- 448 с.

2. Rudiakova A.N. Advanced Design Techniques for RF Power Amplifiers / Rudiakova A.N., Krizhanovski V.G. - Springer, 2006.- 146 р. ISBN 1-4020-4638-3.

3. Бондаренко Б.Н. Транзисторный усилитель СВЧ мощности с настройкой по второй гармонике / Бондаренко Б.Н., Крыжановский В.Г., Макаренко И.Б. // Радиотехника: Респ. межвед. н.-т. сб. - 1987. - Вып. 80.- С.128-132.

4. Крыжановский В.Г. Анализ волноводно-микрополоскового перехода методом обобщенных матриц рассеяния / Крыжановский В.Г., Рассохина Ю.В.// Изв. ВУЗов “Радиоэлектроника”.- 1996.- №2. - С. 57-63.

5. Крыжановский В.Г. Формирование форм коллекторного тока и напряжения в транзисторных усилителях СВЧ-мощности классов F и Н / Крыжановский В.Г., Шевченко И.Н.// Радиотехника: Всеукраинский межв. н.-т. сб.- Харьков.- 1998.- Вып. 106.- С.162-168.

6. Крыжановский В.Г. Влияние форм тока и напряжения коллектора на КПД транзисторного усилителя СВЧ-мощности класса F(H) с учетом параметрических эффектов / Крыжановский В.Г., Шевченко И.Н. // Радиотехника: Всеукраинский межв. н.-т. сб. - Харьков.- 1998.- Вып. 108.- С.81-88.

7. Крыжановский В.Г. Условия достижения максимального КПД в транзисторном СВЧ-усилителе мощности с нелинейным режимом работы / Крыжановский В.Г., Шевченко И.Н. // ФТВД.- 1998.- Т.8, №4.- С.137-140.

8. Крыжановский В.Г. Сравнение моделей биполярных транзисторов, применимых для моделирования транзисторных СВЧ-усилителей мощности / Крыжановский В.Г., Шевченко И.Н. // ФТВД.- 1999.- Т.9, №2.- С.117-120.

9. Крыжановский В.Г. Сравнительная характеристика моделей полевых транзисторов, применяемых для проектирования усилителей мощности СВЧ / Крыжановский В.Г., Рудякова А.Н. // ФТВД.- 1999.- Т.9, №4.- С.119-121.

10. Крыжановский В.Г. Эффект снижения постоянной составляющей в токе коллектора в транзисторном усилителе СВЧ мощности с полигармоническим режимом работы / Крыжановский В.Г., Шевченко И.Н.// Радиотехника: Всеукраинский межв. н.-т. сб.- Харьков.- 2000.- Вып. 113.- С.109-112.

11. Крыжановский В.Г. Транзисторные усилители с высоким КПД: общие условия реализации / Крыжановский В.Г., Рассохина Ю.В., Рудякова А.Н., Шевченко И.Н. // Технология и конструирование в электронной аппаратуре.-2000.- №5-6.- С.5-8.

12. Крыжановский В.Г. Влияние настройки входной согласующей цепи транзистора по второй гармонике на энергетические и усилительные свойства СВЧ усилителя мощности / Крыжановский В.Г., Шевченко И.Н.// Вісник Донецького університету, сер. А: Природничі науки, вып. 1. - Донецьк: ДонДУ.- 2000.- С. 84-88.

13. A.N. Rudiakova. Maximally Flat Waveform Operation of Class-F Power Amplifiers / A.N. Rudiakova and V.G. Krizhanovski // Radioengineering, Proc. Of Czech and Slovak Technical Univ. and Joint URSI Committee.- V. 10. № 1. - April 2001.- P.16-19.

14. Крыжановский В.Г. Микрополосковая линия передачи с инверсным трехслойным диэлектрическим заполнением в фильтрующих цепях / Крыжановский В.Г., Рассохина Ю.В. // Радиотехника и электроника.- 2001.- Т.46, №10.- С. 1206-1211.

15. Крыжановский В.Г. Методика проектирования и исследование усилителя класса Е / Крыжановский В.Г., Рудякова А.Н., Чернов Д.В.// Технология и конструирование в электронной аппаратуре.- 2001.- №4-5.- С.11-15.

16. Крыжановский В.Г. Методика разработки и характеристики автогенератора класса Е / Крыжановский В.Г., Рудякова А.Н., Чернов Д.В. // Технология и конструирование в электронной аппаратуре.- 2002.- №2.- С.9-12.

17. Крыжановский В.Г. Моделирование высокоэффективных усилителей мощности на биполярных транзисторах / Крыжановский В.Г., Рассохина Ю.В. Рудякова А.Н. Шевченко И.Н. // Изв. ВУЗов “Радиоэлектроника”.- 2002.- Т.45, №12.- С.61-70.

18. Рудякова А.Н. Анализ работы высокоэффективного СВЧ усилителя мощности на биполярном транзисторе / Рудякова А.Н., Рассохина Ю.В., Крыжановский В.Г. //Радиофизика и электроника.- Харьков: ИРЭ НАНУ.- 2002.- Т.7, №2.- С.373-378. Англомовна версія: Rudiakova A.N. Efficiency Microwave BJT Power Amplifier / Rudiakova A.N., Rassokhina Ju.V., Krizhanovski V.G.// Telecommunications and Radio Engineering.- V.65. № 1-5.- P.459-472. Begell House, i.n.c, ISSN 0040-2508.

19. Рудякова А.Н. Транзисторный усилитель мощности класса F на частотах, близких к граничной / Рудякова А.Н., Чугай А.А., Крыжановский В.Г.// Вестник Харьковского национального университета № 570, Серия «Радиофизика и электроника».- Выпуск 2'2002.- С. 83-84.

20. Крыжановский В.Г. Строгий анализ структур типа photonic bandgap с прямоугольными координатными границами / Крыжановский В.Г., Рассохина Ю.В., Рудякова А.Н. // Изв. ВУЗов “Радиоэлектроника”.- 2003.- Т.46, №12.- С.12-19.

21. Рудякова А.Н. Учет инерционных свойств транзистора в проектировании усилителя мощности класса F / Рудякова А.Н., Крыжановский В.Г. // Радиотехника: Всеукраинский межв. н.-т. сб.- Харьков.- Вып. 135.- 2003.- С.153-157.

22. Шевченко И.Н. Моделирование планарного транзистора в цилиндрической системе координат / Шевченко И.Н., Солонский Ю.Н, Крыжановский В.Г. //Вісник Донецького університету: Сер. А: Природничі науки.- 2003.- №1.- С. 206-213.

23. Шевченко И.Н. Техника быстрого суммирования дальнодействующих сил межчастичного взаимодействия в задаче N тел / Шевченко И.Н., Крыжановский В.Г. // Радиофизика и электроника.- Харьков: Ин-т радиофизики и электрон. НАНУ.- 2003.- Т.8, №3.-С. 410-419.

24. A.N. Rudiakova. Electromagnetic Stop-Band Network Improves Class F Amplifier Performance / A.N. Rudiakova and V.G. Krizhanovski // High Frequency Electronics, Summit Technical Media, LLC.(USA).- February 2005.- V.4, № 2.- P. 30, 32, 34, 35.

25. M.K. Kazimierczuk. Class-E MOSFET Tuned Power Oscillator Design Procedure / M.K.Kazimierczuk, V.G. Krizhanovski, Ju.V. Rassokhina, D.V. Chernov // IEEE Trans. On Circuits and Systems I. Regular Papers. June 2005.- V. 52, № 6.-P.1138-1147.

26. Крыжановский В.Г. СВЧ усилитель класса Е в микрополосковом исполнении / Крыжановский В.Г., Принцовский В.А. / Изв. ВУЗов “Радиоэлектроника”.- 2005.- Т.48, №1.-С.3-10.

27. M.K. Kazimierczuk. Injection-Locked Class-E Oscillator / M.K. Kazimierczuk, V.G. Krizhanovski, Ju.V. Rassokhina, D.V. Chernov // IEEE Trans. On Circuits and Systems I. Regular Papers.- June 2006. -V. 53, № 6.-P.1214-1222.

28. И Крыжановский В.Г. Исследование характеристик инвертора класса Е с регулированием выходной мощности изменением управляющей последовательности / Крыжановский В.Г., Чернов Д.В., Рассохина Ю.В. // Технічна електродинаміка: тем. випуск: Силова електроніка та енергоефективність. - Ч. 5. - 2006.- С. 70-74. ISSN 0204-3599. (по мат. СИЭ-2006).

29. Крыжановский В.Г. Усилитель класса Е, нагруженный на пьезопреобразователь / Крыжановский В.Г. // Радиотехника: Всеукраинский межв. н.-т. сб.- Харьков.- Вып. 145.- 2006.- С.40-47.

30. Крыжановский В.Г. Анализ волноводно-щелевой линии передачи с прямоугольной металло-диэлектрической вставкой в щели / Крыжановский В.Г., Рассохина Ю.В. // Изв. ВУЗов “Радиоэлектроника”.- 2006.- Т.49, №5.- С.72-80.

31. Крыжановский В.Г. Автогенератор класса Е в режиме синхронизации fsk сигналом / Крыжановский В.Г., Чернов Д.В., Рассохина Ю.В. // Радиотехника: Всеукраинский межв. н.-т. сб.- Харьков.- 2006.- Вып. 147.-С.92-98.

32. Крыжановский В.Г. Автогенератор класса Е СВЧ диапазона / Крыжановский В.Г., Принцовский В.А. // Изв. ВУЗов «Радиоэлектроника.- 2006.- Т.49, № 11.- С.43-51.

33. Krizhanovski V.G. Low-Voltage Electronic Ballast Based on Class E Oscillator / Krizhanovski V.G., Chernov D.V., Kazimierczuk M.K. // IEEE Transactions On Power Electronics.- May 2007.- V. 22, № 3.- P. 863-870.

34. Крыжановский В.Г. Двухчастотный усилитель с высоким кпд / Крыжановский В.Г.// Радиотехника: Всеукраинский межв. н.-т. сб.- Вып. 150.- 2007.-Харьков.-С.39-46.

35. Крыжановский В.Г. Рассеяние на четырехпортовом вертикальном переходе микрополосковая-щелевая линия передачи / Крыжановский В.Г., Рассохина Ю.В.// Изв. ВУЗов “Радиоэлектроника”.-2008.- Т.51, № №5.- С.54-65.

36. Rassokhina Yu.V. Periodic Structure on the Slot Resonators in Microstrip Transmission Line / Rassokhina Yu.V., Krizhanovski V.G. // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, July 2009.-Vol. 57, № 7.- P.1694-1699.

37. А.С. 1 539 869 СССР. Переключатель / Крыжановский В.Г., Асаинов Т.Р., Серый А.С. Опубл. 30.01.90. Бюл. № 4.-1990.

38. Патент 34942А Украина. Преобразователь импедансов (Перетворювач імпедансів)/ Крыжановский В.Г., Шевченко И.Н. Опрыщенко В.В. Заявка №99074195 от 20.07.99, класс Н01Р 5/18, бюл. №2 15.03.2001.

39. Декларационный патент 65418 Украина. Электронный балласт / Крыжановский В.Г., Рассохина Ю.В., Чернов Д.В. Опубл. 15.03.2004, бюл. №3. класс H05B 41/26, Н05В 37/02 (по заявке 2003087430, от 6.08.2003 г.).

40. Деклараційний патент на корисну модель 15633 Украина. Пристрій для вимірювання параметрів п'єзоелектричних перетворювачів / Крижановський В.Г., Чернов Д.В., Принцовський В.А., Омельченко О.О. МПК G01R 29/00. Заявл. 26.12.2005 р. Опубл. 17.07. 2006 р. Бюл. № 7.

41. Патент на корисну модель 20289 Україна. Підсилювач класу Е. / Крижановський В.Г., Принцовський В.А., Чернов Д.В. Зареєстровано 15.01.2007 р., бюл. №1. По заявці № 200608234 від 21.07.06 р.

42. Патент на корисну модель 23407 Україна. Надвисокочастотний підсилювач класу Е / Крижановський В.Г., Принцовський В.А. Бабко Д.В. Пожидаев И.А. Зареєстровано 25.05.2007, бюл. №7. По заявці №200613546 від 20.12.2006 р.

43. Патент на корисну модель 31002 Україна. Електронний баласт зі стабілізацією потужності / Крижановський В.Г., Чернов Д.В., Лошак В.Г. Від 25.03.08, бюл. №6, 2008 рік, по заяві №200711441 від 15.10.2007.

44. Крыжановский В.Г. Методика моделирования усилителей со взаимодействием на гармониках / Крыжановский В.Г., Роменский А.Э., Шевченко И.Н. // 6-я Крымская микроволновая конференция 16-19 сент. 1996 г.: материалы конференции.- 1996.- С. 346-350.

45. Крыжановский В.Г. Энергетические характеристики усилителя класса Е на биполярном транзисторе / Крыжановский В.Г., Рассохина Ю.В. // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: 10 международная Крымская конференция 11-15 сентября 2000 г.: материалы конференции.- Севастополь: СГТУ.- С. 135-136.

46. Крыжановский В.Г. Расчет фильтра гармоник на прямоугольных диэлектрических резонаторах в МПЛ / Крыжановский В.Г., Рассохина Ю.В. // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: 9 международная Крымская конференция 13-16 сентября 1999 г.: материалы конференции.- Севастополь: СГТУ. - C. 254-255.

47. Крыжановский В.Г. Условия достижения максимально плоских форм стоковых напряжений и тока в СВЧ-усилителе мощности класса F на GaAs MesFET / Крыжановский В.Г., Рудякова А.Н. // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии 13-16 сентября 1999 г.: 9 международная Крымская конференция: материалы конференции.- 1999.-Севастополь: СГТУ.- С. 91-92.

48. Rudiakova A.N. The Theory of Power Amplifiers with a Polyharmonic Operating. / Rudiakova A.N., Krizhanovski V.G. // MIKON-2000. XIII International Conference of Microwaves, Radar and Wireless Communication. Poland, Wroclaw, May 22-24, 2000.- Conference Proceedings.- V. 1.- P.105-108.

49. Rudiakova A.N. Driving Waveforms For Class-F Power Amplifiers / Rudiakova A.N., Krizhanovski V.G. // IEEE MTT-S Intern. Microwave Symp. Digest June 11 -16, 2000 Hynes Convention Center, Boston, Mass., V.1, P. 473-476.

50. Rudiakova A.N. Phase Tuning Approach For Polyharmonic Power Amplifiers / Rudiakova A.N., Krizhanovski V.G., Kazimierczuk M.K.// GAAS 2001 Proceedings: ISBN 0-86213-158-8 Copyrigrht GaAs 2001. Published by microwave engineering Europe, CMP Europe Ltd London UK E14 9NN (on CD).

51. Крыжановский В.Г. Высокоэффективные режимы работы усилителей СВЧ / Крыжановский В.Г., Рассохина Ю.В., Рудякова А.Н., Казимирчук М.К. // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: 11-я международная конференция Севастополь, 10-14 сентября 2001 г.: материалы конференции.- Севастополь: Вебер.- 2001.- С.105-107.

52. Chernov D.V. Class-E MOSFET low-voltage power oscillator / Chernov D.V., Kazimierczuk M.K., and Krizhanovski V.G. // Proceedings of IEEE International Symposium on Circuits and Systems.- Phoenix, AZ.- May 2002.-V. 5.- Р. 509-512.

53. Rudiakova A.N. Class-N High-Frequency Power Amplifier / Rudiakova A.N., Rassohina Yu.V., Kazimierczuk M.K., Krizhanovski V.G.// Proceedings of IEEE International Symposium on Circuits and Systems.- Phoenix, AZ.- May 2002.- V. 5, Р. 517-520.

54. Rudiakova A.N. High-Efficiency Microwave BJT Power Amplifier Simulation / Rudiakova A.N., Rassohina Yu.V., Kazimierczuk M.K., Krizhanovski V.G. // Proceedings of IEEE International Symposium on Circuits and Systems.- Phoenix, AZ.- May 2002. - V. 5.- P. 33 -36.

55. Rudiakova A.N. The photonic bandgap microstrip class-E amplifier / Rudiakova A.N., Rassohina Yu.V., Krizhanovski V.G. // 2002 International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory: Conference proceedings MMET*02. -V. 1.- P. 267-269.

56. Шевченко И.Н. Техника быстрого суммирования сил межчастичного взаимодействия в задаче N тел / Шевченко И.Н., Крыжановский В.Г. // XII международная конференция по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС`2003): Тезисы докладов: 30 июня-5 июля 2003, Владимир. Россия.- МАИ (ГТУ), Владимирский гос. унив.- Т.2.- С.671-672.

57. V.A. Printsovskii. Transmission-line microwave class-E amplifier / V.A. Printsovskii, V.G. Krizhanovski // MIKON-2004. XV International Conference of Microwaves, Radar and Wireless Communication. Poland, Warszawa, May 17-21, 2004: Conference Proceedings, V.1. - P.38-40.

58. A.N. Rudiakova. Fifth-harmonic peaking electromagnetic stop-band network for polyharmonic power amplifiers / A.N. Rudiakova and V.G. Krizhanovski // MSMW”2004. The Fifth International Kharkov Symposium “Physics and Engineering of Millimeter and Sub-Millimeter Waves”, Kharkov, Ukraine, June 21-26, 2004.- V.2.-P. 638-640.

59. V.G. Krizhanovskii. Broadband microwave transition with a dc-decoupling on the basis of a screened antipodal finline / V.G. Krizhanovskii and J.V. Rassokhina// MSMW”2004. The Fifth International Kharkov Symposium “Physics and Engineering of Millimeter and Sub-Millimeter Waves”, Kharkov, Ukraine, June 21-26, 2004.- V.2.-P. 710-712.

60. Крыжановский В.Г. Усилитель на птш с настройкой по второй гармонике / Крыжановский В.Г., Макаров Д.Г. // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: 14-я международная Крымская конференция, Севастополь, 13-17 сентября 2004 г.: материалы конференции.- Севастополь: Вебер.- 2004.-С.141-142.

61. A.N. Rudiakova. Fifth-harmonic peaking ESB class-F amplifier / A.N. Rudiakova and V.G. Krizhanovski, I.Ju. Rudiakov // 10 International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory: Conference proceedings .- MMET*04.- P.399-401. ISBN 0-7803-8441-5.

62. Крыжановский В.Г. Амплитудно-фазовая конверсия в усилителях класса Е / Крыжановский В.Г., Принцовский В.А. // 2-й Международный радиоэлектронный форум. "Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития":Сб. научных трудов. Т. V. Международная конференция "СВЧ-техника и оптоэлектроника".-Харьков: АНПРЭ, ХНУРЭ.- 2005.- С. 105-107.

63. M.K. Kazimierczuk. Low-Voltage Self-Oscillating Class E Electronic Ballast for Fluorescent Lamps / M.K. Kazimierczuk, V.G. Krizhanovski, D.V. Chernov // Proceedings of IEEE International Symposium on Circuits and Systems. - Kos, Greece, May 2006.- Р. 2273-2276.

64. V.G. Krizhanovski. The analysis and matching of finline with "open diode" in slot / V.G. Krizhanovski, Ju.V. Rassohina // Proceedings of the "11 International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory" MMET*06, June 26-29, 2006. Kharkiv, Ukraine.- 2006.- P.500-502. ISBN 1-4244-0490-8

65. Крыжановский В.Г. СВЧ усилители мощности класса Е на GaAs ПТШ CLY5 с рабочими частотами 800 МГц и 1035 МГц / Крыжановский В.Г., Принцовский В.А. // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: 16-я международная Крымская конференция, Севастополь, 10-14 сентября 2006 г.: Материалы конференции.- Севастополь: Вебер.- 2006.- С.175-176.

66. Крыжановский В.Г. Цепь фильтрации гармоник в СВЧ усилителе мощности класса Е с расширенной полосой / Крыжановский В.Г., Принцовский В.А. // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: 17-я международная Крымская конференция Севастополь, 10-14 сентября 2007 г.: материалы конференции.- Севастополь: Вебер.- 2007.- С.58-59.

67. Makarov D.G. sic mesfet class e microwave power amplifier / Makarov D.G., Printsovskii V.A., Krizhanovski V.G., Kistchinsky A.A. // MIKON-2008. XVII International Conference of Microwaves, Radar and Wireless Communication. Poland, Wroclaw, May 19-21, 2008, Conference Proceedings.- V. 3. - P.591-593.

68. V.G. Krizhanovski. Transverse resonance technique application for the rectangular slot line bend / V.G. Krizhanovski, Yu.V. Rassokhina // Proceedings of the "12 International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory" MMET*08, June 29- July 02, 2008. -Odessa, Ukraine.- 2008.- P. 179-181.

69. Крыжановский В.Г. Кольцевой свч автогенератор класса е на двух транзисторах / Крыжановский В.Г., Принцовский В.А // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: 18-я международная Крымская конференция Севастополь, 8-12 сентября 2008 г.: Материалы конференции.- Севастополь: Вебер.- 2008.- С.61-62.

70. Крыжановский В.В. Моделирование фликкер-шума в схеме смесителя на MOSFET / Крыжановский В.В., Рассохина Ю. В., Крыжановский В.Г., Бондарев Б.В. // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: 18-я международная Крымская конференция Севастополь, 8-12 сентября 2008 г.: Материалы конференции.- Севастополь: Вебер.- 2008.- С.137-138.

71. Makarov D. G. CMOS 0.18- Integrated Power Amplifier for UWB Systems / Makarov D. G., Krizhanovskii V. V., Chang Shu, Krizhanovskii V.G. // Proc. of 4th Int. Conf. on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals, 15-19 September, 2008, Sevastopol, Ukraine, Kharkiv, KNU pp. 153-155. ISBN 978-1-4244-2738-3. IEEE Catalog Number: CFP08587-PRT.

72. Крыжановский В.Г. Кольцевой генератор ВЧ и СВЧ диапазонов / Крыжановский В.Г., Григоров К.А., Принцовский В.А., Рассохина Ю.В. // Электронная компонентная база, состояние и перспективы развития: 1 международная научной конференция в рамках 3 Межд. научного форума "Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития" 30 сентября-3 октября 2008: Сб. научных трудов.- Харьков-Судак, 2008. - АН ПРЭ, ХНУРЭ.- 2008.- Т.III. С. 5-6.

73. Макаров Д.Г. Высокоэффективные широкополосные усилители СВЧ на широкозонных полупроводниках / Макаров Д.Г., Крыжановский В.Г., Кищинский А.А. // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: 19-я международная Крымская конференция Севастополь, 14-18 сентября 2009 г.: Материалы конференции.- Севастополь: Вебер.- 2009.- С.61-62.

АНОТАЦІЯ

Крижановський В.Г. Розвиток методів аналізу і принципів побудови активних пристроїв з високим коефіцієнтом корисної дії. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю - 05.12.07 - антени та пристрої мікрохвильової техніки. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2010.

Дисертаційна робота присвячена рішенню актуальної проблеми підвищення ККД активних пристроїв мікрохвильового діапазону - підсилювачів і автогенераторів класів Е, F та подібних. У роботі розроблено теоретичні методи та принципи побудови активних пристроїв з високим ККД - підсилювачів та автогенераторів на біполярних та польових транзисторах (на Si, GaAs, SiC, GaN), які працюють в режимах класів Е, F та інших. Також розроблені нові конструкції підсилювачів та автогенераторів і їх ланок, що узгоджують та фільтрують. Удосконалено теорію підсилювачів класу Е у частині врахування впливу опору стоку та витоку транзистору на умови реалізації цього класу, запропоновано метод та розвинуто теорію розширення смуги частот підсилювачів класу Е. Розвинуто теорію підсилювачів класу F на біполярних та польових транзисторах. Запропоновано ввести новій клас роботи підсилювачів на біполярних транзисторах - клас N. Розвинено теорію автогенераторів класу Е, вперше отримано оцінки для синхронізації цих генераторів. Розроблені кільцеві автогенератори класу Е. Проведено експериментальне дослідження розроблених конструкцій.

Удосконалено методи аналізу стрічково-щілинних структур, побудовано алгоритми їх розрахунку з метою побудови узгоджувальних пристроїв для підсилювачів з високим ККД.

Ключові слова: підсилювачі класів Е та F, автогенератори з високим ККД, польові транзистори, транзистори на GaAs, SiC, GaN, чисельне моделювання, періодичні мікросмужково-щілинні структури.

АННОТАЦИЯ

Крыжановский В.Г. Развитие методов анализа и принципов построения активных устройств с высоким коэффициентом полезного действия.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности - 05.12.07 - Антенны и устройства микроволновой техники. - Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2010.

Диссертация посвящена решению актуальной проблемы повышения КПД активных устройств микроволнового диапазона - усилителей и автогенераторов классов Е и F и подобных.

Развиты методы анализа усилителей классов Е и F, введен новый класс усиления - класс N, разработаны методики расчета согласующих цепей для усилителей и автогенераторов класса Е, получены условия реализации класса F на полевых и биполярных транзисторах. Развита теория ВЧ и СВЧ автогенераторов класса Е, получены выражения для полосы захвата при синхронизации автогенераторов класса Е. Предложен новый подход к построению усилителей класса Е с расширенной полосой усиливаемых частот. Разработаны алгоритмы и программы расчета цепей для активных микроволновых устройств, для расчета амплитудно-частотных и фазовых характеристик.

Ключевые слова: усилители мощности классов Е и F, автогенераторы с высоким КПД, полевые транзисторы, транзисторы на GaAs, SiC, GaN, численное моделирование, периодические микрополосково-щелевые структуры.

ABSTRACT

Krizhanovski V.G. Development of analysis methods and design procedures of high efficiency active circuits.- Manuscript.

Thesis for a doctoral degree be spatiality 05.12.07 - Antennas and devices of Microwave technique.- The Kharkiv national university of radioelectronics, Kharkiv, 2010.

This dissertation is dedicated to solving the topical problem of power efficiency improvement of active microwave circuits, namely, amplifiers and oscillators of class-E, class-F and similar. These devices are important building blocks of many modern radio systems and play an individual role in a number of industry and power-related applications.

Analysis of the present state in the field of theoretical and experimental studies have shown that, despite the variety of solved problems, there are items in theory and practice of high efficiency microwave devices that require theoretical generalization, investigation of general operation principles as well as development of new configuration with improved electrical characteristics.

In this dissertation, methods of analysis of class-E and class-F amplifiers were improved, based on analysis results of energy conversion in bipolar transistors the concept of a new amplifier class (class-N) was introduced, new methods of calculations of the matching networks for class-E amplifiers and oscillators were developed, new conditions of realization of class-F operation were obtained for bipolar and field-effect transistors. Based on general condition for obtaining 100% efficiency in an ideal amplifier, the analysis of maximum achievable efficiency in a real amplifier was consistently performed by taking into account the characteristics of the active elements (transistors) and the number of used harmonics.

The theory of class-E amplifier based on switch with losses model was extended to include also series resistances of transistor's source and drain, what leaded to obtaining new conditions for realization of zero-voltage switching.

The design theory of class-E oscillator in HF and SHF bands was extended, completely analytical theory of class-E oscillator was created, for class-E oscillators in synchronization mode the expressions for synchronization frequency band were obtained. The method of ring-type class-E oscillator design in HF and SHF frequency bands was proposed.

New approach to matching network implementation was proposed based on research of energy conversion in active devices and electromagnetic waves' propagation in periodical structures. According to this method, not only desired amplitude-versus-frequency characteristic but also reflection coefficient's phase-versus-frequency characteristic necessary for amplifier operation is created in the electromagnetic stop band (ESB)-based output filtering network.

New approach to design of class-E amplifiers with extended frequency band was proposed. The approach is based on implementation of such load impedance's hodograph that load impedance condition of the class-E realization is satisfied more then once in the frequency band of operation.

With the help of exact theory of electrodynamic structures that are based on combined transmission lines, the algorithms and software for calculation of passive networks for active microwave circuits were developed, which allow calculation of amplitude and phase characteristics of such networks with desired precision.

Algorithms and applied software packages were developed which represent a scientifically justified basis for designing the active circuits with high efficiency and their matching networks. Among mentioned algorithms and software packages are the following original ones: for calculation of SHF amplifiers and oscillators on bipolar and field-effect transistors using the assumption of ideal switch as well as physical models of transistors, for transistor modeling using the method of large particles, for modeling of networks built on combined microstrip and slot lines, for modeling of the flicker-noise in an integrated-circuit mixer.

a). The class-E amplifiers implementing the proposed method of bandwidth extension were thoroughly studied in various frequency bands. As a result of conducted research it was revealed for the first time that the proposed structure of the output matching network allows the extension of the frequency band where the high efficiency and constant output power are achievable. The following power levels were obtained under the following conditions: 500 mW in 800-1000 MHz frequency band with more then 70% efficiency using GaAs transistor, 6 W with 68% efficiency at 500 MHz frequency using SiC transistor and 11 W with 72% efficiency at 500 MHz frequency using GaN transistor. The beneficial characteristic of the investigated amplifiers lies in the fact that the methodic of matching network calculation is available.

b). Class-E oscillators in synchronization mode and ring-type class-E oscillator were investigated for the first time, which significantly extends the opportunity of using these devices in radiotechnical systems. In particular, class-E power oscillators in HF band were used as an electronic ballast.

c). It was demonstrated that structures built on combined transmission lines could be used as a matching and summing networks for high efficiency amplifiers in microwave band. Theoretical and experimental research showed the correspondence of devices' amplitude and phase characteristics to those required for realization of class-F and HRA amplifiers. New structures of impedance transformer and a switch based on p-i-n diode were proposed, calculation and experimental investigation of attenuator built on p-i-n diode and waveguide-slot line were performed.

Keywords: class-E class-F power amplifiers, high efficiency oscillators, field-effect transistors, GaAs, SiC, GaN and Si transistors, numerical modeling, periodical microstrip-slot structures.

Размещено на Allbest.ru