ШИРОКОПОЛОСНЫМ МОНОЛИТНЫИ АТТЕНЮАТОР для АФАР Х-ДИАПАЗОНА

January 20, 2013 by admin Комментировать »

Радченко А. В., Радченко В. В. ФГУП «ЦНИРТИ им. Академика А. И. Берга» 20, ул. Новая Басманная, г. Москва, 105066, Россия тел.: +7(495) 263-95-22, e-mail: optimizer(^mail.ru Кищинский А. А. ЗАО «Микроволновые системы» ул. Новая Басманная, 20, г. Москва, 105066, Россия тел.: +7(495) 263-96-29, e-mail: ak@mwsystems.ru Бутерин А. В. ЗАО НПЦ «Алмаз-Фазотрон» ул. Панфилова, г. Саратов, 410033, Россия тел.: +7(8452) 479-933, e-mail: ruletka88@mail.ru

Рис. 1. Топология 8 дБ разряда аттенюатора. Fig. 1. 8 dB bit attenuator topology

Аннотация – Представлены результаты проектирования и изготовления монолитной схемы широкополосного пятиразрядного аттенюатора, предназначенного для применения в активных фазированных антенных решетках (АФАР) Х-диапазона.

I. Введение

Многофункциональные модули АФАР должны обеспечивать формирование заданного амплитудного распределения СВЧ поля в апертуре антенны. С ЭТОЙ целью в их состав в обязательном порядке входят управляемые аттенюаторы.

Аттенюаторы АФАР должны обеспечивать выполнение ряда требований, среди которых важнейшими являются: минимальные габаритные размеры, минимальные управляющие токи и напряжения, высокое бьютродействие, широкая полоса рабочих частот.

Общий вид разработанной конструкции аттенюатора приведен на рис. 2.

Рис. 2. Общий вид топологии 5-ти разрядного аттенюатора.

В большинстве конструкций аттенюаторов, выполненных на подложке из арсенида галлия используются переключаемые П- или Т-резистивные схемы. В докладе представлены результаты разработки и изготовления монолитной схемы широкополосного пятиразрядного аттенюатора с минимальным дискретом 1 дБ и с динамическим диапазоном вносимого затухания 31 дБ, предназначенного для работы в диапазоне частот 6-12 ГГц.

II.                              Основная часть

При разработке схем и топологий элементов дискретного аттенюатора были приняты следующие подходы:

•            младшая секция аттенюатора 1 дБ выполнена в упрощенном виде (резистор, подключаемый параллельно ключевым транзистором);

•            старшая секция аттенюатора 16 дБ выполнена в виде двух последовательно-соединенных секций по 8 дБ, с целью уменьшения чувствительности общего затухания аттенюатора к технологическому разбросу параметров пленок и транзисторных структур;

•            использованы распределенные тонкопленочные резистивные аттенюаторы с поверхностным сопротивлением пленки 50 Ом/квадрат;

•            все ТОПОЛОГИИ перед передачей в изготовление анализированы при помощи программ 2,5D электродинамического моделирования.

В качестве примера на рис. 1 приведена топология 8 дБ разряда аттенюатора (1 – площадки управления, 2 – металлизированное отверстие,.3 – ключевые транзисторы с шириной затвора 75 и 300 мкм, 4

–  резисторы, 5 и 6 – вход и выход).

Fig. 2. General view of 5-bit attenuator MMiC topology

Аттенюатор изготовлен в виде арсенидгаллиевой МОНОЛИТНОЙ схемы размером 2,1×1,6×0,125 мм^. В качестве кпючевых элементов использованы ПТШ с шириной затвора от 50 до 300 мкм. Экспериментальные исследования опытных образцов, смонтированных в технологический корпус, показали, что аттенюатор обеспечивает ослабление СВЧ-сигнала от 1 дБ до 31 дБ с шагом 1 дБ в диапазоне 6-12 ГГц при уровне начальных вносимых потерь не более 8-11 дБ.

На рис. 3 приведены экспериментальные характеристики вносимого затухания в полосе частот

6-        12 ГГц. Среднеквадратичная ошибка в рабочей полосе 9-10 ГГц составила не более 0,5 дБ, в полосе функционирования 6-5-12 ГГц – не более 1,5 дБ. Относительно высокие начальные потери аттенюатора можно объяснить несовершенством используемых ключевых ПТШ, а увеличение неравномерности на частотах 8 и 13 ГГц влиянием технологического корпуса, в котором были выполнены измерения.

Рис. 3. Характеристики затухания аттенюатора в диапазоне 4- 14 ГГц.

Fig. 3. Attenuation loss measured

Паразитная фазовая модуляция аттенюатора в рабочем диапазоне частот 9-^10 ГГц (см. рис. 4) не превышает 30°, в полосе функционирования

6-        ^12 ГГц (см. рис. 4) не превышает 60°.

Рис. 4. Паразитная фазовая модуляция аттенюатора в диапазоне 4-14 ГГц. Fig. 4. Parasitic phase shift measured

KCBH аттенюатора в рабочем диапазоне частот не превышал 1,5 на входе и 1,8 на выходе, в полосе функционирования 6-^12 ГГц его максимальная величина составила 3.

III.                                   Заключение

Представлены результаты разработки и изготовления арсенидгаллиевой монолитной схемы широкополосного пятиразрядного аттенюатора, предназначенного для применения в АФАР Х-диапазона. В качестве ключевых элементов использованы ПТШ с шириной затвора от 50 до 300 мкм. Пятиразрядный аттенюатор обеспечивает управление амплитудой СВЧ сигнала с шагом 1 дБ в диапазоне 6-^12 ГГц при уровне вносимых потерь не более 8-^11 дБ и динамическом диапазоне вносимого затухания 31 дБ.

BROADBAND MONOLITHIC DIGITAL ATTENUATOR FOR X-BAND PHASED ARRAY

A. Radchenko, V. Radchenko FSUE CNIRTI 20, Novaya Basmannaya St., Moscow,105066, Russia Ph.: + 7(495)263-95-22, e-mail: optimizer@mail.ru

A.                                     Kistchinsky Microwave systems JSC 20, Novaya Basmannaya St., Moscow, 105066, Russia Ph.: +7(495) 263-96-29, e-mail: ak@mwsystems.ru

A.                                            Buterin

CJSC Research and Manufacturing Center «ALMAZ-FAZATRON»

1,                 PanfilovSt., Saratov, 410033, Russia Ph.: +7(8452)-479-933, e-mail: ruletka88@mail.ru

Abstract – Presented in this paper are design and performance of an integrated circuit for broadband 5-bit monolithic microwave (MMIC) digital attenuators. Extensive electromagnetic simulation and compact circuit design techniques have been applied in order to yield MMIC with 2,1 x1,6×0,125 mm^dimensions. MESFET have been used as key elements. Performance of the digital attenuator measured at 6-i-12GHz demonstrates 8-ί-ΙΙ dB insertion loss.

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