мощный ИМПУЛЬСНЫЙ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДВУХСАНТИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН ФГУП НПП «исток»

January 5, 2013 by admin Комментировать »

Королев А. Н., Климова А. В., МалыщикВ. М., Манченко Л. В., Пчелин В. А., Трегубов В. Б.

ФГУП НПП «Исток»

Вокзальная 2а, г. Фрязино, 141190, Россия тел. : (495) 4658620, e-mail: solidstate10@mail.ru

ундом ТК8-А. Модуляторный отсек не герметизирован и печатная плата защищена лаком УР-231.

Непосредственно усилительная часть состоит из блока входных каскадов, блока промежуточных каскадов и блока выходных каскадов.

Рис. 1. Фотография модуля. Fig. 1. Module appearance

Аннотация – Для двухсантиметрового диапазона длин волн разработан мощный твердотельный импульсный усилитель с выходной мощностью 9-11 Вт и усилением около 38 ^40 дБ.

I.                                       Введение

В ВЫХОДНЫХ каналах перспективных РЛС разведки наземных движущихся целей необходим твердотельный импульсный усилитель с выходной мощностью около 10 Вт, работающий в двухсаниметровом диапазоне длин волн, имеющий малые габариты (учитывая также источники питания) и высокую надёжность. До начала разработки величина выходной мощности, полученная на отечественных GaAs полевых транзисторах в указанном диапазоне частот, не превышала 200 мВт. Имеется сообщение о разработке в фирме «Miteq» (США) усилителя в полосе частот F= 16,25-17,25 ГГц, Рвых >4 Вт [1].

Далее вниманию читателей будут представлены результаты, полученные при разработке во ФГУП НПП «исток» мощного импульсного твердотельного усилителя, работающего в диапазоне частот 15,9- 16,4 ГГц и имеющего выходную мощность 9^11 Вт при усилении 38 ^ 40 дБ.

II.                              Основная часть

Модуль (рис.1) представляет собой металлический герметизированный корпус с впаянными коаксиальными переходами входа СВЧ и управления модулятором типа СРГ-50-751, волноводным выходом сечением 16×4 мм, коаксиальными вводами управления аттенюатором, выхода схемы контроля функционирования (СКФ) и выхода детектора. Питание «-5 В» и «+9 В» подаётся через фильтры КРПГ 433553001-01. Модуль состоит из двух отсеков; в одном расположены СВЧ узлы на гибридноинтегральных схемах, в другом – модулятор. В модуль с коэффициентом усиления 40 дБ входят

7  усилительных каскадов. С целью подавления самовозбуждения блоки входных, промежуточных и выходных каскадов разделены вентилями. Кроме того, питание на затворы каждого каскада подаётся через гермовводы типа КРПГ433434005, также через гермовводы запитываются стоки каждого каскада от модулятора. Гермовводы выходят в пазы дна корпуса и соединены снаружи соответствующей шиной питания. На крышку СВЧ отсека наклеен поглотитель. Для регулировки входной мощности в модуль встроен управляемый аналоговый аттенюатор с переменным ослаблением 2^13 дБ. Для исключения влияния нагрузок и сохранения фазовых характеристик аттенюатор входного сигнала по входу и выходу развязан вентилями. Сигнал с детекторной секции, расположенной на выходе СВЧ отсека, через гермоввод поступает на вход СКФ и усиливается до уровня ТТЛ. Крышка СВЧ отсека приклеивается к корпусу компа

21  Первый отсек вкпючает в себя три усилительных каскада. Первый и второй каскады выполнены с использованием одиночных транзисторов ФГУП НПП «ИСТОК» с шириной затвора 300 мкм, третий каскад- балансный на мостах Ланге на таких же транзисторах. Для уменьшения паразитных составляющих выводов транзистора и уменьшения температуры монтажа применены балочные выводы [2]. Суммарный коэффициент усиления блока входных каскадов 20дБ, неравномерность Кр не превышает 1 дБ, потребляемый ток 280…300 мА. Для устойчивой работы блока введены стабилизирующие резисторы в цепи питания затворов и стоков.

Блок промежуточных каскадов состоит из двух балансных каскадов на транзисторах ФГУП НПП «ИСТОК» с шириной затвора 1200 мкм. Первый каскад суммирует мощность двух транзисторов, второй

–     четырёх. Суммирование мощности во втором каскаде двухступенчатое: первая ступень представляет собой модифицированный мост Вилкинсона, вторая ступень – мост Ланге. Цепи питания, фильтрации, развязки аналогичны входным каскадам. Транзисторы также монтировались с помощью балочных выводов, как и во входных каскадах. Выходная мощность каскада с двумя транзисторами 600… 700 мВт с четырьмя – 1200 мВт. Потребляемый ток блока промежуточных каскадов 1,8 А.

В блок выходных каскадов входят предвыходной и выходной каскады, развязанные вентилем. Предвыходной каскад включает в себя мощный транзистор ФГУП НПП «ИСТОК» состоящий из 8 секций с шириной затвора 1680 мкм каждая, схемы согласования на подложках с высокой диэлектрической проницаемостью, сумматоры – делители, фильтры питания, развязки по постоянному току. В выходном каскаде суммируется мощность двух транзисторов с симметричным сумматором – делителем Вилкинсона. Цепи суммирования-деления моста выполняют также функцию согласования. Потребляемый ток блока выходных каскадов 6 А.

Основной электрический параметр модуля – величина выходной мощности Рвых при длительности управляющей модуляции τ = 15 мкс и скважности Q = 10 для 6 образцов приведена в таблице.

F, ГГц

15,89

16,0

16,1

16,2

16,3

16,39

1

Рвых.,

Вт

11,6

11,4

11

11,34

11,0

10,75

2

10,0

9,8

10,0

10,0

10,0

9,6

3

9,2

9,9

10,4

10,4

10,3

9,8

4

9,0

9,7

10,0

9,8

9,3

8,75

5

10,2

10,6

10,6

10,6

10,3

9,8

6

9,8

10,3

10,5

10,5

9,8

9,1

Неравномерность Кр в любой части диапазона не превышает 0,3 дБ в полосе 100 МГц. Усилитель устойчив, уровень внеполосных составляющих от

0,     3 кГц до 26,5 ГГц не превышает 70 дБ относительно выходного сигнала.

Амплитудные и фазовые шумы модуля при отстройке 5 кГц не превышают величин -135дБ/Гц и -120дБ/Гц соответственно. Подавление входного сигнала в паузе между импульсами не менее 70 дБ за счёт затухания, вносимого усилительными каскадами при отсутствии напряжения на стоках (в паузе).

Скос вершины огибающей СВЧ выходного сигнала не превышает 6 %, задержка переднего и заднего фронта огибающей СВЧ относительно задающего импульса модулятора питания 70 нс и 150 нс соответственно. Длительность фронта выходного СВЧ импульса 40н-60 не., длительность спада ЗОн-40 не.

III.                                  Заключение

Разработан импульсный твердотельный усилитель, работающий в полосе частот 15,9-16,4 ГГц с выходной импульсной мощностью 9н-11 Вт и усилением 38Н-40 дБ. СВЧ часть модуля использует только собственную элементную базу ФГУП НПП «ИСТОК». Полученная величина выходной мощности более чем на порядок превышает значения, достигнутые на сегодняшний день промышленностью России.

IV.                           Список литературы

[1]  ССРА9092-10 AECHERCOMM США Каталог 2005 г.

[2]  Выводная рамка для СВЧ и КВЧ полупроводникового прибора. Патент РФ № 2191492. Пчелин В. А., Иовдальский В. А.

TWO CENTIMETER WAVE LENGTH BAND HIGH POWER PULSE SOLID-STATE AMPLIFIER OF R&PC «ISTOK»

Korolev A. N., Klimova A. V., Malyshchik V. М., Manchenko L. V., Pchelin V. A., Tregubov V. B. Federal State Unitary Corporation R&PC «Istok» Vokzainaya 2a, Fryazino, 141190, Russia Ph.: (095) 4658620, e-mall: solldstate10@mall.ru

Abstract – High power pulse solid-state hybrid amplifier has been developed for two centimeter wavelength band. Applied at module design have been all HF components of R&PC «Istok». Amplifiers show 38^40 dB gain and output power 9^11 W at modulation time τ = 15 μs and relative pulse duration Q = 10. Amplitude and phase noise is less than -135 dB/Hz and -120 dB/Hz accordingly at 5 kHz frequency shift. Gain nonuniformity is less than 0,3 dB within 100 MHz band.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

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