تحليل الاستقرارية وتصميم مضخم ذو مقاومة سالبة في أنظمة اتصالات الميكروويف والرادار

الملخص

تقدم هذه الورقة تصميم مضخم الانعكاس ذو المقاومة السالبة (NRRA) لتعويض الفقد في شبكات التأخير الزمني السلبي.(NGD  يعتمد المضخم على ترانزستورات الميكروويف العاملة في وضع المقاومة السالبة، متجاوزاً أداء المضخمات التقليدية من حيث كسب أعلى ضمن نطاق ترددي محكم وأداء ضوضائي أفضل. تتبع الدراسة منهجية تصميم شاملة تجمع بين المحاكاة الكهرومغناطيسية والتحقق التجريبي. أظهرت نتائج المحاكاة أداءً استثنائياً، حيث حقق المضخم ذروة كسب انعكاسي قدره 25.84 ديسيبل عند 1.29 جيجاهرتز، مع الحفاظ على خصائص المقاومة السالبة عبر نطاق 0.5-2 جيجاهرتز. تم تقليل المكون التفاعلي للمعاوقة إلى مستويات قريبة من الصفر بين 1.2-2 جيجاهرتز عبر استخدام مكثفات ضبط البوابة. أكدت التجارب العملية تشغيلاً مستقراً بكسب 15 ديسيبل بعد تطوير تحسينات الاستقرار، بما في ذلك مرشحات التمرير المنخفض (مكثفات 1 نانوفاراد) وتصميم جديد لشبكة التحيز (مقاومة بوابة 1 كيلو أوم، مقاومة مصرف 10 أوم). باستخدام تحليل الاستقرار باستخدام معيار (STABN_GP2)  في Microwave Office  تم تأكيد متانة التصميم، مع عدم وجود التفاف حول النقطة -1. كذلك تم التغلب على التذبذبات الأولية (30 ميجاهرتز بين 500 ميجاهرتز-3 جيجاهرتز) عبر تحسين المكونات. ورغم الأداء المتميز في الكسب، يبرز البحث المفاضلة الأساسية بين الكسب وعرض النطاق، مما يحصر التصميم الحالي بالتطبيقات ذات عرض نطاق ترددى ضيق. تمثل هذه النتائج تقدماً مهماً في دوائر الميكروويف النشطة، خاصة للتطبيقات التي تتطلب تعويضاً دقيقاً للفقد في شبكات. NGD كذلك تختتم الورقة بتوصيات محددة لتعزيز عرض النطاق مستقبلاً عبر تكوينات ترانزستورات بديلة وتقنيات تحيز متطورة.