МАЛОШУМЯЩИЙ УСИЛИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ СРЕДНЕЙ ЧАСТИ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН

May 18, 2012 by admin Комментировать »

Сухоручко О. Н., Белоус О. И., Фисун А. И. Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины Харьков, 61085, ул. Ак. Проскуры, 12, тел. /0572/744-83-08, e-mail: oniks@ire.kharkov.ua

Аннотация – Представлены результаты разработки и исследования малошумящего усилительного модуля средней части миллиметрового диапазона длин волн, содержащего двухконтурный параметрический усилитель и квазиоп- тический генератор накачки. В диапазоне 60-65 ГГц получен коэффициент усиления 17 дБ в полосе частот 1,2 ГГц по уровню -3 дБ. Температура шумов не превышает 550 К при использовании квазиоптического ЛПД-генератора накачки.

I.  Введение

Одна из проблем освоения миллиметрового диапазона длин волн – создание входных усилительных цепей с низким уровнем шумов. Несмотря на значительные достижения в области разработки высокочастотных полевых транзисторов, усилителей на диодах Ганна и других, разработка и применение параметрических усилителей (ПУ) является перспективной [1]. При этом важными составными частями разработки входных цепей являются выбор схемы параметрического усилителя и генератора накачки (ГН). Применение полупроводниковых ПУ предпочтительно по многим причинам как принципиального, так и технического характера. Это, прежде всего, возможность работы в диапазоне более высоких частот, большие коэффициенты усиления на один каскад и другие. В этом заключаются предпосылки создания входных цепей с высокой степенью интеграции.

II.  Основная часть

В качестве базовой схемы при разработке двухконтурного ПУ использовался вариант его построения на встречных волноводах [2], как наиболее технологичный в КВЧ диапазоне длин волн. Тракты сигнала и накачки имеют ширину стандартного сечения, а высота выбирается из условий согласования их волнового сопротивления с нелинейным элементом и фильтром накачки в полосе рабочих частот. На рис. 1 представлена конструкция двухконтурного ПУ, работающего на отражение.

Рис. 1. Конструкция двухконтурного ПУ с фильтрами на волноводных расширениях.

Fig. 1. Section of two-circuit PA with filters on the guide widening

В качестве фильтра частоты накачки и контура холостой частоты использован двухзвенный фильтр 3, который образован двумя волноводными расширениями в широкой плоскости волновода сигнала 1.

Усиливаемый сигнал поступает на активный элемент (ДБШ) 2 по волноводу сигнала 7, мощность накачки – по волноводу накачки 4.

Осевое сечение ГН с долговременной стабилизацией частоты показано на рис 2.

Fig. 4. Exterior view of L-band modular amplifier

Fig. 3. Amplifier factor and noise temperature as a function of the frequency (experimental results)

In spite of the significant advance in studying of SHF- transistors and Gunn-diode amplifiers the development and application of the parametric amplifier (PA) has been the object of much concentrated attention. Choosing the amplifier scheme and its components as well as the pumping generator type (PG) is essential part of the problem. Using of semiconductor components is more prevential by reason of schematic and technological matter. First of all it concerns the possibility of operation in the more high frequency band, greater amplification factor for one cascade and small size and weight. There is an essential prerequisite to develop input circuits with a great integration.

II.  Main part

Puc. 4. Внешний вид экспериментального макета усилительного модуля.

Circuit version on the contrary waveguide was used as a breadboard model of two-circuit parametric amplifier. Shown in Fig. 1 is a PA construction operating in reflected scheme. The two-link filter 3 based on the two waveguide widening in the narrow wall of the signal waveguide 1 is used as a filter of pumping frequency network. The input signal arrives at the nonlinear element 2 from the signal waveguide 1, and the pumping power comes through pumping guide 4. Fig. 2 illustrates an axial section of IMPATT-oscillator with long-time frequency stabilization. The IMPATT-diode is placed in primary resonance chamber (1). The corner-echelette mirror (2) serves simultaneously as a case of generator, copper compensator and tuning mechanism are mounted into spherical mirror (3). The control of head transport is performed by the Peltier elements (6) placed between resonator case (2) and outer radiator (7). The EM wave leaves through the waveguide (8). The EM wave source and stabilizing resonator are placed in hermetic capsule (10). The heat balance is controlled by control scheme with temperature sensors included into comparison bridge. Fig. 3 shows the experimental dependences of amplification factor and noise temperature at pumping frequency of 109.8 GHz and pumping power of 10 mW.

III.  Conclusion

Thus, the experimental low-noise amplified module has been created in 60-65 GHz with all the components in solid- state electronics. Saturation of the amplifier occurs at the input power in order of 10′6W. at -3 dB level the working bandwidth is

1.2  GHz and amplification factor is about 17dB. The noise temperature is 550 K.. The scheme proposed shows promise for development of input amplifying solid-state module rending up to 100 GHz.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты