Моделирование во временной области процессов суммирования мощности при параллельном соединении полосковых линий с диодами Ганна
В данной работе, используя новый подход и предложенную нами модификацию численного метода Дормана-Принса, мы провели расчеты во временной области нелинейного суммирования мощности в активной системе, образованной параллельным соединением протяженных секций полосковых линий с диодами Ганна, где возни...
Saved in:
| Published in: | Радіофізика та електроніка |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/105992 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Моделирование во временной области процессов суммирования мощности при параллельном соединении полосковых линий с диодами Ганна / Л.В. Юрченко, В.Б. Юрченко // Радіофізика та електроніка. — 2013. — Т. 4(18), № 3. — С. 28-37. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860160061472505856 |
|---|---|
| author | Юрченко, Л.В. Юрченко, В.Б. |
| author_facet | Юрченко, Л.В. Юрченко, В.Б. |
| citation_txt | Моделирование во временной области процессов суммирования мощности при параллельном соединении полосковых линий с диодами Ганна / Л.В. Юрченко, В.Б. Юрченко // Радіофізика та електроніка. — 2013. — Т. 4(18), № 3. — С. 28-37. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Радіофізика та електроніка |
| description | В данной работе, используя новый подход и предложенную нами модификацию численного метода Дормана-Принса, мы провели расчеты во временной области нелинейного суммирования мощности в активной системе, образованной параллельным соединением протяженных секций полосковых линий с диодами Ганна, где возникает значительная задержка обратной связи.
У даній роботі, використовуючи новий підхід і запропоновану нами модифікацію числового методу Дормана-Прінса, ми провели розрахунки в тимчасовій області нелінійного підсумовування потужності в активній системі, що утворена паралельним з’єднанням протяжних секцій смужкових ліній з діодами Ганна, де виникає значна затримка зворотного зв’язку.
In this work, using our modification of Dormand-Prince numerical method, we carried out time-domain modeling of nonlinear power combining in a distributed active system formed by a parallel connection of extended sections of strip lines with Gunn diodes specified by significant time delay of inter-device coupling.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:54:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
ММИИККРРООВВООЛЛННООВВААЯЯ ЭЭЛЛЕЕККТТРРООДДИИННААММИИККАА
_________________________________________________________________________________________________________________
__________
ISSN 1028−821X Радиофизика и электроника. 2013. Т. 4(18). № 3 © ИРЭ НАН Украины, 2013
УДК 517.862
Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: yurchenk@ire.kharkov.ua
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ ПРОЦЕССОВ СУММИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ
ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ ПОЛОСКОВЫХ ЛИНИЙ С ДИОДАМИ ГАННА
Создание компактных источников излучения высокой мощности для радиофизических приложений требует суммирова-
ния мощности отдельных приборов. Перспективными для этой цели являются диоды Ганна на основе нитрида галлия. Для расчета
систем с суммированием мощности, в особенности в задачах с запаздыванием, существует недостаток методов анализа и вычисли-
тельных методик, несмотря на многочисленные достижения. В данной работе, используя новый подход и предложенную нами
модификацию численного метода Дормана-Принса, мы провели расчеты во временной области нелинейного суммирования мощ-
ности в активной системе, образованной параллельным соединением протяженных секций полосковых линий с диодами Ганна, где
возникает значительная задержка обратной связи. Обнаружены и изучены сложные зависимости выходной мощности и периода
колебаний от параметров системы. Результаты подчеркивают сильно нелинейный характер процессов и представляют интерес для
объяснения эффектов, наблюдаемых на практике. Показана эффективность модели при изучении сверхширокополосной динамики
поля в сильно нелинейных системах с запаздыванием и учетом замедленной реакции активных устройств на внешнее воздействие.
Исследование подтвердило, что колебания в нелинейных, многоэлементных, и обладающих запаздыванием активных системах
плохо описываются упрощенными моделями и требуют прямого расчета во временной области. Ил. 10. Библиогр.: 16 назв.
Ключевые слова: диод Ганна, линия задержки, система с запаздыванием, суммирование мощности.
Современные приложения требуют раз-
вития технологии субмиллиметровых волн, охва-
тывающей диапазон частот от 0,1…100 ТГц. Для
создания источников излучения высокой мощнос-
ти перспективными считаются диоды Ганна на
основе нитрида галлия GaN, способные генери-
ровать излучение в субтерагерцевом диапазоне с
выходной мощностью до нескольких ватт на од-
ном приборе [1] и работать в режиме суммирова-
ния мощности в системе из многих приборов.
Другим способом получения мощного излучения
является преобразование частоты вверх по спект-
ру за счет нелинейных эффектов [2]. При этом
также необходимо проводить суммирование
мощности, которое выполняется при низкой час-
тоте, где мощность отдельных приборов значи-
тельно выше.
Суммирование мощности позволит со-
здать компактные источники миллиметровых и
субмиллиметровых волн для медицины, биологии,
дистанционного зондирования и т. д., а также
источники сигналов для шумовой радиолокации [3].
Проблемы суммирования мощности таких источ-
ников, в дополнение к сложным эффектам нели-
нейности и сильной связи между приборами, осо-
бенно значительны для терагерцевых систем.
В этих случаях, поскольку сами приборы и про-
странство между ними намного больше, чем дли-
на волны излучения, взаимодействие между при-
борами происходит с задержкой из-за распро-
странения волн, что значительно усложняет ана-
лиз и конструирование таких систем.
Микроволновое суммирование мощности
изучалось во многих системах. Вначале рассмат-
ривались дискретные цепи. Позже были предло-
жены решения для волноводных [4] и для квази-
оптических систем с массивом активных элемен-
тов в открытом резонаторе, обеспечивающем по-
ложительную обратную связь и фазовую синхро-
низацию [5].
В случае некогерентной работы системы
полная мощность растет пропорционально числу
устройств. Если же есть фазовая синхронизация,
следует ожидать, что полная мощность будет рас-
ти квадратично с ростом числа элементов анало-
гично лазерному режиму генерации. В действи-
тельности рост мощности оказывается ограничен
и при некотором числе устройств выходит на
насыщение, что обусловлено сложной нелиней-
ной природой явлений, распределенным характе-
ром системы, широкополосной и многочастотной
динамикой колебаний и т. д.
Для разработки и моделирования актив-
ных систем с суммированием мощности сущест-
вует недостаток соответствующих методов ана-
лиза и вычислительных методик, несмотря на
многочисленные достижения [5]. Обычные средст-
ва анализа в частотной области, где применима
концепция комплексного импеданса как функции
частоты, непригодны для строгого моделирова-
ние таких структур, поскольку они справедливы
для узкополосных систем в приближении малого
сигнала. Для процессов с произвольной и слож-
ной зависимостью от времени требуется прямое
моделирование во временной области. Гибрид-
ные численные методы [6] и методы гармониче-
ского баланса [2], которые комбинируют расчеты
в частотной и во временной области, позволяют
подробно моделировать линейную часть задачи, а
нелинейную анализируют в рамках приближений,
справедливых по-прежнему для выбранного диа-
пазона частот. Программное обеспечение для
моделирования электронных схем, например,
HSPICE [7], не пригодно для распределенных
mailto:yurchenk@ire.kharkov.ua
Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко / Моделирование во временной области…
_________________________________________________________________________________________________________________
29
систем, где волновое распространение сигнала во
многом определяет работу системы. С другой
стороны, универсальные численные методы ана-
лиза волновых процессов (например, [8, 9]) тре-
буют огромных вычислительных ресурсов и по-
этому неэффективны для нелинейных задач.
В связи с этим целью данной работы яв-
ляется развитие и применение новых методов
моделирования во временной области сложных
нелинейных процессов электромагнитного само-
возбуждения в системе микрополосковых линий с
активными элементами в случае параллельного
соединения секций, содержащих активные эле-
менты.
В ходе этой работы с помощью развитого
нами альтернативного подхода [10, 11] проведено
изучение широкого круга сильно нелинейных
явлений суммирования мощности в открытой
распределенной системе со значительными за-
держками обратной связи между активными
устройствами (сильноточными GaN-диодами
Ганна) и с дальнейшим излучением волн в общую
линию передачи, где наблюдаются сложные зави-
симости мощности излучения от параметров си-
стемы.
1. Постановка задачи. В наших преды-
дущих исследованиях [10–14] мы моделировали
суммирование мощности и другие эффекты в
распределенных системах, состоящих из диодов
Ганна, которые соединены последовательно с
помощью протяженных секций микрополосковой
линии передачи. В них наблюдались сложная ди-
намика поля, излученного в открытую секцию
линии передачи [10], одночастотная и много-
частотная генерация, динамический хаос [13],
серии высокочастотных импульсов [14] и сложные
параметрические зависимости этих эффектов,
например, срыв роста мощности генерации [12].
В работе [10] при использовании простой
модели с одним диодом подтверждена эквива-
лентность традиционного импедансного прибли-
жения и проведенного авторами прямого модели-
рования колебаний в квазилинейном режиме и,
напротив, непригодность импедансного прибли-
жения в тех случаях, когда из-за нелинейных эф-
фектов возникают сложные режимы колебаний.
В данной работе мы рассматриваем воз-
можность суммирования мощности в системе с
параллельным соединением микрополосковых
линий [15]. Ранее в этой системе мы изучали про-
цесс генерации импульсов, возникающих за счет
задержки обратной связи, а также возможность
хаотизации таких сигналов. Системы этого вида
похожи на волноводные структуры, которые изу-
чались импедансным методом в работе [4] и в
которых наблюдалось суммирования мощности
на определенных частотах. В отличие от прибли-
женного импедансного подхода, в настоящей ра-
боте мы моделируем процесс путем прямого рас-
чета возникающего волнового поля, т. е. непо-
средственно во временной области, без предвари-
тельного ограничения на частоту и в произволь-
ном нелинейном режиме.
Рассмотрим параллельное соединение N
микрополосковых секций с диодами Ганна (рис. 1, а).
Четырехполюсные активные блоки в этой схеме
( 1n ...N= ) идентичны друг другу (рис. 1, б) и под-
ключены параллельно к некоторому резонансно-
му антенному узлу ( 0n = ) (рис. 1, в), который
работает как отдаленный резонатор и в то же
время как резонансная антенна, передающая из-
лучение в открытую (бесконечную) секцию микро-
полосковой линии передачи (рис. 1, a).
а)
б) в)
г)
Рис. 1. Параллельное соединение (а) активных блоков (б),
содержащих диоды Ганна Gn (n = 1 … ND), выполненное с
помощью микрополосковых линий dn (N = ND + 2), антенный
узел (n = 0) (в), ВАХ Gn(e) и дифференциальная проводимость
gn(e) = dGn(e)/de диода Ганна (г) (1 и 2 – нагрузочные прямые
при rB = 5 и rB = 0,5, соответственно, 3 – рабочая точка)
1 3
2
1
0
RA
СA Gn Ln
Cn en −
ne +
ne
−
ni +
ni
eBn
iLn
0 1 2 3 4 5
e = V /V0
G
n,
g n
4
0
Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко / Моделирование во временной области…
_________________________________________________________________________________________________________________
30
Активные блоки представляют собой це-
пи с активными элементами, в качестве которых
мы рассматриваем диоды Ганна. В настоящее
время диоды Ганна способны работать в широком
диапазоне частот, а отдельные их виды работают
при частотах 100f > ГГц. В этой работе диоды
Ганна описываются в терминах заданной вольт-
амперной характеристики (ВАХ), имеющей
участки с отрицательным дифференциальным
сопротивлением (ОДС) (рис. 1, г).
ВАХ диода Ганна дается здесь той же
аппроксимацией, что использована в [10], которая
является типичной для структур на основе арсе-
нида галлия:
]05,0)2,01/()2,0[()( 44
0 eeeeGeGG
nnn +++== ,(1)
где 0000 /VIZG
nn
= – безразмерный диодный па-
раметр электрического тока (коэффициент связи
диода с электромагнитным полем); 0I и 0V – ток
и напряжение, характеризующие диод в точке
локального максимума ( )nG e ; 0/e V V= – напря-
жение на диоде, выраженное в относительных
единицах. Подобная модель диода стала инже-
нерной нормой и пригодна для выполнения рас-
четов во временной области, например, в системе
проектирования HSPICE [7]. Эта модель соответст-
вует описанию работы прибора в режиме с огра-
ниченным накоплением объемного заряда, кото-
рый обеспечивает широкополосное функциони-
рование диодов Ганна (в данном случае с отно-
шением максимальной частоты к минимальной
более десяти: max min/ 10f f > ).
Приближение указанного вида означает
мгновенный отклик диодов на изменение внеш-
него напряжения и соответствует пренебрежению
детальным моделированием сильно полевых об-
ластей в диодных структурах. При этом собст-
венную динамику приборов мы учитываем с
помощью эквивалентной цепи, состоящей из
идеального диода с мгновенным откликом nG ,
его эквивалентной емкости nC , индуктивности nL
и источника тока, создающего напряжение сме-
щения
nBe (рис. 1, б).
Резонансный антенный узел ( 0n = ) может
иметь разную структуру. Для узла, показанного
на рис. 1, в, емкость AC служит препятствием
протеканию постоянного тока в бесконечную
секцию микрополосковой линии (это позволяет
более реалистично моделировать процесс излуче-
ния в открытое пространство), тогда как сопро-
тивление AR используется для демпфирования
электрического тока (ниже мы полагаем AR бес-
конечным). Наряду с этим, в одну из секций
( LCn N= ) вместо активного блока мы включаем
индуктивно-емкостной (LC) контур, выполняю-
щий роль резонатора таким же образом, как и
подобный эквивалентный контур для волновод-
ной структуры с суммированием мощности, рас-
смотренный в работе [4]. Этот контур имеет ту же
структуру, что и диодный блок, в котором диод
заменен сопротивлением (его также полагаем
бесконечным), контакты со стороны микрополос-
ковой секции
nSd (см. рис. 1, а) разомкнуты, а
сама секция отсутствует.
Отрезки микрополосковой линии дли-
ной nd и
nSd обеспечивают запаздывание взаим-
ной и обратной связи в этой системе. Они могут
быть весьма длинными по сравнению с характер-
ной длиной волны возникающего излучения.
Электромагнитное самовозбуждение воз-
никает, когда напряжение на диоде попадает в
область ОДС. Колебания развиваются в ответ на
малую флуктуацию напряжения смещения
nBe в
этой области или же в результате переключения
напряжения смещения из устойчивой области в
нестабильную область ОДС.
Полная система уравнений, описываю-
щая токи и напряжения в данной схеме, состоит
из трех групп уравнений:
– волновых уравнений для токов ( , )ni xτ и
напряжений ( , )ne xτ в микрополосковой линии на
различных ее участках и в открытой секции;
– уравнений цепи, записанных для каждого
блока n в терминах тока ( )ni τ и напряжения
)(τne , определенных, как показано на рис. 1 (для
активных блоков +− == nnn iii , +− −= nnn eee ,
nnn CGLn iiii +== ,
nnn BLCn eeee −+= );
– граничных условий для волновых уравне-
ний в точке подсоединения блоков в линию
( 0)n nx x± = ± , которые определяют связь между
током и напряжением в линии в точке ±
nx
( ( ) ( , )n n ni i xτ τ± ±= , ),()( ±± = nnn xee ττ ) и током и
напряжением цепи )(τni , )(τne в момент времени
τ . Указанные граничные условия дополняются
условием излучения при x = −∞ (нет приходя-
щих волн из открытой секции 0n = ) и условием
короткого замыкания на концах балансных отрез-
ков
nSd (это приводит к появлению отраженных
волн на этих участках).
В случае малой пространственной дис-
персии микрополосковой линии линейная часть
задачи существенно упрощается и распростране-
ние волн на волноводных участках описывается
известным решением Римана-Даламбера одно-
мерного волнового уравнения. В наших расчетах
мы используем это приближение для линейной
Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко / Моделирование во временной области…
_________________________________________________________________________________________________________________
31
части задачи, решаемой во временной области, в
то время как нелинейная часть, в отличие от бо-
лее традиционного подхода, моделируется в пол-
ном объеме. Это позволяет свести исходную за-
дачу с дифференциальными уравнениями в част-
ных производных к задаче с обыкновенными диф-
ференциально-разностными уравнениями (уравне-
ниями с отклоняющимся аргументом). Несмотря
на сложность, вызванную запаздыванием, эти
уравнения могут быть решены доступными чис-
ленными методами [16]. В результате дифферен-
циально-разностные уравнения на участках с ак-
тивными блоками записываются в виде
)],()(
)([)](
)2([2)(
)()(
2
0
n
n
nnnn
Cnnnn
nnnn
SnnLBL
nnnnn
eGdP
UU
dSe
dPU
−−+
+−′−
−−′+′+
+−′′−=′′
ϑ
ϑωϑ
ϑωτω
ϑϑ
(2)
где
( ) ( 2 )
( ) ( );
A
n n n n n n
C n A n
P d U d
e d U d
ϑ ϑ
τ τ
− = − −
− − − −
(3)
( ) ( ) ( )
( 2 );
n
n n n n n n n
n n S
S U P d
S d
ϑ ϑ ϑ
ϑ
= + − −
− −
(4)
2[ ( 2 ) ( )]
[ ( ) ( )].
n n
n
G B n n n n n
L n n n n n
e e S d U
U P d
ϑ ϑ
τ ϑ ϑ
= + − − −
′ ′− + −
(5)
В этих уравнениях ( )n nU ϑ , )( nnP ϑ , )( nnQ ϑ ,
)( nnS ϑ , )(τAU – амплитуды волн, бегущих в соот-
ветствующих секциях линии (см. рис. 1, а), запи-
санные как функции временных переменных
nnn xd +=+= ττϑ ,
n n nS n S Sd xϑ ϑ τ= + = + и те-
кущего времени τ таким образом, что
( ) ( 2 ) ( ),
nn n S n ni S d Sτ ϑ ϑ+ = − +
),()2()( nnSnn SdSe
n
ϑϑτ +−−=+
),()()( nnnnnn dPUi −+=− ϑϑτ
),()()( nnnnnn dPUe −+−=− ϑϑτ (6)
( ) ( ) ( ),
nA n n n n ni U d Pτ ϑ ϑ+ = − +
),()()( nnnnnA PdUe
n
ϑϑτ +−−=+
),()( ττ AA Ui =− ).()( ττ AA Ue −=−
Уравнения (2)–(6) записаны в терминах
нормированных переменных, таких как относи-
тельная координата ,/ aXx = время ,/ act=τ
напряжение 0/VVe nn = и ток ,/ 00 VIZi nn = где
a – пространственный масштаб, используемый
для нормировки, c – скорость волны, 0Z – импе-
данс линии. При этом величины ,/0 aCcZ nCn
=τ
0/( ),
nL ncL Z aτ = ,)(2 2/1
0 nnn CL ττπτ = ,/1
nn CC τω =
1/
n nL Lω τ= и 2/1
0 )(
nnn CL ωωω = определяют ха-
рактерные времена и частоты, свойственные ак-
тивным блокам, а функция ( )
nn CG e описывает
ВАХ диода. Индекс A обозначает переменные,
относящиеся к антенному узлу (см. обозначения
на рис. 1), а величина )(τAU описывает волну,
излучаемую в открытую линию.
Аналогичным образом составляются
уравнения для дискретного резонансного контура
( LCn N= ) и резонансного антенного узла )0( =n с
учетом топологии схемы (рис. 1, а–в). В итоге мы
получаем замкнутую систему 1N + дифференци-
ально-разностных уравнений второго порядка,
которые описывают эволюцию поля в данном
устройстве.
2. Численные результаты. Рассмотрим
случай, когда антенный узел ( 0n = ) имеет вид как
показано на рис. 1, в. Из общего количества сек-
ций микрополосковой линии N мы имеем
2DN N= − секции с диодами Ганна ( 1 Dn ...N= ),
одну секцию с дискретным резонансным конту-
ром ( 1LCn N N= = − ) и одну секцию (n N= ) с
контуром смещения, как на рис. 1, б, где диод
Ганна заменен резистором BR , задающим напря-
жение смещения на диоде (таким образом,
1,DN ≥ 3N ≥ ).
В ряде случаев мы рассматриваем вари-
ант, когда отрезок микрополосковой линии у ре-
зонансного контура LCn N= имеет нулевую дли-
ну ( 0LCd ≈ ). В этом случае у центрального ан-
тенного узла ( 0n = ) появятся собственные резо-
нансные свойства из-за наличия LC-контура, ко-
торый делает систему подобной волноводной
структуре, рассмотренной в работе [4]. Кроме
того, мы принимаем 0AR R= = ∞
( 0 0 0 0s Z / R= = ) и полагаем 0
nBe = для всех ак-
тивных блоков, так что напряжение смещения
прикладывается к структуре через общий n N=
отрезок микрополосковой секции ненулевой дли-
ны Nd ( ( ) 0
NB Be e τ= ≠ ).
На рис. 2–10 приведены некоторые при-
меры эволюции поля (напряжение ( ) ( )
n nG Ce eτ τ=
на контактах диода и профиль волны ( )AU τ , излу-
чаемой в бесконечную микрополосковую линию),
а также зависимости излучаемой мощности P и
периода колебаний T как функции длины различ-
ных отрезков микрополосковой линии. Как упо-
миналось ранее, колебания в системе возникают в
результате самовозбуждения в ответ на начальное
включение напряжения смещения ( )
NBe τ .
Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко / Моделирование во временной области…
_________________________________________________________________________________________________________________
32
Напряжение смещения выбирается таким
образом, что напряжение на диоде eGn
попадает
на заданный участок ВАХ, например, eGn
= 2,5
(нестабильная область с ОДС, см. рис. 1, г) или
(при изучении процессов включения) с отклоне-
нием 1± от этого значения на начальном этапе,
как показано на рис. 2, a. В большинстве случаев,
при медленном переключении, функция пере-
ключения не влияет на форму установившихся
колебаний, как показано на рис. 2, б.
а)
б)
Рис. 2. Самовозбуждение системы после включения напряже-
ния на диоде (а) вблизи рабочей точки eGn
= 2,5 и профиль
волны излучения (б), где 1–3 соответствуют предстартовым
значениям eGn
= 2,5, eGn
= 1,5 и eGn
= 3,5 (n = ND = 1, dn = 6,28,
dLC = 0,628, dSn
= 0, rB = 0,5)
Количество параметров, которое можно
менять в задаче, достаточно велико, и подробное
моделирование всех случаев не представляется
возможным. Поэтому мы исследовали наиболее
полезные как с физической, так и с практической
точки зрения зависимости мощности генерации P
и основной частоты колебаний T от числа актив-
ных блоков DN , длины nd и
nSd отрезков микро-
полосковой линии и характеристического тока 0n
G
активных блоков, который определяет выходную
мощность системы с одним диодом.
Относительно значений параметров мы
принимаем характерные времена для активных
блоков равными 1
n nL Cτ τ= = (собственный пери-
од 2nT π= ), времена для резонансного дискрет-
ного контура – такими же, как у активных блоков,
времена для контура смещения – малыми
( 0,1
N NL Cτ τ= = ), а характерное время для емко-
сти антенного узла – большим ( 10
ACτ = ). В ряде
случаев мы принимаем, что балансные отрезки
имеют нулевую длину 0
nSd = , что значительно
упрощает уравнения (2)–(5), и зачастую принима-
ем равной нулю длину микрополосковой секции у
резонансного контура 0LCd = (тогда резонанс-
ный LC-контур становится частью резонансного
антенного узла). Другие параметры, которые от-
личались от указанных выше или использовались
в расчетах для конкретных случаев, приведены в
подписях к рисункам.
Используя параметры диода Ганна 0 8I = А
и 0 30V = В, типичные для диодов из GaN [1], и
принимая значение для собственного импеданса
линии передачи 0 50Z = Ом, мы получаем харак-
теристический ток диода (безразмерный диодный
параметр электрического тока) 0 0 0 0/ 13
n
G Z I V= = ,
см. уравнение (1). Для других диодов Ганна
(например, для GaAs, имеющих 0 1I = А) это зна-
чение может быть 0 1
n
G ≈ . В данной работе мы
используем в основном промежуточное значение
0 2
n
G = . Рабочая точка диода определяется диод-
ным напряжением 2,5,
nGe = управляемым вели-
чиной сопротивления в контуре смещения Br ,
которое корректируется в зависимости от числа
подключенных блоков DN при заданном напря-
жении смещения
NBe , установленном вначале для
системы с одним диодом, как показано на
рис. 1, г (точечная и штриховая прямые относятся
к проводимости в контуре смещения sB1 = 2 и
sB2 = 0,2 соответственно).
Мощность излучения P оценивается как
средний поток мощности электромагнитной вол-
ны ( ) ( )A Ai x U xτ τ− + = + , излученной из резонанс-
ного антенного узла 0n = в открытую секцию
линии передачи. В относительных единицах
мощность гармонической волны оценивается как
2(1/ 2) AP U= , которая преобразуется в значения в
ваттах как 2
0 0( / )WP V Z P= . В наших примерах
18WP P= . Для волны с амплитудой 0,2AU = ,
почти такой же, как на рис. 2, б, мы получаем
0,02P = и 0,36WP = Вт. Эффективность диода в
этом случае очень низкая, %,3,0/ 0 == PPη где
0 6,25G GP i e= = – потребляемая мощность диода.
На рис. 3, a приведен пример сложного эф-
фекта суммирования мощности в двух очень похо-
жих системах, которые имеют качественно разные
зависимости мощности излучения P от числа ак-
тивных блоков. Системы отличаются только значе-
нием сопротивления в контуре смещения rB, обес-
печивающим одну и ту же рабочую точку eGn
= 2,5,
но при двух разных напряжениях смещения, вы-
бранных таким образом, что изначально в одноди-
одной системе было rB1
= 0,5 в одном случае и
1 3
2
0 500 τ = ct /a, отн. ед. 1500 2000
e G
n, о
тн
. е
д.
4
2
0
1980 1984 τ = ct /a, отн. ед. 1996 2000
0,3
0
–0,3 U
A,
от
н.
ед
.
1
1
2
2
3
3
Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко / Моделирование во временной области…
_________________________________________________________________________________________________________________
33
rB2
= 5 в другом, что отвечает, соответственно, то-
чечным и сплошным кривым на рис. 3, a.
В случае относительно большого сопро-
тивления смещения 5Br = (сплошная кривая на
рис. 3, которая соответствует штриховой линии
на рис. 1, г), рост мощности с числом блоков DN
при всех 1...9DN = происходит монотонно,
начиная от 0,23
W
P = Вт ( 0 0013P ,= ) при 1DN =
до почти 1 Вт ( 0,95WP = Вт, 0,0526P = ) при
9DN = .
а) б)
в)
Рис. 3. Мощность P (а) и период колебаний T (б) как функ-
ции числа активных блоков DN при 62,8nd = , 0
nSd = ,
0,628LCd = , 0 2G = , 5Br = (1) и 0,5Br = (2); профиль волны
излучения ( )AU τ (в) при 1DN = , 5DN = и 9DN =
Если сопротивление смещения мало
( 0,5Br = ), мощность излучения, после успешного
начального роста с увеличением числа блоков до
4DN = включительно, резко падает до уровня,
лишь немного превышающего мощность одно-
диодной системы.
Эффект оказывается связан с изменением
основного периода колебаний, как показано на
рис. 3, б. С резким снижением мощности во вто-
ром случае основной период также резко меняет-
ся от значений порядка 8,27T = в относитель-
ных единицах (типичных для всех случаев) до
1000T ≈ для 5DN = (с увеличением DN наблю-
дается постепенное уменьшение периода, что
может указывать на возможность возобновления
некоторого роста мощности при большом числе
блоков).
Системы, рассмотренные выше, не явля-
ются оптимальными для генерации мощного из-
лучения, хотя рост мощности в благоприятных
условиях оказывается значительным. Для лучше-
го понимания соответствующих процессов мы
проанализируем некоторые параметрические за-
висимости в таких системах.
Во-первых, рассмотрим зависимость
мощности излучении от длины отрезка LCd микро-
полосковой линии у резонансного контура.
Мощность излучения P и основной период ко-
лебаний T как функции длины LCd , выраженные
в единицах характерной собственной длины вол-
ны 0λ (последняя определена формально как
0 0 02Tλ πτ= = ), приведены на рис. 4, а, б. Зависи-
мости показывают, что выбор параметра 0LCd = ,
сделанный во многих случаях, оказывается опти-
мальным для обеспечения более высокой частоты
колебаний. Примеры профиля волны ( )AU τ , из-
лученной из системы при разных значениях па-
раметра LCd , показаны на рис. 4, г.
а) б)
в)
Рис. 4. Мощность P (а) и период колебаний T (б) как функ-
ции dLC при dn = 31,4, dSn
= 0 (G0 = 2, ND = 1, rB = 0,5); профиль
волны излучения (в) при dLC / λ0 = 0; 0,875 и 1 (кривые 1–3
соответственно)
Подобным образом были изучены зави-
симость мощности P и основного периода коле-
баний T от длины балансного отрезка
nSd (рис. 5),
которые в качественном отношении приводят к
аналогичным выводам.
а) б)
0,03
0
5960 5970 τ = ct /a, отн. ед. 5990 6000
1
2
3
P,
о
тн
. е
д.
40
20
0
T,
о
тн
. е
д.
0,4
0
–0,4 U
A,
от
н.
ед
.
0 0,5 1 1,5
dLC /λ0, отн. ед.
0 0,5 1 1,5
dLC /λ0, отн. ед.
1 3 2
11960 11970 τ = ct /a, отн. ед. 11990 12000
0,4
0
–0,4 U
A,
от
н.
ед
.
1
2
0,06
0 P,
о
тн
. е
д.
8,4
8,3
8,2
T,
о
тн
. е
д.
0 5 10
ND
0 5 10
ND
0,06
0
2960 2970 τ = ct /a, отн. ед. 2990 3000
1 2 3
P,
о
тн
. е
д.
40
20
0
T,
о
тн
. е
д.
0,4
0
–0,4 U
A,
от
н.
ед
.
0 0,5 1
dSn /λ0, отн. ед.
0 0,5 1
dSn /λ0, отн. ед.
Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко / Моделирование во временной области…
_________________________________________________________________________________________________________________
34
в)
Рис. 5. Мощность P (а) и период колебаний T (б) как функ-
ции длины балансного отрезка
nSd при 31,4nd = и
0,628LCd = ( 0 2G = , 1DN = , 0,5Br = ), профиль волны излуче-
ния ( )AU τ (в) при 0/ 0
nSd λ = ; 0,25 и 1 (кривые 1–3)
В обоих случаях увеличение длины соот-
ветствующего отрезка ( LCd или
nSd ) приводит к
резкому росту основного периода колебаний и
тем самым негативно сказывается на высокоча-
стотных свойствах системы.
Более интересными и информативными
оказываются зависимости мощности Р и основ-
ного периода колебаний T от длины отрезка nd
основной секции микрополосковой линии с
активным блоком, как показано на рис. 6–7.
Мощность излучения P как функция длины сек-
ции nd , приведенная на рис. 6, а, имеет вид почти
периодической функции с периодом, близким к
0 / 2λ . Период колебания T изменяется соответст-
венно, хотя эти изменения не столь существенны.
На рис. 7 показаны зависимости ( )nP d и ( )nT d ,
полученные при некоторых других условиях.
Эти зависимости имеют более сложный вид, что,
вероятно, связано с более значительным влияни-
ем нелинейных эффектов в этом случае.
а) б)
в)
Рис. 6. Мощность P (а) и период колебаний T (б) как функции
длины dn секции с активным блоком при dLC = 0,628 = λ0 /
10,
dSn
= 0, профиль волны излучения UA (τ ) (в) при dn / λ0 = 4,375;
4,625 и 5,0 (кривые 1–3)
Для иллюстрации нелинейных эффектов
мы приводим примеры профиля волн, которые
возникают в условиях, соответствующих некото-
рым характерным точкам на кривой зависи-
мости ( )nP d из рис. 6, а, и фазовые портреты ко-
лебаний поля в этих случаях, как показано на
рис. 6, в и 8, а соответственно. Примеры показы-
вают, что уменьшение мощности излучения в
минимумах кривой на рис. 6, а связано с измене-
нием характера колебаний по типу удвоения пе-
риода, нередко наблюдаемого в нелинейных сис-
темах.
Природа осциллирующей зависимос-
ти ( )nP d на рис. 6, а и взаимная связь вида кри-
вых ( )nP d и ( )nT d становится очевидной, если
кривую ( )nP d построить в единицах, где длина nd
нормирована на фактическую длину волны излу-
чении ( T Tλ = ), как показано на рис. 8, б. В этом
представлении становится очевидно, что период
колебаний устанавливается таким, чтобы на
длине секции nd укладывалось целое число
полуволн, фактически возникающих в системе.
а) б)
в)
Рис. 7. Мощность P (а) и период колебаний T (б) как функции
длины отрезка dn секции с активным блоком при
dLC = 3,14 = λ0 /2, dSn
= 0, профиль волны излучения UA (τ ) (в)
при dn /λ0 = 2,25; 2,375 и 2,50 (кривые 1–3)
а) б)
Рис. 8. Фазовый портрет колебаний, показанных на рис. 6, в
(U = UA (τ ), V = dUA (τ ) / dτ ) (а) и вид зависимости P (dn ) из из
рис. 6, а в случае, когда длина dn нормирована на фактиче-
скую длину волны, возникающую в структуре (б)
На рис. 9, 10 представлены примеры не-
линейной эволюции профиля волны излучения в
ряде случаев. На рис. 9, а показано, что профиль
волны, возбужденной в системе, нечувствителен
к точности вычислений, когда относительная ( rε )
и абсолютная ( aε ) требуемая точность решения,
согласно методу [16], увеличены на два порядка:
0,04
0
4960 4970 τ = ct /a, отн. ед. 4990 5000
1 2 3
P,
о
тн
. е
д.
30
20
10
0
T,
о
тн
. е
д.
0,4
0
–0,4 U
A,
от
н.
ед
.
0 1 2 3 4
dn /λ0, отн. ед.
0 1 2 3 4
dn /λ0, отн. ед.
0,02
0
2960 2970 τ = ct /a, отн. ед. 2990 3000
1 2
3
P,
о
тн
. е
д.
9
8,5
8
7,5 T,
о
тн
. е
д.
0,4
0
–0,4 U
A,
от
н.
ед
.
4 5 6
dn /λ0, отн. ед.
4 5 6
dn /λ0, отн. ед.
0,2
0
–0,2
V
0,02
0 T,
о
тн
. е
д.
–0,2 0 0,2
U
3 4 5
dn /λT , отн. ед.
1
2
3
Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко / Моделирование во временной области…
_________________________________________________________________________________________________________________
35
от 810rε
−= и 710aε
−= до 1010rε
−= и 910aε
−=
при 0 2G = , 2Bs = , 0 / 2
nSd λ= , 03 / 8nd λ= . Так-
же следует отметить устойчивость профиля волны
к виду функции переключения смещения в систе-
ме с сильной нелинейностью, (рис. 9, б), когда ха-
рактеристический ток диода 0 10G = ( 0nd λ= ).
а)
б)
Рис. 9. Устойчивость профиля волны излучения к точности
вычислений (а) (кривые 1 и 2 при εa = 10–7, εr = 10–8 и εr = 10–10,
εa = 10–9, соответственно) и к виду функции включения
напряжения смещения (б), где кривые 1 и 2 соответствуют
предстартовым значениям eGn
= 1,5 и eGn
= 3,5
а)
б)
в)
Рис. 10. Напряжение на диоде
nGe при возбуждении колеба-
ний в системе в случае dn = λ0, dLC = λ0 / 2 и dSn
= 0 (G0 = 2,
ND = 1, rB = 0,5) (а), нелинейная стабилизации амплитуды поля
излучения (б) и детальная структура участка поля (в) (кривые
1 – εa = 10–7, εr = 10–8, кривые 2 – εr = 10–10, εa = 10–9
)
Изменения профиля волны в процессе са-
мовозбуждения колебаний в однодиодной сис-
теме при 0nd λ= , когда мощность излучения, по-
казанная на рис. 7, резко падает практически до
нуля, иллюстрирует рис. 10. Профиль волны пока-
зывает удвоение периода колебаний T и сущест-
венное уменьшения амплитуды волны AU в ре-
жиме установившихся колебаний по сравнению с
их значениями на ранней стадии возбуждения.
Этот нелинейный профиль волны также нечув-
ствителен к точности вычисления и к виду функ-
ции переключения смещения.
Выводы. Нами предложена математи-
ческая формулировка и проведено экономное по
вычислительным затратам моделирование во
временной области нелинейных процессов электро-
магнитного самовозбуждения в открытой системе
микрополосковых линий с активными элемента-
ми (диодами Ганна) в случае параллельного со-
единения секций, содержащих активные элементы.
Показана эффективность модели при изучении
сверхширокополосной динамики поля в сильно
нелинейных системах с запаздыванием с учетом
немгновенной реакции активных устройств на
внешнее воздействие.
Проведено моделирование во временной
области эффектов суммирования мощности в сис-
теме с сильной задержкой взаимной связи между
активными устройствами. Изучены сложные па-
раметрические зависимости выходной мощности
и периода колебаний от таких параметров, как
количество секций с активными блоками, длина
секций, характеристический ток активного блока,
значение сопротивления в цепи смещения, вид
функции переключения смещения и т. п. Полу-
ченные результаты иллюстрируют сильно нели-
нейный характер процессов и представляют ин-
терес для объяснения различных эффектов,
наблюдаемых на практике.
На примере рассмотренной цепи показа-
но, что параллельное соединение секций с диода-
ми, подключенных к общему резонансно-
антенному узлу, который излучает волновое поле
в бесконечную открытую секцию (аналог излуче-
ния в свободное пространство), является более
благоприятным для суммирования мощности по
сравнению с цепями последовательного типа.
Обнаружено, что наличие конечной дли-
ны (и увеличение этой длины) у некоторых от-
резков цепи (балансных отрезков у диодных бло-
ков или отрезка, ведущего к отдельному резо-
нансному блоку) резко снижает частоту генера-
ции. В то же время включение некоторых актив-
ных потерь на отдельных участках способствует
стабильному развитию процесса суммирования
мощности с ростом числа секций, объединенных
в систему.
Таким образом, исследование подтверди-
ло, что колебания в нелинейных, многоэлемент-
ных и обладающих запаздыванием активных сис-
темах плохо описываются упрощенными моделя-
ми и требуют прямого расчета во временной обла-
1
2
0 200 τ = ct /a, отн. ед. 800 1000
e G
n, о
тн
. е
д.
4
2
0
960 970 τ = ct /a, отн. ед. 990 1000
1 2
e G
n, о
тн
. е
д.
4
2
0
2960 2970 τ = ct /a, отн. ед. 2990 3000
1 2
0,4
0
–0,4 U
A,
от
н.
ед
.
1
2
0 500 τ = ct /a, отн. ед. 1500 2000
e G
n, о
тн
. е
д.
4
2
0
1000 1200 τ = ct /a, отн. ед. 1800 2000
0,4
0
–0,4
U
A,
от
н.
ед
.
1
1 2
2
Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко / Моделирование во временной области…
_________________________________________________________________________________________________________________
36
сти. В связи с этим существуют лишь довольно
общие рекомендации по суммированию мощности,
высказанные еще К. Курокава. В данной работе
они впервые получили подтверждение путем чис-
ленного моделирования, которое в сравнении с
другими работами авторов показало, что, дейст-
вительно:
– для суммирования мощности следует ис-
пользовать параллельные соединения активных
элементов;
– системы должны быть максимально ком-
пактными;
– в системы полезно вводить некоторые ак-
тивные потери с целью стабилизации колебатель-
ного процесса.
Библиографический список
1. First Observation of Bias Oscillations in GaN Gunn Diodes on
GaN Substrate / O. Yilmazoglu, K. Mutamba, K. Pavlidis,
T. Karaduman // IEEE Trans. Electron Devices. – 2008. – 55,
N 6. – P. 1563–1567.
2. Vendelin G. D. Microwave Circuit Design Using Linear and
Nonlinear Techniques / G. D. Vendelin, A. M. Pavio,
U. L. Rohde. – N. Y.: Wiley, 2005. – 387 р.
3. Шумовая радарная технология / К. А. Лукин, Ю. А. Алек-
сандров, В. П. Паламарчук и др. // Прикладная радио-
электрон. – 2009. – 8, № 4. – С. 510–525.
4. Kurokawa K. The Single-Cavity Multiple-Device Oscillator /
K. Kurokawa // IEEE Trans. Microwave Theory Techn. –
1971. – MTT-19, N 10. – P. 793–801.
5. DeLisio M. P. Quasi-Optical and Spatial Power Combining /
M. P. DeLisio, R. A. York // IEEE Trans. Microwave Theory
Techn. – 2002. – MTT-50, N 3. – P. 929–936.
6. Erturk V. B. Hybrid Analysis. Design Method for Active
Integrated Antennas / V. B. Erturk, R. G. Rojas, P. Roblin //
IEE Proc. Microwave Antennas Propagations. – 1999. – 146. –
P. 131–137.
7. The Gold Standard for Accurate Circuit Simulation [ Элект-
ронный ресурс]. – Режим доступа: www/URL: http://www.
hspice.com. – Загл. с экрана
8. Taflove A. Computational Electrodynamics: the Finite-
Difference Time-Domain Method / A. Taflove, S. C. Hagness. –
N. Y.: Artech House, 2000. – 425 р.
9. Сиренко Ю. К. Моделирование и анализ переходных процес-
сов в открытых периодических, волноводных и компакт-
ных резонаторах / Ю. К. Сиренко. – Х.: ЭДЕНА, 2003. –
363 с.
10. Юрченко Л. В. Генерация многочастотных колебаний в
микрополосковых линиях передачи с диодами Ганна /
Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко // Радиоэлектрон. и инфор-
матика. – 2007. – № 2. – С. 24–29.
11. Yurchenko V. B. Time-Domain Simulation of Power Combin-
ing in a Chain of THz Gunn Diodes in a Transmission Line /
V. B. Yurchenko, L. V. Yurchenko // Intern. J. Infrared and
Millimeter Waves. – 2004. – 25, N 1. – P. 43–54.
12. Юрченко Л. В. Моделирование автоколебаний при после-
довательном включении диодов Ганна в микрополоско-
вую линию / Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко // Прикладная
радиоэлектрон. – 2007. – 6, № 4. – С. 555–560.
13. Юрченко Л. В. Хаотические режимы генерации в протя-
женной микрополосковой линии с цепочкой диодов Ганна /
Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко // Радиоэлектрон. и инфор-
матика. – 2009. – № 3. – C. 14–20.
14. Юрченко Л. В. Генерация ультракоротких импульсов в
резонаторе с активным слоем и диэлектрическим зерка-
лом / Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко // Прикладная радио-
электрон. – 2005. – 4, № 2. – C. 195–200.
15. Юрченко Л. В. Моделирование процессов генерации се-
рии импульсов диодами Ганна в линиях задержки с па-
раллельным соединением / Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко //
Радиофизика и электрон.: сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики
и электрон. НАН Украины. – Х., 2009. – 14, № 3. –
C. 371–377.
16. Hairer E. Solving Ordinary Differential Equations II: Stiff and
Differential-Algebraic Problems / E. Hairer, G. Wanner. –
Berlin: Springer-Verlag, 1991. – 354 р.
Рукопись поступила 18.03.2013 г.
L. V. Yurchenko, V. B.Yurchenko
TIME-DOMAIN MODELLING OF POWER
COMBINING IN A PARALLEL CONNECTION
OF STRIP LINES WITH GUNN DIODES
Development of compact high-power radiation sources
for radiophysics requires power combining of active devices.
Prospective devices for this purpose are GaN Gunn diodes. Simu-
lation of power combining systems, particularly, those with time
delay, shows a lack of relevant analysis methods and techniques,
despite many achievements. In this work, using our modification
of Dormand-Prince numerical method, we carried out time-domain
modeling of nonlinear power combining in a distributed active
system formed by a parallel connection of extended sections of
strip lines with Gunn diodes specified by significant time delay of
inter-device coupling. Complicated dependences of power output
and period of oscillations on the system parameters have been
found and investigated. The results emphasize an essentially non-
linear character of the processes and could be useful for the expla-
nation of effects observed in practice. The model is efficient for
the analysis of ultra-wideband field dynamics in active nonlinear
systems with time delay. The research confirmed that oscillations
in nonlinear, multi-element, time-delay active systems are poorly
described by simplified models and require direct solutions in time
domain.
Key words: Gunn diode, delay line, time delay system,
power combining.
Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко
МОДЕЛЮВАННЯ У ЧАСОВОМУ ПРОСТОРІ
ПРОЦЕСІВ СКЛАДАННЯ ПОТУЖНОСТІ
ПРИ ПАРАЛЕЛЬНОМУ З’ЄДНАННІ
СМУЖКОВИХ ЛІНІЙ З ДІОДАМИ ГАННА
Створення компактних джерел випромінювання ви-
сокої потужності для радіофізичних застосувань вимагає під-
сумовування потужності окремих приладів. Перспективними
для цієї мети є діоди Ганна на основі нітриду галію. Для роз-
рахунку систем з підсумовуванням потужності, особливо в
задачах із запізненням, недостатньо методів аналізу і обчис-
лювальних методик, незважаючи на численні досягнення.
У даній роботі, використовуючи новий підхід і запропоновану
нами модифікацію числового методу Дормана-Прінса, ми
провели розрахунки в тимчасовій області нелінійного підсу-
мовування потужності в активній системі, що утворена пара-
лельним з’єднанням протяжних секцій смужкових ліній з
діодами Ганна, де виникає значна затримка зворотного
зв’язку. Виявлено та вивчено складні залежності вихідної
потужності і періоду коливань від параметрів системи.
Результати підкреслюють сильно нелінійний характер проце-
Л. В. Юрченко, В. Б. Юрченко / Моделирование во временной области…
_________________________________________________________________________________________________________________
37
сів і викликають інтерес для пояснення ефектів, які спостері-
гаються на практиці. Показано ефективність моделі при ви-
вченні надширокосмугової динаміки поля в сильно нелінійних
системах із запізненням з урахуванням сповільненої реакції
активних пристроїв на зовнішній вплив. Дослідження підтер-
дило, що коливання в нелінійних, багатоелементних і актив-
них системах, що володіють запізненням, погано описуються
спрощеними моделями і вимагають прямого розрахунку в
тимчасовій області.
Ключові слова: діод Ганна, лінія затримки, систе-
ма з запізнюванням, складання потужності.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-105992 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1028-821X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:54:16Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Юрченко, Л.В. Юрченко, В.Б. 2016-09-14T16:47:51Z 2016-09-14T16:47:51Z 2013 Моделирование во временной области процессов суммирования мощности при параллельном соединении полосковых линий с диодами Ганна / Л.В. Юрченко, В.Б. Юрченко // Радіофізика та електроніка. — 2013. — Т. 4(18), № 3. — С. 28-37. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 1028-821X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/105992 517.862 В данной работе, используя новый подход и предложенную нами модификацию численного метода Дормана-Принса, мы провели расчеты во временной области нелинейного суммирования мощности в активной системе, образованной параллельным соединением протяженных секций полосковых линий с диодами Ганна, где возникает значительная задержка обратной связи. У даній роботі, використовуючи новий підхід і запропоновану нами модифікацію числового методу Дормана-Прінса, ми провели розрахунки в тимчасовій області нелінійного підсумовування потужності в активній системі, що утворена паралельним з’єднанням протяжних секцій смужкових ліній з діодами Ганна, де виникає значна затримка зворотного зв’язку. In this work, using our modification of Dormand-Prince numerical method, we carried out time-domain modeling of nonlinear power combining in a distributed active system formed by a parallel connection of extended sections of strip lines with Gunn diodes specified by significant time delay of inter-device coupling. ru Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України Радіофізика та електроніка Микроволновая электродинамика Моделирование во временной области процессов суммирования мощности при параллельном соединении полосковых линий с диодами Ганна Моделювання у часовому просторі процесів складання потужності при паралельному з’єднанні смужкових ліній з діодами Ганна Time-domain modelling of power combining in a parallel connection of strip lines with Gunn diodes Article published earlier |
| spellingShingle | Моделирование во временной области процессов суммирования мощности при параллельном соединении полосковых линий с диодами Ганна Юрченко, Л.В. Юрченко, В.Б. Микроволновая электродинамика |
| title | Моделирование во временной области процессов суммирования мощности при параллельном соединении полосковых линий с диодами Ганна |
| title_alt | Моделювання у часовому просторі процесів складання потужності при паралельному з’єднанні смужкових ліній з діодами Ганна Time-domain modelling of power combining in a parallel connection of strip lines with Gunn diodes |
| title_full | Моделирование во временной области процессов суммирования мощности при параллельном соединении полосковых линий с диодами Ганна |
| title_fullStr | Моделирование во временной области процессов суммирования мощности при параллельном соединении полосковых линий с диодами Ганна |
| title_full_unstemmed | Моделирование во временной области процессов суммирования мощности при параллельном соединении полосковых линий с диодами Ганна |
| title_short | Моделирование во временной области процессов суммирования мощности при параллельном соединении полосковых линий с диодами Ганна |
| title_sort | моделирование во временной области процессов суммирования мощности при параллельном соединении полосковых линий с диодами ганна |
| topic | Микроволновая электродинамика |
| topic_facet | Микроволновая электродинамика |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/105992 |
| work_keys_str_mv | AT ûrčenkolv modelirovanievovremennoioblastiprocessovsummirovaniâmoŝnostipriparallelʹnomsoedineniipoloskovyhliniisdiodamiganna AT ûrčenkovb modelirovanievovremennoioblastiprocessovsummirovaniâmoŝnostipriparallelʹnomsoedineniipoloskovyhliniisdiodamiganna AT ûrčenkolv modelûvannâučasovomuprostoríprocesívskladannâpotužnostípriparalelʹnomuzêdnannísmužkovihlíníizdíodamiganna AT ûrčenkovb modelûvannâučasovomuprostoríprocesívskladannâpotužnostípriparalelʹnomuzêdnannísmužkovihlíníizdíodamiganna AT ûrčenkolv timedomainmodellingofpowercombininginaparallelconnectionofstriplineswithgunndiodes AT ûrčenkovb timedomainmodellingofpowercombininginaparallelconnectionofstriplineswithgunndiodes |