ОТРАЖАТЕЛЬНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ ДЕЦИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ВОЛН

June 30, 2012 by admin Комментировать »

Венгер А. П., Медина X. Л., Чавес Р., Веласкес А. Departamento de Electronica у Telecomunicaciones Centro de Investigation Cientffica у de Education Superior de Ensenada Km. 107 Carretera Tijuana-Ensenada, 22860 Ensenada В. C.

MEXICO

Phone. 52 (646)175-0555, fax: 52 (646)175-0554,

E-mail: avenger&.cicese. mx. jmedina&.cicese.mx, http://www. cicese. mx


Аннотация В докладе представлены результаты исследования нового СВЧ транзисторного усилителя с улучшенными рабочими характеристиками в L-диапазоне. Усилитель был построен с использованием новых принципов усиления на основе теории однополюсного отражательного усилителя. Результаты эксперимента показывают, что этот класс усилителей, использующий только один транзистор, потребляет меньшую мощность, имеет больший коэффициент передачи и более низкий коэффициент шума по сравнению с обычным однокаскадным усилителем, что позволяет использовать его для усиления в миллиметровом диапазоне волн. Исследование усилителя показало следующие характеристики в L-диапазоне:

–  коэффициент усиления 20 дБ для >2% f0,

–  коэффициент шума менее 0,5 дБ при температуре 290 К,

–  малая потребляемая мощность по постоянному току (менее 0,5 мВт).

I.  Введение

Характеристики обычного СВЧ транзисторного усилителя на прохождение достаточно хорошо изучены и, в основном, зависят от матрицы рассеяния и шумовых параметров используемого транзистора. В некоторых случаях альтернативой данному усилителю может быть транзисторный усилитель работающий на отражение. Впервые вариант такого усилителя на полевом транзисторе был предложен в 1979 году [1]. Он содержал в цепи стока реактивную нагрузку и имел глубокую положительную связь со входом. Главным недостатком данной схемы является его неустойчивость в работе, зависящая от различных факторов.

II Теория

Нами предлагается новый вариант отражательного усилителя, схема которого представлена на рис.1.

Рис. 1. Схема усилителя мощности Fig. 1. Diagram of power amplifier

ДЕСЯТИВАТТНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ДИСКРЕТНОУПРАВЛЯЕМЫЙ ПО УРОВНЮ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ 1-ДИАПАЗОНА

Андрусенко Н. И., Гузь В. И., Липатов В. П., Никитенко Ю. Г., Ткаченко В. П. НИИ «Квант-Радиолокация» Киев 03150, Украина Тел., факс: 220-97-54; e-mail: kvant_rs@i-c.com.ua

УМ питается от источников питания +15 В и минус

12,6    В, при этом в узле А6 формируются питающие напряжения для подачи на отдельные узлы УМ, в том числе на панель контроля (ПК), с индикацией включенных источников питания соответствующими светодиодами. Время передачи и приема регулируется импульсом запуска.

Основной трудностью, которую пришлось преодолеть в данной разработке, кроме получения стабильности в работе в условиях климатических и механических воздействий, является устранение искажений ЧМ сигнала, вызванных амплитудно-фазовой конверсией (АФК) усилителя, при полезной угловой модуляции входного сигнала одновременно с управлением мощностью сигнала в больших пределах при работе в диапазоне частот, определяемой полосовым фильтром Z1.

Известно, что при ЧМ несущей имеет место паразитная амплитудная модуляция (ПАМ), которая зависит от метода модуляции [2]: при прямом методе ЧМ форма ПАМ соответствует форме модулирующего сигнала (МС) и при прямоугольном МС имеет форму скачка с фронтом, определяемым фронтом МС и полосой УМ. При косвенном и комбинированном методах ЧМ (КМЧМ) форма ПАМ экспонента с крутизной фронта, определяемой постоянной времени интегрирующей цепи (ИЦ), установленной на входе фазового модулятора ЧМ генератора.

При АФК, равной 5°/дБ, и ПАМ, равной 1 дБ, возникает паразитная ЧМ (ПЧМ), равная АГп=Аф(рад)/2лтфр(с), где Лер изменение фазы; ТфРфронт огибающей ПАМ при ЧМ. Так, например, при прямом методе ЧМ и ТфР = 0,1 мке Afn = 5°/дБ-1 дБ/57,3°-6,28-0,1-10′6 s 140 кГц, а при косвенном методе ЧМ или КМЧМ с постоянной времени ИЦ Т = 6,8 мке ТфР = 20 мке и Afn = 5°/дБ-1 дБ/57,3°-6,28-20-10′6 s 0,7 кГц, что намного меньше, чем при прямом методе ЧМ.

При управлении мощностью скачком ПЧМ возрастает как при ПАМ.

Приводим технические характеристики УМ:

–      диапазон частот I-диапазон (конкретное значение усиливаемых частот определяется используемым фильтром Z1);

выходная мощность > 12 Вт; коэффициент усиления > 30 дБ; коэффициент шума усилителя < 10 дБ (при нулевом ослаблении аттенюатора);

–      АФК < 5°/дБ.

Уровень регулировки выходной мощности:

–      дискретно 20, 30, 45 дБ;

–      дискретно через (5+1) дБ от 0 до 45 дБ аналоговым сигналом АРМ;

коэффициент полезного действия >10% (потребляемый ток от источника +15 В <8 А, по источнику-12,6 В <0,1 А).

Габаритные размеры: 100x220x310 мм.

Диапазон рабочих температур: от минус 10°С до +40°С.

III.  Заключение

Усилитель мощности предназначен для использования в системах связи и локации с угловой (частотной) модуляцией несущей, а также в других телекоммуникационных системах. Усилитель прошел все виды климатических и механических испытаний, освоен в серийном производстве. Возможны поставки по договорам.

IV. Список литературы

DECAWATT TRANSISTOR DISCRETELY CONTROLLED ON LEVEL POWER AMPLIFIER OF l-BAND

Andrusenko N. I., Gouz V. I., Lipatov V. P., Nikitenko J. G, Tkachenko V. P.

SRI “Kvant Radar Systems”

Kiev-03150, Ukraine Tel., fax. 220-97-54; e-mail: kvant_rs@i-c.com.ua

Abstract Presented in this paper are the results of design of l-band microwave power amplifier with electrical control of output signal level. Its brief specifications are given.

I.  Introduction

Generating microwave power in l-band of the order of 10 W and more in continuous mode or in impulse mode with the small off-duty factor (Q>1,1) on semiconductor devices is the hard technical problem which rises at necessity of power level control in wide range with required accuracy and linearity.

II.  Main part

The functional diagram of power amplifier (PA) with discretely controlled level is presented in fig. 1.

Amplified signal comes to coaxial input X1of PA (in particular, frequency manipulated (FM) microwave signal). From preamplifier PA1 (unit A1) output FM signal comes to microwave attenuator, and after amplification in unit 4 PA2 it comes to the output stage РАЗ (unit A5) on power transistors. This stage contains a circuit, which controls the permissible temperature of transistor case. When the temperature is higher than the permissible value, interruption of PA supply occurs. The signal from the output of doorknob transformer W1, previously amplified in РАЗ, comes to the waveguide bandpass Z1 and through ferrit circulator WC1 comes to the output XT1 of PA (waveguide 23×10 cm).

A portion of signal power comes to the device of output power control (A7) through the directed coupler W3 and then to the input of automatic power control system A8.

The main difficulty during development, except the problem of climatic and mechanical stability, is elimination of FM signal distortion caused by amplitude-phase conversion (APC) at effective angular modulation of input signal simultaneously with signal power control in wide range.

Performance specifications of the amplifier:

frequency band l-band;

output power > 12 W;

gain factor > 30 dB;

noise factor of amplifier < 10 dB;

–     APC < 5°/dB.

Control level of output power: discretely 20, 30, 45 dB;

discretely per (5±1) dB from 0 to 45 dB by analog signal of automatic power control.

III.  Conclusion

Power amplifier is used in communication and location systems with angular (frequency) modulation of carrier and in other telecommunication systems. Amplifier has passed all types of climatic and mechanical tests and is being produced serially. Offers of purchase are accepted.

[1]  Гузь В. И., Липатов В. П. и др. Совершенствование широкодиапазонной приемной и приемо-передающей бортовой аппаратуры. Труды 1-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития. МРФ-2002», Украина, Харьков, 2002, с. 407-410.

[2]  Верещагин Е. М., Никитенко Ю. Г. Частотная и фазовая модуляция в технике связи. М.: Связь, 1974.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

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