Вт ИМПУЛЬСНОЙ МОЩНОСТИ

February 25, 2013 by admin Комментировать »

Гамулецкая П. Б., Добров В. А., Кириллов А. В., Савин А. М., Смирнов В. А., Шифман Р. Г. ЗАО «Светлана-Электронприбор» г. Санкт-Петербург, 194156, Россия тел.: 812-5540377, e-mail: electron@mail.fi.ru

Аннотация – Приведены результаты разработки мало- шумящего приемно-усилительного модуля 8-мм диапазона с защитой по входу от синхронных и несинхронных сигналов до 500 Вт импульсной и 20 Вт средней мощности. Рабочая полоса модуля – 3%, коэффициент усиления 18 дБ при неравномерности в рабочей полосе ±0,3 дБ, коэффициент шума – 4,2 дБ, быстродействие – 0,3 мкс. Для расширения динамического диапазона принимаемых сигналов в состав модуля введен быстродействующий полупроводниковый аттенюатор с затуханием 20 дБ.

I.                                       Введение

Разработка малошумящих приемно-усилитель- ных модулей 8-мм диапазона с защитой по входу весьма актуальна, так как при традиционной компоновке приемника из отдельных приборов не удается получить приемлемые значения коэффициента шума приемника в целом, что очень важно для современной высокочувствительной аппаратуры.

В настоящее время на нашем предприятии разработаны И выпускаются приемно-усилительные модули с защитой ПО ВХОДУ от синхронных И несинхронных сигналов в 10-см и 3-см диапазонах. [1]

Целью данной работы является продвижение этого класса приборов в 8-мм диапазон, в котором остро ощущается отсутствие таких приборов.

Публикации ПО малошумящим приемно-усили- тельным модулям 8-мм диапазона с защитой по входу от синхронных И несинхронных сигналов повышенного уровня МОЩНОСТИ неизвестны.

II.                              Основная часть

Блок-схема приемно-усилительного модуля приведена на рис. 1.

Модуль выполнен на стандартном сечении волновода 7,2 X 3,4 мм. В состав модуля входят: защитное устройства (ЗУ), состоящее из резонансного разрядника, полупроводникового ограничителя (ПО) И полупроводникового аттенюатора (ПА), и малошумящий усилитель (МШУ).

Малошумящий усилитель разработан в микропо- лосковом исполнении, на компланарной линии, переход на которую осуществлен с помощью волноводно- полосковых переходов (ΒΠΠι и ВПП 2), которые включены ПО входу и выходу МШУ. Для повышения стабильности работы МШУ последний «развязан» от ЗУ И выхода модуля с помощью ферритовых вентилей ΦΒι И ФВ2.

Резонансный разрядник разработан в волноводном исполнении с использованием твердотельного источника начальной ионизации для уменьшения МОЩНОСТИ зажигания [2]. При входной импульсной МОЩНОСТИ 500 Вт мощность, просачивающаяся на ВХОД полупроводникового ограничителя, составляет

300..            .500 мВт. Полупроводниковый ограничитель снижает эту мощность до величины, необходимой для нормальной работы МШУ (10 мВт в импульсе).

Полупроводниковый ограничитель выполнен на серийных балочных p-i-n диодах типа 2А553А-3 и детекторных диодах типа 2Л143ЛС-3 [2].

Полупроводниковый аттенюатор позволяет расширить динамический диапазон принимаемых сигналов на 20 дБ И выполнен на серийных диодах 2Л553Л-3

Рис. 1. Блок-схема приемно-усилительного модуля.

Fig. 1. Block diagram of а receiver module

МШУ разработан на микросхеме типа L1000 фирмы Mimix Broadband, Inc. (США) и обеспечивает усиление принимаемого сигнала 18 дБ при собственном коэффициенте шума 2,5 дБ.

Конструкция приемно-усилительного модуля приведена на фото (рис. 2). Габаритные размеры модуля 68 X 42 X 42 мм, вес – 0,3 кг.

Рис. 2. Конструкция приемно-усилительного модуля.

Fig. 2. The receiver module construction

Ha рис. 3, 4 приведены типовые частотные характеристики коэффициента усиления по мощности Ку и коэффициента шума Кш разработанного модуля.

Из представленных данных следует, что коэффициенты усиления И шума в диапазоне fo ± 0.5 ГГц практически не зависят от частоты и составляют соответственно 18 дБ И 4,2 дБ.

В таблице приведены характеристики модуля в режиме защиты. В процессе испытаний определялись максимальная импульсная просачивающаяся мощность Рпрос. max, энергия пика просачивающегося импульса Wn и время восстановления 1вос- Измерения проводились при подаче на вход модуля импульса мощности 500 Вт при величине средней мощности 20 Вт, длительность импульса составляла 1 мкс.

Рис. 3. Частотная характеристика коэффициента усиления.

Fig. 3. Gain frequency characteristics

Таблица 1. Характеристики модуля в режиме защиты Table 1. Characteristics of receiving module for the protective mode

модуля

Pnpoc. max,

мВт

W„, нДж

tsoc., MKC

Примеча

ние

1

8,5

1,2

0,3

2

9,6

1,4

0,3

f=fo

3

10,0

1,5

0,3

Из представленных данных следует, что в режиме защиты максимальная импульсная просачивающаяся мощность не превышает 10 мВт, энергия пика просачивающегося импульса – не более 1,5 нДж, время восстановления – 0,3 мкс.

III.                                  Заключение

Приведенные результаты разработки малошу- мящего приемно-усилительного модуля 8-мм диапазона показывают, что при комплексном подходе к разработке приемно-усилительного модуля в 8-мм диапазоне реализованы значения коэффициента шума, практически совпадающие по величине со значением коэффициента шума в сантиметровом диапазоне [1], что показывает перспективность этого подхода в 8-мм диапазоне.

Одновременно следует отметить достаточно высокий уровень защиты входа МШУ от синхронных и несинхронных сигналов (500 Вт импульсной и 20 Вт средней мощности соответственно). При этом максимальная импульсная мощность на выходе модуля не превышает 10 мВт, энергия пика – не более 1,5 нДж при обеспечении высокого быстродействия 0,3 мкс.

IV.                           Список литературы

[1] Абрамова Т. С., Городничев А. Б., Кириллов А. В., Смирнов В. А., Шифман Р. Г. Приемно-усилительный модуль 10-см диапазона с защитой по входу от синхронных и несинхронных сигналов до 600 Вт средней мощности.

XIII отраслевой координационный семинар по СВЧ технике. Саратов, 2003 г.

[2] Ропий А. И., Старик А. М., Шутов К. К. Сверхвысокочастотные защитные устройства. Изд. «Радио и связь», Москва, 1993.

Рис. 4. Частотная характеристика коэффициента шума.

Fig. 4. Noise factor frequency characteristics

[3] Полупроводниковые приборы. Сверхвысокочастотные диоды. Под ред. Б. В. Наливайко. Томск, МГП «Раско», 1992.

Q-BAND LOW-NOISE RECEIVER MODULE WITH PROTECTION AGAINST SYNCHRONOUS AND NONSYNCHRONOUS INCIDENT SIGNALS UP TO 500 W IMPULSE POWER

Gamuletskaya P. B., DobrovV. A., Kirillov A. V., Savin A. М., Smirnov V. A., Shifman R. G.

Joint-Stocii Company «Svetlana – Eiectronpribor» Saint Petersburg, 194156, Russia Ph.: 812-5540377, e-mail: electron@mall.fl.ru

Abstract – The results of design of the Q-band low-noise receiver module with protection against synchronous and nonsyn- chronous incident signals up to 500 W impulse power and 20 W average power are given. A bandwidth of the module is 3 %, gain

–    18 dB, noise factor – 4.2 dB, operating time – 0.3 μs.

I.                                         Introduction

Design of Q-band low-noise receiver modules with incident power protection is actual; it allows lowering a noise factor of the receiver considerably as a whole in comparison with traditional component arrangement of the receiver from separate devices. Publications on such modules are unknown.

II.                                        Main Part

The designed module consists of the gas-filled switching tube, the semiconductor receiver protector, attenuator and low- noise amplifier. The module is executed on reference section of a waveguide 7.2 x 3.4 mm.

The gas-filled switching tube designed in waveguide modification with use of a solid-state source of initial ionization for reduction of firing power. The semiconductor receiver protector is executed on serial beam lead p-i-n and detecting diodes of types 2A553A-3 and 3A143AC-3 accordingly, and the attenuator on serial diodes 2A553A-3.

Gain and noise factor in an operating band of 3 % practically do not depend on frequency and make 18 dB and 4.2 dB accordingly.

In a regular mode at 500 W impulse incident power (at quantity 20 W of average power) the leakage power does not exceed 10 mW in an impulse, energy of peak of a leakage impulse – no more than 1.5 nJ and operating time of the module is 0.3 μs.

III.                                       Conclusion

It is shown that at the complex approach to the design of the Q-band low-noise receiver module the values of a noise factor practically conterminous on quantity with value of a noise factor in a centimeter band are implemented. It is also necessary to note high level of protection of low-noise amplifier from synchronous and nonsynchronous incident signals (500 W of impulse power and 20 W of an average power). Thus the total leakage power of the module does not exceed 10 mW in an impulse, and operating time makes 0.3 μs.

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