A SIMPLE METHOD FOR IMPROVING OUT-OF-BAND HIGH-FREQUENCY STABILITY OF RADIO FREQUENCY AMPLIFIERS
Предмет і мета роботи. Методи визначення і забезпечення стабільності радіочастотних (РЧ) підсилювачів досить активно розвиваються протягом останніх десятиріч, однак більшість із них не зручні для практичного використання. Найпопулярніша на цей час методика полягає в комбінації аналітичних і графічни...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім «Академперіодика»
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1429 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Radio physics and radio astronomy |
Репозитарії
Radio physics and radio astronomy| id |
oai:ri.kharkov.ua:article-1429 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Radio physics and radio astronomy |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
S-параметри радіочастотний підсилювач схема Дарлінгтона K-фактор стабільності S-parameters RF amplifier Darlington scheme K-factor for stability |
| spellingShingle |
S-параметри радіочастотний підсилювач схема Дарлінгтона K-фактор стабільності S-parameters RF amplifier Darlington scheme K-factor for stability Khristenko, A. D. A SIMPLE METHOD FOR IMPROVING OUT-OF-BAND HIGH-FREQUENCY STABILITY OF RADIO FREQUENCY AMPLIFIERS |
| topic_facet |
S-параметри радіочастотний підсилювач схема Дарлінгтона K-фактор стабільності S-parameters RF amplifier Darlington scheme K-factor for stability |
| format |
Article |
| author |
Khristenko, A. D. |
| author_facet |
Khristenko, A. D. |
| author_sort |
Khristenko, A. D. |
| title |
A SIMPLE METHOD FOR IMPROVING OUT-OF-BAND HIGH-FREQUENCY STABILITY OF RADIO FREQUENCY AMPLIFIERS |
| title_short |
A SIMPLE METHOD FOR IMPROVING OUT-OF-BAND HIGH-FREQUENCY STABILITY OF RADIO FREQUENCY AMPLIFIERS |
| title_full |
A SIMPLE METHOD FOR IMPROVING OUT-OF-BAND HIGH-FREQUENCY STABILITY OF RADIO FREQUENCY AMPLIFIERS |
| title_fullStr |
A SIMPLE METHOD FOR IMPROVING OUT-OF-BAND HIGH-FREQUENCY STABILITY OF RADIO FREQUENCY AMPLIFIERS |
| title_full_unstemmed |
A SIMPLE METHOD FOR IMPROVING OUT-OF-BAND HIGH-FREQUENCY STABILITY OF RADIO FREQUENCY AMPLIFIERS |
| title_sort |
simple method for improving out-of-band high-frequency stability of radio frequency amplifiers |
| title_alt |
ПРОСТИЙ МЕТОД ПІДВИЩЕННЯ ВИСОКОЧАСТОТНОЇ ПОЗАСМУГОВОЇ СТАБІЛЬНОСТІ РАДІОЧАСТОТНИХ ПІДСИЛЮВАЧІВ |
| description |
Предмет і мета роботи. Методи визначення і забезпечення стабільності радіочастотних (РЧ) підсилювачів досить активно розвиваються протягом останніх десятиріч, однак більшість із них не зручні для практичного використання. Найпопулярніша на цей час методика полягає в комбінації аналітичних і графічних методів, що вимагає високої кваліфікації користувача та використання ліцензійного програмного забезпечення. Також відсутній чіткий алгоритм підвищення високочастотної позасмугової стабільності підсилювачів. Оптимальне рішення для кожної окремої схеми доводиться шукати методом поступових наближень. Метою роботи є розробка простого методу, який дозволить ефективно підвищувати високочастотну позасмугову стабільність РЧ підсилювачів і надійність систем підсилення сигналу, особливо таких складних, які мають низькочастотні радіотелескопи.Методи і методологія. Для розрахунку параметрів РЧ підсилювачів і пасивних схем використовувався метод комп’ютерного моделювання. Моделювання проводилось на основі S-параметрів РЧ підсилювачів, наданих їх виробниками. Стабільність підсилювачів визначалася за K -фактором стабільності.Результати. Розроблено простий метод підвищення високочастотної позасмугової стабільності РЧ підсилювачів, який полягає в підключенні до підсилювача послідовно з навантаженням стабілізувального кола RстабLстаб . Запропоновано оригінальну методику розрахунку такого кола. Також запропоновано міру, що дозволяє оцінювати практичний запас високочастотної стабільності РЧ підсилювачів і порівнювати їх між собою. Запропонований метод не потребує використання ліцензійного програмного забезпечення.Висновки. Пропонований метод дозволяє суттєво підвищити високочастотну стабільність РЧ підсилювачів за межами смуги робочих частот, спростити технологічні вимоги до конструкції, а також зробити більш доступним їх використання. Параметри підсилювача в робочому діапазоні частот залишаються при цьому без суттєвих змін.Ключові слова: S-параметри; радіочастотний підсилювач; схема Дарлінгтона; K-фактор стабільностіСтаття надійшла до редакції 23.05.2023Radio phys. radio astron. 2023, 28(4): 318-328БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК1. Абранин Э.П., Брук Ю.М., Захаренко В.В., Коноваленко А.А.. Структура и параметры новой системы антенного усиления радиотелескопа УТР-2. Радиофизика и радиоастрономия. 1997. Т. 2, No 1. С. 95—103. DOI: https://doi.org/10.15407/rpra2. Suárez A. Check the Stability: Stability Analysis Methods for Microwave Circuits. IEEE Microw. Mag. 2015. Vol.16, Iss. 5. P. 69—90. DOI: 10.1109/MMM.2015.24109513. Bahl I.J. Fundamentals of RF and Microwave Transistor Amplifiers. A John Wiley & Sons, Inc., Publication, 2009. P. 479—506.4. Rollett J. Stability and Power-Gain Invariants of Linear Twoports. IRE Trans. Circuit Theory. 1962. Vol. 9, Iss. 1. P. 29—32. DOI: 10.1109/TCT.1962.10868545. Gonzalez G. Microwave Transistor Amplifiers, Analysis and Design. 2nd ed. Prentice Hall, 1997. P. 217—228.6. QucsStudio a free and powerful circuit simulator. URL: http://qucsstudio.de7. Surface Mount. Monolithic Amplifier DC-1 GHz. GALI-74+. URL: https://www.minicircuits.com/pdfs/GALI-74+.pdf ISSN 1027-9636. Радiофiзика i радiоастрономiя. Т. 28, No 4, 20238. Титов А.А. Упрощённый расчёт широкополосного усилителя. Радиотехника. 1979. No 6. C. 88—90.9. Mini-Circuits. GALI-74+. SMT Low Noise Amplifier, DC – 1000 MHz, 50Ω. URL: https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=GALI-74%2B10. Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. Москва: Сов. радио, 1980. C. 74.11. Ahn H., Ji H., Kang D., Son S.-M., Lee S., Han J. A 26—30 GHz GaN HEMT Low-Noise Amplifier Employing a Series InductorBased Stability Enhancement Technique. Electronics. 2022. Vol. 11, Iss. 17, id. 2716. DOI: 10.3390/electronics1117271612. GORVO all around you. SBB2089Z. 50–850 MHz Cascadable InGaP HBT Active Bias MMIC Amplifier. URL: https://www.qorvo.com/products/p/SBB2089Z#documents13. GORVO all around you. Model-Based GaN PA Design Basics: GaN Transistor S-Parameters, Linear Stability Analysis and Resistive Stabilization. URL: https://www.qorvo.com/design-hub/blog/model-based-gan-pa-design-basics-s-parameters-linear-and-resistive-stabilizatio14. Ровдо А.А. Схемотехника усилительных каскадов на биполярных транзисторах. Москва: Додэка XXI век, 2002. С. 108—113. |
| publisher |
Видавничий дім «Академперіодика» |
| publishDate |
2023 |
| url |
http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1429 |
| work_keys_str_mv |
AT khristenkoad prostijmetodpídviŝennâvisokočastotnoípozasmugovoístabílʹnostíradíočastotnihpídsilûvačív AT khristenkoad asimplemethodforimprovingoutofbandhighfrequencystabilityofradiofrequencyamplifiers |
| first_indexed |
2024-05-26T06:28:59Z |
| last_indexed |
2024-05-26T06:28:59Z |
| _version_ |
1802895113127460864 |
| spelling |
oai:ri.kharkov.ua:article-14292023-12-13T19:23:30Z ПРОСТИЙ МЕТОД ПІДВИЩЕННЯ ВИСОКОЧАСТОТНОЇ ПОЗАСМУГОВОЇ СТАБІЛЬНОСТІ РАДІОЧАСТОТНИХ ПІДСИЛЮВАЧІВ A SIMPLE METHOD FOR IMPROVING OUT-OF-BAND HIGH-FREQUENCY STABILITY OF RADIO FREQUENCY AMPLIFIERS Khristenko, A. D. S-параметри; радіочастотний підсилювач; схема Дарлінгтона; K-фактор стабільності S-parameters; RF amplifier; Darlington scheme; K-factor for stability Предмет і мета роботи. Методи визначення і забезпечення стабільності радіочастотних (РЧ) підсилювачів досить активно розвиваються протягом останніх десятиріч, однак більшість із них не зручні для практичного використання. Найпопулярніша на цей час методика полягає в комбінації аналітичних і графічних методів, що вимагає високої кваліфікації користувача та використання ліцензійного програмного забезпечення. Також відсутній чіткий алгоритм підвищення високочастотної позасмугової стабільності підсилювачів. Оптимальне рішення для кожної окремої схеми доводиться шукати методом поступових наближень. Метою роботи є розробка простого методу, який дозволить ефективно підвищувати високочастотну позасмугову стабільність РЧ підсилювачів і надійність систем підсилення сигналу, особливо таких складних, які мають низькочастотні радіотелескопи.Методи і методологія. Для розрахунку параметрів РЧ підсилювачів і пасивних схем використовувався метод комп’ютерного моделювання. Моделювання проводилось на основі S-параметрів РЧ підсилювачів, наданих їх виробниками. Стабільність підсилювачів визначалася за K -фактором стабільності.Результати. Розроблено простий метод підвищення високочастотної позасмугової стабільності РЧ підсилювачів, який полягає в підключенні до підсилювача послідовно з навантаженням стабілізувального кола RстабLстаб . Запропоновано оригінальну методику розрахунку такого кола. Також запропоновано міру, що дозволяє оцінювати практичний запас високочастотної стабільності РЧ підсилювачів і порівнювати їх між собою. Запропонований метод не потребує використання ліцензійного програмного забезпечення.Висновки. Пропонований метод дозволяє суттєво підвищити високочастотну стабільність РЧ підсилювачів за межами смуги робочих частот, спростити технологічні вимоги до конструкції, а також зробити більш доступним їх використання. Параметри підсилювача в робочому діапазоні частот залишаються при цьому без суттєвих змін.Ключові слова: S-параметри; радіочастотний підсилювач; схема Дарлінгтона; K-фактор стабільностіСтаття надійшла до редакції 23.05.2023Radio phys. radio astron. 2023, 28(4): 318-328БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК1. Абранин Э.П., Брук Ю.М., Захаренко В.В., Коноваленко А.А.. Структура и параметры новой системы антенного усиления радиотелескопа УТР-2. Радиофизика и радиоастрономия. 1997. Т. 2, No 1. С. 95—103. DOI: https://doi.org/10.15407/rpra2. Suárez A. Check the Stability: Stability Analysis Methods for Microwave Circuits. IEEE Microw. Mag. 2015. Vol.16, Iss. 5. P. 69—90. DOI: 10.1109/MMM.2015.24109513. Bahl I.J. Fundamentals of RF and Microwave Transistor Amplifiers. A John Wiley & Sons, Inc., Publication, 2009. P. 479—506.4. Rollett J. Stability and Power-Gain Invariants of Linear Twoports. IRE Trans. Circuit Theory. 1962. Vol. 9, Iss. 1. P. 29—32. DOI: 10.1109/TCT.1962.10868545. Gonzalez G. Microwave Transistor Amplifiers, Analysis and Design. 2nd ed. Prentice Hall, 1997. P. 217—228.6. QucsStudio a free and powerful circuit simulator. URL: http://qucsstudio.de7. Surface Mount. Monolithic Amplifier DC-1 GHz. GALI-74+. URL: https://www.minicircuits.com/pdfs/GALI-74+.pdf ISSN 1027-9636. Радiофiзика i радiоастрономiя. Т. 28, No 4, 20238. Титов А.А. Упрощённый расчёт широкополосного усилителя. Радиотехника. 1979. No 6. C. 88—90.9. Mini-Circuits. GALI-74+. SMT Low Noise Amplifier, DC – 1000 MHz, 50Ω. URL: https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=GALI-74%2B10. Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. Москва: Сов. радио, 1980. C. 74.11. Ahn H., Ji H., Kang D., Son S.-M., Lee S., Han J. A 26—30 GHz GaN HEMT Low-Noise Amplifier Employing a Series InductorBased Stability Enhancement Technique. Electronics. 2022. Vol. 11, Iss. 17, id. 2716. DOI: 10.3390/electronics1117271612. GORVO all around you. SBB2089Z. 50–850 MHz Cascadable InGaP HBT Active Bias MMIC Amplifier. URL: https://www.qorvo.com/products/p/SBB2089Z#documents13. GORVO all around you. Model-Based GaN PA Design Basics: GaN Transistor S-Parameters, Linear Stability Analysis and Resistive Stabilization. URL: https://www.qorvo.com/design-hub/blog/model-based-gan-pa-design-basics-s-parameters-linear-and-resistive-stabilizatio14. Ровдо А.А. Схемотехника усилительных каскадов на биполярных транзисторах. Москва: Додэка XXI век, 2002. С. 108—113. Subject and Purpose. Methods for determining and ensuring the stability of radio frequency (RF) amplifiers have been progressing quite actively over the past decades. However, most of them are not convenient for practical use. Combining analytical and graphical techniques widely accepted at the moment requires a highly skillful user and licensed software. Also, a bad point is the lack of clear algorithms for increasing the out-of-band high-frequency stability of amplifiers, sending us to the procedure of successive approximations when an optimal solution for an individual scheme is sought. The present work seeks for a simple method that effectively increases the out-of-band high-frequency stability of RF amplifiers and improves the reliability of signal amplification systems, especially those complex structures that incorporate low-frequency radio telescopes.Methods and Methodology. The parameters of the RF amplifiers and passive circuits are obtained by computer modeling upon the S-parameters given by the manufacturer. The amplifier stability is determined by the K-factor for stability.Results. A simple universal method has been developed to improve the out-of-band high-frequency stability of RF amplifiers. In this method, a stabilization RstabLstab circuit is connected to the amplifier in series with the load. An original procedure has been designed to calculate the stabilization circuit. Also, a metric has been proposed that evaluates the practical margins of the out-of-band high-frequency stability of RF amplifiers and makes it possible to compare them one to another. Finally, the proposed method offers freedom from the licensed software.Conclusions. The proposed method significantly increases the high-frequency stability of RF amplifiers beyond the operating frequency range and simplifies the technological requirements for the design. The employment of RF amplifiers is more available almost without compromising their performance in the operating frequency range. The method is simple and easy to apply.Keywords: S-parameters; RF amplifier; Darlington scheme; K-factor for stabilityManuscript submitted 23.05.2023Radio phys. radio astron. 2023, 28(4): 318-328REFERENCES1. Abranin, E.P., Bruk, Yu.M., Zakharenko, V.V., Konovalenko, A.A., 1997. Structure and Parameters of New System of Antenna Amplification of Radio Telescope UTR-2. Radio Phis. Radio Astron., 2(1), pp. 95—103 (in Russian).2. Suárez, A., 2015. Check the Stability: Stability Analysis Methods for Microwave Circuits. IEEE Microw. Mag., 16(5), pp. 69—90. DOI: https://doi.org/10.1109/MMM.2015.24109513. Bahl, I.J., 2009. Fundamentals of RF and Microwave Transistor Amplifiers. A John Wiley & Sons, Inc., Publ., pp. 479—506. DOI: https://doi.org/10.1002/97804704623484. Rollett, J., 1962. Stability and Power-Gain Invariants of Linear Twoports. IRE Trans. Circuit Theory, 9(1), pp. 29—32. DOI: https://doi.org/10.1109/TCT.1962.10868545. Gonzalez, G., 1997. Microwave Transistor Amplifiers, Analysis and Design. 2nd ed. Prentice Hall, pp. 217—228.6. QucsStudio a free and powerful circuit simulator. Available from: http://qucsstudio.de http://qucsstudio.de7. Surface Mount. Monolithic Amplifier DC-1 GHz. GALI-74+[pdf]. Available from: https://www.minicircuits.com/pdfs/GALI-74+.pdf8. Titov, A.A., 1979. Simplified calculation of a broadband amplifier. Radiotekhnika, 6, pp. 88—90 (in Russian).9. Mini-Circuits. GALI-74+. SMT Low Noise Amplifier, DC – 1000 MHz, 50Ω. Available from: https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=GALI-74%2B10. Schwartz, N.Z., 1980. Linear transistor microwave amplifiers. Moscow: Soviet Radio Publ. (in Russian).11. Ahn, H., Ji, H., Kang, D., Son, S.-M., Lee, S., Han, J., 2022. A 26–30 GHz GaN HEMT Low-Noise Amplifier Employing a Series Inductor-Based Stability Enhancement Technique. Electronics, 11(17), id. 2716. DOI: https://doi.org/10.3390/electronics1117271612. GORVO all around you. SBB2089Z. 50–850 MHz Cascadable InGaP HBT Active Bias MMIC Amplifier. Available from: https://www.qorvo.com/products/p/SBB2089Z#documents13. GORVO all around you. Model-Based GaN PA Design Basics: GaN Transistor S-Parameters, Linear Stability Analysis and Resistive Stabilization. Available from: https://www.qorvo.com/design-hub/blog/model-based-gan-pa-design-basics-s-parameters-linear-and-resistive-stabilizatio14. Rovdo, A.A., 2002. Circuit design of amplifier stages based on bipolar transistors. Moscow: Publishing house Dodeka XXI century, pp. 108—113 (in Russian). Видавничий дім «Академперіодика» 2023-12-08 Article Article application/pdf http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1429 10.15407/rpra28.04.318 РАДИОФИЗИКА И РАДИОАСТРОНОМИЯ; Vol 28, No 4 (2023); 318 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY; Vol 28, No 4 (2023); 318 РАДІОФІЗИКА І РАДІОАСТРОНОМІЯ; Vol 28, No 4 (2023); 318 2415-7007 1027-9636 10.15407/rpra28.04 uk http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1429/pdf Copyright (c) 2023 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY |