ИСТОРИЯ, СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕМАТИКИ АКТИВНЫХ СВЧ УСТРОЙСТВ В ЦНИРТИ – ЧАСТЬ 1

July 7, 2012 by admin Комментировать »

Гармаш В. Ф., Кищинский А. А., Свистов Е. А. ФГУП «Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт» Российская Федерация, г. Москва, ул. Новая Басманная, д. 20 тел.(095)261-61-70, e-mail: amplifiers@mail.ru

Аннотация В историческом плане рассматривается развитие тематики активных СВЧ устройств в ЦНИРТИ (прежде ВНИИ-108), отмечающем в этом году 60-летие со дня создания.

I.  Введение

Вскоре после основания в 1943 году ВНИИ-108 было положено начало работам по созданию полупроводниковых приборов. К работам были привлечены такие специалисты в этой области, как С. Г. Калашников, Н. А. Пенин, Я. А. Федотов,

Н.  Е. Скворцова, В. Г. Алексеева, Г. А. Кубецкий. Была организована лаборатория № 5 под руководством С. Г. Калашникова.

В период 1948-1950 г.г. в лаборатории были выполнены работы по созданию германиевых сварных СВЧ диодов сантиметрового диапазона волн. Был создан участок по выпуску мелких серий этих диодов.

Выпускаемые диоды использовались тематическими подразделениями института, а также другими организациями в проводившихся НИОКР.

В 1950 г. за разработку этих диодов группа сотрудников (Калашников С. Г., Пенин Н. А., Кубецкий Г. А., Алексеева В. Г.) была удостоена Сталинской премии.

В период 1951-1955 г.г. в лаборатории проводились работы по созданию сплавных транзисторов метрового диапазона волн. Разработки велись в двух направлениях:

–  повышения частотного предела относительно малошумящих транзисторов (руководитель работ –

Н.       А. Пенин);

– повышения уровня выходной мощности транзисторов (руководитель Г. А. Кубецкий).

В лаборатории также велись работы по получению кристаллического германия для изготовления подложек транзисторов (группа В. Г. Алексеевой). Разработкой типовых схем на транзисторах занималась группа Я. А. Федотова.

Был создан участок по производству транзисторов. Этими транзисторами обеспечивались новые разработки института, а также ряд других организаций. Необходимую консультацию при внедрении транзисторов оказывал Я. А. Федотов.

В связи с организацией ИРЭ АН СССР в конце 1955 г. часть ведущих сотрудников лаборатории (С. Г. Калашников, Н. А. Пенин, В. Г. Алексеева) были переведены во вновь организованный институт, а несколько позже в связи с появлением в составе МРП научно-исследовательских организаций НИИ-35 и НИИ-311 было принято решение о передаче направлений диодов и транзисторов и закрытии полупроводниковой лаборатории № 5.

Позже работы по исследованию и разработке новых полупроводниковых приборов в ЦНИРТИ не проводились. Они проводились в специализированных институтах электронной техники и в институтах АН СССР.

II. Основная часть

Дальнейшее развитие тематики по созданию компонентной базы СВЧ мы связываем с созданием и развитием самостоятельных отделов, занимавшихся высокочастотной тематикой. Это отдел, возглавлявшийся В. И. Сушкевичем, из которого позднее выделился отдел активных СВЧ устройств, которым руководил А. С. Дроздов, а также отдел антеннофидерных устройств, в течение длительного времени возглавлявшийся Я. Н. Фельдом.

На протяжении истории развития института этими отделами были решены сложнейшие задачи, в значительной степени определившие облик радиоэлектронных систем, созданных институтом.

Назовем лишь некоторые из них:

– разработана теория и практика проектирования и изготовления СВЧ печатных плат (на фольгированных материалах ПТ и СТ) и широчайшая номенклатура устройств на них;

– созданы сложные частотно-избирательные устройства для приемников мгновенного определения частоты, которые можно назвать первыми комплексированными интегральными устройствами (включающие многоканальный разветвитель, сопряженные фильтры, смесители);

В институте проводились работы по созданию ламповых СВЧ генераторов применительно к использованию в передатчиках и гетеродинах. На первых этапах развитие этого направления связано с именами Н. И. Оганова, М. С. Неймана, С. И. Орлова.

В начале 60-х годов в составе отдела, руководимого В.И.Сушкевичем, появились группы сотрудников, занятых разработкой и исследованием новых устройств СВЧ на полупроводниковых приборах, и уже в 1961 году был организован специализированный отдел активных СВЧ устройств, состоящий из двух лабораторий. В одной из них, начальник И. В. Мальский) разрабатывались активные устройства СВЧ на полупроводниковых приборах, во второй (начальник С. И. Орлов) разрабатывались ламповые генераторы СВЧ. Начальником отдела был А. С. Дроздов.

Под руководством А. С. Дроздова был создан ряд гетеродинов на металло-керамических лампах с линейной бесконтактной перестройкой частоты с большим по тем временам перекрытием по частоте fB/fH =

1,5   в диапазоне частот до 3,7 ГГц, которые были и остались уникальными изделиями, на их основе были построены важнейшие радиоэлектронные системы. В то же время уже тогда остро стояла задача освоения более высоких частотных диапазонов.

В начале 60-х годов было время бурного развития полупроводниковой электроники. Один за другим были изобретены и созданы диоды, на базе которых можно было разрабатывать генераторы и усилители в сантиметровом диапазоне волн. Сначала это были лавинно-пролетный и туннельный диоды, а несколько позже диод Ганна.

Разработка гетеродинных устройств на СВЧ диодах проводилась широким фронтом. Были разработаны и внедрены генераторы с фиксированной настройкой частоты на ЛПД и туннельных диодах. Проводились работы по созданию перестраиваемых генераторов на ТД.

К 1965-66 годам благодаря успешным работам в лаборатории Ф. А. Щиголя в НИИ «Пульсар» были освоены биполярные кремниевые транзисторы, что позволило разработать генераторы с более быстрой электрической перестройкой частоты (рис.1) для диапазона частот от 100 МГц до 5 ГГц.

Рис. 1. Гзнераторы на транзисторах с электрической перестройкой частоты

Fig. 1. BJT voltage controlled oscillators

Fig. 4. Broadband IMPATT power amplifiers

Для более высоких частот от 5 ГГц до 11 ГГц были разработаны генераторы на диодах Ганна (рис.2).

Puc. 4. Широкополосные усилители мощности на ЛПД

Учитывая, что выходная мощность полупроводниковых генераторов была существенно ниже, чем у ламповых и ее было недостаточно для работы в аппаратуре, встал вопрос о разработке широкополосных усилителей мощности с выходной мощностью 300-600 мВт и более. Были за короткий срок сформированы группы, занимавшиеся усилителями на биполярных транзисторах в диапазонах от 100 МГц до 6 ГГц (рис. 3) и лавинно-пролетных диодах (рис. 4), перекрывавших в совокупности полосу частот 6-

11  ГГц, руководил этими работами Е. А. Свистов.

Рис. 2. Гзнераторы на диодах Ганна с электрической перестройкой частоты

Рис. 3. Широкополосные усилители мощности на биполярных транзисторах

Fig. 3. BJT broadband medium power amplifiers

Усилители мощности (всего их было разработано 14 типов), как и генераторы, были внедрены в серийную аппаратуру. Кроме того, на основе обращенных туннельных диодов были разработаны малогабаритные и экономичные смесители, также внедренные в аппаратуру (Е. А. Свистов).

Подводя некоторый итог работе по созданию активных СВЧ устройств на диодах, необходимо отметить, что их развитие не было триумфальным шествием. Обеспечивая целый ряд преимуществ перед электровакуумными приборами (скорости перестройки, более высокие частоты, малые габариты, энергопотребление, срок службы), эти приборы имели и большие недостатки, препятствовавшие их использованию в аппаратуре. Многие из них отжили свой век.

И, тем не менее, они сыграли свою положительную роль, позволив в короткий срок разработать полностью на полупроводниковых приборах важнейшую радиоэлектронную систему. Такая непростая работа просто не могла состояться без должной поддержки руководства института и главного конструктора системы А. Г. Рапопорта.

После разработки в НИИ «Пульсар» в начале 80х годов первых полевых транзисторов, пригодных для использования в усилителях средней мощности, в институте начались работы в этом направлении (Е. А. Свистов, А. А. Кищинский). Направление работ

оказалось весьма перспективным и плодотворным, и активно развивается по сей день.

Примерно к 1985 году произошли заметные изменения в содержании работ по созданию компонентной базы. Переход от корпусных полупроводниковых элементов к кристаллам и монолитным интегральным схемам (МИС) потребовал более сложного оборудования и технологических процессов при их применении.

Для удержания на требуемом уровне разработок специализированной СВЧ компонентной базы в 1989-1993 г. г. в институте под руководством

А.     Г. Михальченкова были вполне своевременно:

1)     выполнен комплекс строительно-монтажных работ по созданию лабораторно-производственного участка изготовления гибридных и гибридномонолитных (ГМИС) схем СВЧ;

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