С.Ф. Аткишкин1

1 АО «НИИ «ЭКРАН» (г. Самара, Россия)

Постановка проблемы. Для утроителей сверхвысокой частоты актуальной является задача расширения полосы рабочих частот при обеспечении заданного подавления паразитных гармоник. Для умножителей сверхвысокой частоты в целом актуальной проблемой является снижение входного и выходного коэффициентов отражения. Для решения указанных проблем была предложена новая балансная схема утроителя частоты, рассматриваемая в данной статье.

Цель. Разработать и исследовать математическую модель утроителя сверхвысокой частоты на балансных преобразователях и квадратурных мостах, имеющую расширенную полосу рабочих частот и сниженные коэффициенты отражения по входу/выходу.

Результаты. Получены выражения для входного, выходного коэффициентов отражения, амплитуды паразитных гармоник и основного сигнала на выходе умножителя частоты. По полученным выражениям проведено моделирование уровня мощности первой, второй и третьей гармоники на выходе устроителя частоты, а также входного и выходного коэффициентов отражения. По результатам моделирования проведены оценки коэффициента преобразования полезного сигнала, коэффициента подавления паразитных гармоник. Проведена оценка полосы рабочих частот умножителя частоты. Результаты математического моделирования сравниваются с результатами нелинейного моделирования, проведенного с помощью метода гармонического баланса.

Практическая значимость. Представленная схема частоты позволяет снизить коэффициент отражения как по входу, так и по выходу устройства. Степень снижения коэффициента отражения и подавления паразитных гармоник зависит от фазовой и амплитудной идентичности квадратурных мостов, балансных преобразователей и активных элементов.

Аткишкин С.Ф. Математическая модель утроителя сверхвысокой частоты на балансных преобразователях и квадратурных мостах // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 11. С. 72−79. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202111-12

1. Chiu J.-C., Chang C.-P., Houng M.-P., Wang Y.-H. A 12−36 GHz PHEMT MMIC Balanced Frequency Tripler // IEEE Microwave and wireless components letters. 2006. № 1. V. 16. P. 19−21.
2. Аткишкин С.Ф. Достижимая полоса частот приемника оперативного измерения частоты с предварительным умножением частоты // Обмен опытом в создании сверхширокополосных радиоэлектронных систем. 2020. С. 3−11.
3. Fudem H., Niehenke E.C. Novel Millimeter Wave Active MMIC Triplers // IEEE MTT-S Digest.1998. P. 387−390.
4. Lin S.W., Cheng C.-S., Wei C.-C., Chiu H.-C., Yang R.-J. A Compact Size Ka Band pHEMT MMIC Frequency Tripler Using Lump Element Balun // Asia-Pacific Microwave Conference. 2008. P. 1−4.
5. Дроботун Н.Б., Дроздов А.В., Данилов Д.С. GaAs-монолитная интегральная схема утроителя частоты на основе диодов с барьером Шотткис входным диапазоном частот 7−17 ГГц // Материалы XIII Междунар. научно-практич. конф., посвященная 55-летию ТУСУРа. 2017. С. 229−231.
6. Hou D., Jiang X., Chen J., Chen Z., Hong W. A G-Band Balanced Tripler Using 0.1 um GaAs Process // IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Advanced Materials and Processes for RF and THz Applications (IMWS-AMP). 2016. P. 1−4.
7. Chung Y., Ahn D., Itoh T. Alternating Input Power Dividing Technique for HighConversion Gain Frequency Doubler // 33rd European Microwave Conference. 2003. P. 491−494.
8. Jargon J.A., Gupta K.C., DeGroot D.C. Nonlinear large-signal scattering parameters: theory and applications // ARFTG 63rd Conference. 2004. P. 157−174.
9. Аткишкин С.Ф. Удвоитель сверхвысокой частоты на квадратурных мостах и балансных преобразователях // Вестник РОСНОУ. 2020.
10. Chou M.-L., Chiu H.-C., Kao H.-L., Huang F.-H. A 60-GHz CMOS Frequency Tripler With Broadband Performance // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2017. №2. PP(99):1-3.