Свч усилитель мощности: Усилитель СВЧ-мощности диапазона 5–18 ГГц

Содержание

СВЧ усилитель УМ-160

Лабораторный СВЧ усилитель мощности непрерывного режима УМ-160

7,3 – 7,6 ГГц / 200 – 220 Вт / 65 дБ

Усилитель СВЧ УМ-160 — настольный прибор для эксплуатации в лабораторных и цеховых условиях с подключением внешней системы жидкостного охлаждения и предназначенный для усиления синусоидальных сигналов в диапазоне частот от 7,3 до 7,6 ГГц.

Прибор построен по схеме суммирования мощностей 8-ми гибридно-интегральных модулей на основе современной GaAs и GaN технологии, обеспечивающих высокое и равномерное усиление в полосе частот, широкий динамический диапазон, высокую выходную мощность. Исключительные технические параметры и высокая надежность обеспечены использованием современной тонкопленочной ГИС технологии, высоконадежными комплектующими ведущих мировых производителей. Основная область применения прибора — работа в составе испытательных стендов.

 

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

  • Работа на рассогласованную нагрузку
  • Жидкостное охлаждение с быстроразъемными соединителями сухого сочленения
  • Тонкопленочная ГИС и МИС технология
  • Индикация наличия и уровней входной и выходной мощности
  • Непрерывная работа не менее 8 часов
  • Встроенная система защиты от перегрева

 

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ  при  T = 25 °C, 50 Ом 

Параметры

Обозначение

Мин.

Макс.

Ед. изм.

Рабочий диапазон частот

DF

7,3

7,6

ГГц

Выходная мощность насыщения при номинальном входном Рвх.ном.=5 мВт

Psat

200

Вт

Коэффициент усиления в линейном режиме

Gss

63

67

дБ

Неравномерность АЧХ

DG

1,5

дБ

КСВН входа и выхода

VSWR in/out

1,7

 

Напряжение питания однофазной сети переменного тока частотой 50±3 Гц

VAC

187

242

В

Потребляемая мощность

Pпотр

1300

Вт

 

ПАРАМЕТРЫ КОНСТРУКЦИИ

Параметры

Значения

Ед. изм.

Огранич.

Габаритные размеры

585 х 437 х 144

мм

макс

Масса

35

кг

макс

Входной СВЧ разъем

SMA(f)

 

 

Выходной СВЧ разъем

N(f)

 

 

Охлаждение

Водопроводная вода
или встроенное воздушное

 

 

Подача/отвод воды системы охлаждения

SPH05.7151/BA/L/KJ/JV/CG

 

 

 

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Параметры

Обозн.

Мин.

Тип.

Макс.

Ед. изм.

Диапазон температур эксплуатации

Tc

+15

 

+35

°C

Диапазон температур транспортирования

Tstg

0

 

+40

°C

Относительная влажность при Т=30°C

RH

 

 

75

%

 


Документация

Техническое описание (pdf)

Дополнительная информация

УМ-135 (Мощные широкополосные усилители )
О результатах разработки СВЧ усилителей S- и C-диапазонов с выходной непрерывной мощностью 150-200 Вт.

Усилители мощности

 

 

    

Часто для получения качественного сигнала в отдаленных местах используются специализированные устройства – усилители. Сайт представляет большой выбор моделей, что позволяет быстрее определиться с учетом технических показателей и бюджета. Предприятие давно сконцентрировалось на производстве широкополосных, узкополосных, линейных усилителей на основе разработанных технологий.

Устройства создаются с применением современных технологий —  GaN, LDMOS, MOSFET, GaAs. СВЧ. Детали подбираются прочные, что обеспечивает долгий срок службы изделий. Представлены модели из российских, зарубежных комплектующих. Постоянный контроль качества позволяет предложить лучшие твердотельные усилители.

Представленные модели

  • Узкополосные УВЧ обладают высоким показателем помехоустойчивости, но действуют в определенном диапазоне. Такое качество сигнала обеспечивают установленные фильтры. Полоса пропускания частот составляет > 0,2/о, что обеспечивает незначительное искажение сигналов. Но даже при этом показателе работают точно.

Усиление сигнала осуществляется в узкой полосе частот переделанного участка частного сектора. За его пределами усилитель не будет работать эффективно.

  • Широкополосные усилители более сложные в плане строения схемы. Но вместе с тем легко перестраиваются при изменении рабочей частоты прибора. Работают такие приборы в диапазоне от 1 МГц до 18 ГГц. Подбирая подходящую модель, рекомендуется учитывать мощность, показатель которой представлен от 2 Вт до 500 Вт. Представленные товары характеризуются высокой производительностью и механической устойчивостью. Усиливающее устройство проработает без сбоев. Аппарат подходит для глушения, связи и тестирования.
  • Линейные модели усилителей работают в районе узкогоинтервала частот.

Среди большого разнообразия изделий легко запутаться, менеджеры интернет-магазина подскажут лучший передатчик по соотношению цена- качество. Даже выдвигая высокий уровень требований, вы найдете модель под свой случай. 

Критерии выбора усилителя

Представленные усилители в Москве работают равномерно в указанном диапазоне частот. Обеспечивают надёжный и бесперебойный сигнал, что важно для работы и жизнедеятельности. Стоит учитывать, что представленные разработки позволяют применять их в условиях разных температур. Многие аппараты прекрасно переносят показатели в -1- до +55 градусов.За счет незначительных габаритов, приборы легко установить на полке. Его легко поместить в суку и использовать на другом участке. Цифровая настройка позволит быстро сменить рабочий режим.

При выборе стоит учитывать:

  • Мощность, которая установлена от 10 до 100 Вт.
  • Частоты: от 1 до 30 ГГц или от 30 до 100 Ггц.
  • Коэффициент усиление, управление которым проводится в цифровом режиме.

Стоит отметить, что чем больше эти показатели, тем выше цена усилителя. Что вполне оправдано, ведь столь мощный прибор обеспечит качественной связью не один участок. Параметры представленных усилителей соответствуют лучшим мировым брендам, поэтому поспешите купить представленный аппарат.

Где выбрать мощный уселитель?

Оформите заказ в интернет-магазине, где к каждому изделию представлено описание, что позволяет оценить его возможности. Если вы выбор сделать сложно, обратитесь к консультанту, который даст рекомендации. Удобные способы оплаты и доставки. Но главное – это сертифицированная продукция, которая отслужит указанный срок. Сделанные сложения оправдают сделанные вложения, поспешите купить усилитель мощности.

Электроника НТБ — научно-технический журнал — Электроника НТБ

Для усилительных СВЧ-узлов малой и средней мощности при выходной колебательной мощности менее 1 Вт в диапазоне частот 0,3–100 ГГц преобладают технические решения, использующие полупроводниковые приборы для поверхностного монтажа или в интегральном исполнении [1]. Они обеспечивают коэффициент усиления одного каскада 15–20 дБ, а при каскадировании – до 60 дБ; КПД – до 45%; широкополосность – 0,1–5 ГГц; уровень собственных шумов – 0,5–5 дБ; диапазон изменения мощности входного сигнала без нелинейных искажений или без недопустимого ухудшения отношения сигнал/шум – 30–40 дБ.
Известно, что на заданной частоте наибольшая выходная мощность узла, выполненного на единичном активном элементе, обратно пропорциональна квадрату рабочей площади этого элемента. Поэтому при классификации усилителей по мощности надо учитывать диапазон рабочих частот. Суммирование высокочастотных колебаний от многих активных элементов позволяет повысить уровень выходной мощности, но при этом возникают сложности, связанные с конструкцией и КПД устройств разветвления и суммирования, с обеспечением фазовой идентичности суммируемых каналов и с предотвращением паразитного самовозбуждения. При использовании в системах многоканальной радиосвязи, телевизионных вещательных передатчиках, наземных и спутниковых ретрансляторах, кроме обеспечения нужного уровня мощности и КПД, особое значение приобретает возможность работы в расширенном диапазоне линейного усиления, при котором перекрестные и взаимные нелинейные искажения остаются в допустимых пределах.
Некоторые из указанных проблем легче решаются при использовании вакуумных приборов, отличающихся к тому же значительно более высокой стойкостью к радиационным воздействиям, что особенно важно для ряда применений. Для традиционных вакуумных активных приборов характерно высокое напряжение питания – порядка десятков киловольт, что затрудняет их применение в бортовой и спутниковой аппаратуре. Но современные многолучевые конструкции уже обеспечивают высокую и сверхвысокую мощность при рабочих напряжениях, пониженных до единиц киловольт. Поэтому, несмотря на интенсивное развитие полупроводниковых СВЧ-приборов, по-прежнему продолжается разработка и совершенствование вакуумных усилителей, а также комплексированных изделий, включающих в себя вакуумные и твердотельные узлы [2].

Твердотельные усилители c мощностью более 10 Вт
Большинство производителей твердотельных усилительных СВЧ-устройств предлагают широкую гамму изделий, отличающихся уровнем мощности при одинаковых частотах, наиболее характерные из которых представлены в табл.1.
Особенность миниатюрной, но мощной GaAs-микросхемы MAAPGM0079-DIE (20 Вт на частоте 10,5 ГГц) компании M/A-COM – монтаж на теплоотводящем радиаторе. В сверхмощных усилителях KAW5080 (выходная мощность до 1,8 кВт на частоте 1 ГГц) компании AR Worldwide и MPKM-14500/R концерна General Dynamics (до 500 Вт на частоте 14,5 ГГц) используется сложение мощностей 8–16 транзисторных субблоков. Кроме того, они оснащены развернутыми подсистемами управления, модуляции, расширения динамического диапазона линейности. В выходном каскаде сверхмощного высоколинейного усилителя миллиметрового диапазона 40Т26G40A (до 45 Вт на частоте 40 ГГц) концерна SATCOM Technologies применяется сложение мощностей восьми GaAs-транзисторов.
Среди отечественных мощных твердотельных усилителей можно выделить твердотельные телевизионные передатчики СИГМА мощностью до 1 кВт в дециметровом диапазоне длин волн, созданные специалистами отдела систем телевидения и радио Московского технического университета связи и информатики.

Мощные вакуумные усилители
Вакуумные активные элементы мощных СВЧ-усилителей достаточно разнообразны. К ним относятся однолучевые пролетные многорезонаторные клистроны, характерные значения выходной мощности которых в непрерывном режиме не превышают 50 кВт. Получили развитие многолучевые клистроны (МЛК), способные одновременно возбуждать колебания множества (от 8 до 36) лучей, выходная мощность которых суммируется. Благодаря этому плотность электронного потока уменьшается и облегчаются условия рекуперации – возвращения в источник питания энергии электронов, попадающих на коллектор. Появившийся на рынке в 90-е годы клистрод (Inductive Output Tube – IOT) [3] представляет собой комбинацию клистрона и тетрода: входной поток электронов модулируется по плотности, как в тетроде, и по скорости, как в клистроне, а отбор мощности сгруппированного потока соответствует механизму, используемому в клистроне. Прибор этого типа отличается повышенными КПД и линейностью усиления при высокой мощности, что предопределяет его широкое применение в телевизионных передатчиках дециметрового диапазона. В многолучевом клистроде снижается требуемое напряжение питания и упрощается реализация управляющих сеток. Конкурентоспособные клистроды выпускаются в России. Сопоставление параметров 18-лучевого клистрода мощностью 64 кВт на диапазон 0,47–0,81 ГГц, созданного в ГНПП «Исток», и подобного прибора 10Е8404 ведущей английской фирмы E2V Technologies показало преимущества отечественного изделия по КПД и по коллекторному напряжению [2]. Сведения о российском клистроде приведены в [3].
Интересная разновидность клистрода – лампа с энергосберегающим коллектором и индуктивным выходом ESCIOT (Energy Saving Collector Inductive Output Tube) фирмы E2V. В приборе этого типа используется каскадное соединение промежуточного клистрода и выходного усилительного клистрона с охлаждаемым водой коллектором. Выходная мощность ламп ESCIOT в непрерывном режиме достигает 100 кВт в диапазоне частот 11–44 ГГц при КПД до 60% и полосе частот 50 МГц.
Мощность ламп бегущей волны (ЛБВ) типа О со спиральной замедляющей системой малого диаметра составляет 200 Вт на частотах 10–15 ГГц при КПД до 60%, относительной широкополосности 1–2 октавы и долговечности до 150 тысяч часов [2]. Применение периодической замедляющей системы в ЛБВ позволяет увеличить ее рабочую частоту и повысить КПД, но при этом полоса частот входного сигнала уменьшается. Многолучевые ЛБВ компактны и работают при меньших значениях питающего напряжения в сравнении с ЛБВ типа О и с периодической замедляющей системой. Амплитрон, представляющий собой усилительный прибор со скрещенными электрическим и магнитным полями и разделенными входной и выходной цепями, обеспечивает наиболее высокий для вакуумных СВЧ усилительных элементов КПД (до 90%) и сверхвысокую мощность при синхронизации частоты автоколебаний внешним узкополосным сигналом. Миниатюрный синхронизированный магнетронный усилитель (МСМ) выполнен на основе более простой комбинации автогенераторного магнетрона и ферритового циркулятора, разделяющего синхронизирующий входной и выходной сигналы. В гиротронных усилителях используется полый винтовой электронный поток и непрерывное взаимодействие с бегущей волной, как в ЛБВ, что обеспечивает КПД до 70% в миллиметровом диапазоне длин волн при мощности до 100 кВт в течение нескольких десятков секунд.
Примеры известных на мировом рынке мощных вакуумных усилительных устройств представлены в табл.2. В качестве параметров для сопоставления выбраны: интервал рабочих частот (f), выходная мощность в непрерывном режиме насыщения (Рвых), малосигнальный коэффициент усиления (kP0), ширина полосы частот сигнала (W), линейная составляющая неравномерности группового времени запаздывания в полосе усиления (Dгвз), наибольшее значение коэффициента АМ/ФМ преобразования (dАФ), мощность потребления от источника питания переменного тока (Рпотр), масса радиочастотного блока (m).
Наиболее высокие показатели качества и расширенные функциональные возможности достигаются в комплексированных изделиях (КИ), дополненных невзаимными пассивными узлами, блоками электропитания, управления параметрами и автоматическими средствами регулирования. Пример такого КИ – модель SSK-1 фирмы General Dynamics представлен на рис.1, внешний вид 100-Вт транзисторного усилителя фирмы Empowerrf – на рис. 2.
Для усилителей телевизионного сигнала разрабатываются ЛБВ с непрерывной мощностью 180–400 Вт в диапазоне частот 13–14 ГГц, оптимизированные по линейности амплитудной характеристики. Для выполнения требований электромагнитной совместимости в них встроены средства формирования маски амплитудно-частотной характеристики.
При уровне мощности 0,1–1 кВт в диапазоне частот 1–4 ГГц твердотельные устройства успешно конкурируют с усилителями на спиральных ЛБВ (рис.3). Ряд фирм (например, израильская Elisra) разрабатывают для этой ниши твердотельные усилители, заменяющие известные усилители на ЛБВ. Ряд производителей выпускают вакуумные и твердотельные модели с близкими параметрами. На сайте компании Communications & Power Industries (www.cpii.com ) приведены результаты сравнения характеристик транзисторного усилителя SSCI-200 с номинальной мощностью 200 Вт и усилителя на ЛБВ типа VZC-6964A4 с номинальной мощностью 400 Вт, функционирующих в полосе частот 0,5–6,4 ГГц и сопоставимых по малосигнальному коэффициенту усиления (80 дБ). Показано, что усилители на ЛБВ превосходят твердотельные устройства на 3–6 дБ по уровню мощности насыщения и по паразитным нелинейным эффектам в области линейного усиления. Они отличаются более низким уровнем АМ/ФМ преобразования сигнала, значительно более высоким КПД (50–60% для VZC-6964A4 против 25–30% для SSCI-200). Однако усилители на ЛБВ проигрывают по массогабаритным показателям и по напряжению источников питания.
Широкое распространение получили мощные усилители и генераторы СВЧ-колебаний различного назначения, производимые французской корпорацией Thales Group. Ее клистроны, клистроды, магнетроны, гиротроны работают в оборудовании США, Канады, Китая, Швейцарии, Великобритании, Японии. Клистроны средней мощности на полосу частот до 18,4 ГГц отличаются высокоскоростной перестройкой на любую из 50 фиксированных частот за время менее 1 с. Спиральная ЛБВ модели Th4998 обеспечивает 8 кВт импульсной мощности со скважностью 20 в диапазоне 2–4 ГГц; ЛБВ модели ТН4428 – 40 Вт в полосе 18–40 ГГц или 80 Вт в полосе 25–33 ГГц. Мгновенная полоса частот сигнала, усиливаемого ЛБВ этой корпорации с периодической замедляющей системой, составляет 5–10%, интервал частот – 3–94 ГГц, уровень мощности – 1 МВт в импульсе (20 кВт в непрерывном режиме) на частоте 2,3 ГГц, 120 кВт в импульсе (4 кВт в непрерывном режиме) на 8 ГГц, 150 Вт в импульсе (20 Вт в непрерывном режиме) на 44 ГГц. Уровень мощности сверхмощного многорезонаторного клистрона модели ТН2132 – 45 МВт за 4,5 мкс или 150 МВт за 1 мкс при КПД 65%.
Гиротроны фирмы Thales Group обеспечивают генерацию импульсных, большой длительности или непрерывных сверхмощных колебаний. Рекордная мощность, достигнутая c помощью гиротрона ТН1507, составляет 1 МВт в непрерывном режиме на частоте 140 ГГц (!). Усилитель магнетронного типа со скрещенными полями (Crossed-field amplifiers, CFA) ТН4310А, предназначенный для наземных и бортовых радиолокаторов, обеспечивает на частоте 2,3 ГГц импульсную мощность 660 кВт или непрерывную 10 кВт при усилении 50 дБ.
Заметные достижения в технике генерирования и усиления мощных колебаний СВЧ имеются и у отечественных производителей [2].

На сайте фирмы РАДИОКОМП (http://www.radiocomp.ru ) представлена обширная база данных по различным типам усилителей СВЧ-диапазона, а ее специалисты могут помочь в приобретении необходимых компонентов с учетом известных ограничений, установленных компаниями-производителями электронной техники. К сожалению, известные на открытом рынке конкурентоспособные изделия отечественных производителей не сопровождаются необходимым уровнем информационного и сервисного обеспечения.

Литература
1. Белов Л.А. Усилители радиочастотных сигналов.
ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2006, № 5, с.46.а
2. Генераторы и усилители СВЧ/Под ред. И.В. Лебедева. – М.: «Радиотехника», 2005. – 352 с.
3. Королев А., Лопин М., Мишкин Т., Победоносцев А. Многолучевой клистрод для телевидения. ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 1998, № 2, с. 23.

Производственная фирма Элвира — СВЧ усилители

 
ШИРОКОПОЛОСНЫЕ МАЛОШУМЯЩИЕ СВЧ УСИЛИТЕЛИ
ВНЕШНИЙ ВИД / ОБОЗНАЧЕНИЕ ДИАПАЗОН ЧАСТОТ КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ НЕРАВНОМЕРНОСТЬ АЧХ  КСВН ВХОДА / ВЫХОДА КОЭФФИЦИЕНТ ШУМА ОПИСАНИЕ
ECLNA35-10M40 10 МГц — 40 ГГц 34-40 дБ +/- 3.0 дБ <2.0 / <2.0 5.0 — 7.0 дБ ECLNA35-10M40
ECLNA35-50M50

 

50 МГц — 50 ГГц

можно использовать

в диапазоне

10 МГц — 60 ГГц

35-42 дБ

+/-3.5 дБ

в диапазоне 3-50 ГГц

+/-1.50 дБ

<1.6 / <1.6 2.5 — 6.0 дБ ECLNA35-50M50

 

ECLNA10-50M60

 

50 МГц — 60 ГГц

 

9-14 дБ

+/-2.5 дБ

в диапазоне 7-54 ГГц

+/-1.00 дБ

<1.8 / <2.0

3.0 — 6.0 дБ

в диапазоне 4-36 ГГц

<4.0 дБ

ECLNA10-50M60

 

ECSLNA10-0326

 

3 ГГц — 26 ГГц

 

10-12 дБ в режиме включенного усилителя;

-3…-6 дБ в режиме обхода усилителя

+/-1.0 дБ в режиме включенного усилителя

+/-1.50 дБ в режиме обхода усилителя

<1.6 / <2.0

4.0 — 6.0 дБ

в режиме включенного усилителя

ECSLNA10-0326

 

Вилком: Усилители мощности

Все усилители Bonn-Elektronik имеют модульную конструкцию. СВЧ секции, блок питания и цепи управления разделены. Это позволяет избежать наведения помех между различными типами сигнала и обеспечивает легкий доступ в местах повреждений в случае устранения неисправностей. Для обеспечения непрерывной работы без ухудшения характеристик, все усилители Bonn-Elektronik оснащены мощным охлаждением на основе прямого воздушного потока проходящего через шкафы. Общая конструкция всех усилителей Bonn-Elektronik основана на требованиях для военного применения, тем самым одновременно захватывая все гражданские стандарты, так как применяются идентичные схемы, СВЧ-модули и системы данных. Общая база для всех проектов идентична международным стандартам качества и внутреннего требованиям к качеству. Это приводит к высокой механической прочности и, следовательно, повышению надежности. Таким образом, усилители Bonn-Elektronik являются идеальными для использования в мобильных приложениях. В качестве стандарта усилители Bonn-Elektronik интегрируются в одну или несколько 19 » секций. Это позволяет легко расположить группы усилителей в одной стойке. Кроме того, источники сигналов, блоки переключателей или другие приборы могут быть также легко интегрированы в одну стойку

Серия BSA
Твердотельные усилители
4 кГц … 1000 МГц
1 Вт … 1.5 кВт
Серия BTA
Гибридные усилители
9 кГц … 220 МГц
2 кВт … 10 кВт
Серия BLWA
Твердотельные усилители
1 … 1000 (4000) МГц
1 Вт … 20 кВт
Серия BLMA
Твердотельные усилители
100 МГц … 40 ГГц
0.1 Вт … 1 кВт
Серия BPA / TWAP
Импульсные Усилители
300 МГц … 18 ГГц
25 Вт … 30 кВт
Серия TWAL
Ламповые Усилители
1 … 50 ГГц
20 Вт … 1 кВт

Транзисторный усилитель мощности СВЧ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Транзисторный усилитель мощности СВЧ

А.Н. Зикий, А.Д. Давтян, А.Д. Падалко, В.Н. Ронис, И.И. Шутов

Институт компьютерных технологий и информационной безопасности Южного федерального университета, Таганрог

Аннотация: Проведено экспериментальное исследование усилителя для акустооптического измерителя параметров радиосигналов. Получены амплитудная и амплитудно-частотная характеристики усилителя. Снята зависимость уровня второй гармоники полезного сигнала от входной мощности. Показано, что в диапазоне рабочих частот коэффициент усиления составляет не менее 25 дБ, а верхняя граница линейности амплитудной характеристики по выходу не менее 1 мВт.

Ключевые слова: Транзисторный усилитель, сверхвысокие частоты, амплитудная характеристика, амплитудно-частотная характеристика, верхняя граница линейности амплитудной характеристики, вторая гармоника.

Транзисторные усилители мощности СВЧ нашли широкое применение в связи, радиолокации, радионавигации, в наземном и спутниковом телевидении, поэтому их развитие и совершенствование является актуальным. По усилителям мощности опубликовано значительное число работ отечественных и зарубежных авторов [1]-[10], однако появление новой элементной базы, расширение задач и повышение требований к ним стимулируют новые разработки.

Объектом исследование является малошумящий транзисторный усилитель дециметрового диапазона, предназначенный для акустооптического измерителя параметров радиосигналов [11]. Целью работы является экспериментальное исследование двух основных характеристик — амплитудно-частотной и амплитудной. К усилителю предъявляются следующие требования:

• диапазон рабочих частот 0,1-1 ГГц;

• коэффициент усиления не менее 24 дБ;

• неравномерность коэффициента усиления не более 3 дБ;

• коэффициент шума не более 2,5 дБ;

• питание +12 В;

• верхняя граница линейности амплитудной характеристики по выходу не менее 1 мВт;

Перечисленные выше требования можно реализовать как на транзисторах, так и на

микросхемах. В данной работе рассмотрен малошумящий усилитель на транзисторах.

Введение

Схема и конструкция

Усилитель состоит из трех последовательно соединенных каскадов с общим эмиттером. Межкаскадные связи выполнены микрополосковыми по гибридной технологии.

Конструктивно усилитель выполнен в виде корпуса чашечного типа, в котором размещены все детали, кроме соединителей. В качестве входного и выходного соединителей использованы коаксиально-полосковые переходы типа СРГ50-751ФВ (тип IX по ГОСТ 13317-89). Для ввода питания используется этот же соединитель. Габаритные размеры усилителя 57х30х12,5 мм, масса 40 г. Герметизация корпуса проводится пайкой крышки по контуру.

Первый эксперимент по снятию амплитудно-частотной характеристики проводился на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 1. Для устранения возможной перегрузки усилителя перед ним устанавливается аттенюатор с затуханием 20 дБ. «Обзор-103» калибровался совместно с аттенюатором, поэтому поправки в результаты измерений вводить не нужно. Результат измерения показан на рисунке 2, откуда видно, что коэффициент усиления не менее 25 дБ в полосе 0,1-1 ГГц.

Второй эксперимент проводился на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 3. Результаты измерений амплитудной характеристики приведены в таблице 1. По данным таблицы 1 построен график на рисунке 4. Из этого графика видно, что верхняя граница линейности амплитудной характеристики по выходу (ВГЛАХ) составляет не менее 0 дБм (1 мВт).

Третий эксперимент проводился на той же измерительной установке, что и второй. Его целью было измерение уровня второй гармоники на частоте 2 ГГц при подаче на вход усилителя сигнала с частотой 1 ГГц. Измерения проводились с шагом 5 дБ при входной мощности от минус 25 дБм до 0 дБм. Результаты измерения отражены в таблице 1 и на рисунке 4. Из рисунка 4 видно, что амплитудная характеристика в режиме умножения частоты немонотонна, что связано с прямым детектированием сигнала и изменением режима работы транзисторов по постоянному току.

Эксперимент

Рисунок 1 — Структурная схема измерительной установки для снятия амплитудно-частотной характеристики

30; 0

26,0

16,0

14,0

10,0

200,0 400,0 600,0 800,0 1000,0 1200,0

Рисунок 2 — АЧХ усилителя в полосе до 1300 МГц

Генератор ГСВЧ-ЗООО Усилитель Анализатор спектра ОЭР-827

Источник питания Б5-30/3.0 -7 с- + 12 В

Рисунок 3 — Структурная схема измерительной установки для снятия

амплитудной характеристики

Таблица 1 — Амплитудные характеристики

Рвх, дБм Рвых, дБм (1-я гармоника) Рвых, дБм (2-я гармоника)

-60 -36 —

-55 -31,2 —

-50 -25,8 —

-45 -20,8 —

-40 -15,8 —

-35 -10,8 —

-30 -5,8 —

-25 -1,6 -32

-20 0,4 -28

-15 1,5 -23,7

-10 1,5 -27

-5 0,7 -12,7

0 1,3 -7

Рисунок 4 — Амплитудные характеристики

Выводы

По результатам проведенного исследования можно сформулировать выводы, приведенные в таблице 2

Таблица 2 — Сравнение заданных и достигнутых параметров

Наименование параметра, размерность Задано Измерено

Диапазон рабочих частот, ГГц 0,1-1,0 0,1-1,0

Коэффициент усиления, дБ, не менее 24 25

Неравномерность коэффициента усиления не более, дБ 3 менее 3

Коэффициент шума, не более, дБ 2,5 —

Верхняя граница линейности амплитудной характеристики по выходу, не менее, мВт 1 1

Напряжение питания, В 12 12

Подавлние второй гармоники по отношению к первой при Рвх=-10дБм; fвх=1ГГц, не менее, дБ 28,5

Из этой таблицы видно, что все требования к усилителю выполняются

Литература

1. Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. — М.: Сов. радио, 1980. — 368

с.

2. Шварц Н.З. Усилители СВЧ на полевых транзисторах. — М.: Радио и связь, 1987. -200 с.

3. Петров Г.В., Толстой А.И. Линейные балансные СВЧ усилители. — М.: Радио и связь, 1983. — 176 с.

4. Техника СВЧ. Каталог. Нижний Новгород, НПП «Салют», 1997. — 152 с.

5. Белоус А.И., Мерданов М.К, Шведов С.В. СВЧ — Электроника в системах радиолокации и связи. Техническая энциклопедия в 2-х книгах. Книга 2. — М.: Техносфера, 2016. — 728 с.

6. Зикий А.Н., Давтян А.Д., Падалко А.Д., Ронис В.Н., Шутов И.И. Усилитель средней мощности. Сборник статей по материалам международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные научные исследования: Инноватика в современном мире», (29 мая 2019, г. Уфа). В 3 ч. Ч.1/ — Уфа: Изд. НИЦ Вестник науки, 2019. С.33-40.

7. Зикий А.Н., Сперанская Г.В. Экспериментальное исследование УПЧ. Инженерный вестник Дона, 2019, №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2019/5468

8. Зикий А.Н., Пустовалов А.И., Сальный И. А. Ограничительные свойства серийных малошумящих усилителей. Инженерный вестник Дона, 2016, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3774.

9. Chang, K. et al. RF and Microwave Circuit Design for Wireless Applications, Wiley, 2001. — 552 с.

10. Cripps, S.C. RF Power Amplifiers for Wireless Communications, Norwood, MA: Artech House, 1999. — 474 с.

11. Шибаев С.С., Помазанов А.В., Роздобудько В.В. Акустооптические измерители параметров радиосигналов. Монография. Ростов-на-Дону. Издательство ЮФУ, 2014. — 233 с.

References

1. Shvarc N.Z. Linejnye tranzistornye usiliteli SVCH. [Microwave Linear Transistor Amplifiers]. Moscow, 1980, 368 p.

2. Shvarc N.Z. Usiliteli SVCH na polevyh tranzistorah. [Microwave Field Effect Transistor Amplifiers]. Moscow, 1987, 200 p.

3. Petrov G.V., Tolstoj A.I. Linejnye balansnye SVCH usiliteli [Linear balanced microwave amplifiers]. Moscow, 1983, 176 p.

4. Tehnika SVCH. Katalog. Nizhnij Novgorod, NPP «Saljut», 1997. 152 p.

5. Belous A.I., Merdanov M.K, Shvedov S.V. SVCH Jelektronika v sistemah radiolokacii i svjazi. [Electronics in radar and communication systems]. Moscow, 2016. 728 p.

6. Zikiy A.N., Davtjan A.D., Padalko A.D., Ronis V.N., Shutov I.I. Sbornik statej po materialam mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Fundamental’nye i prikladnye nauchnye issledovanija: Innovatika v sovremennom mire», Ufa, 2019, pp. 33-40.

7. Zikiy A.N., Speranskaja G.V. Inzhenernyj vestnik Dona, 2019, №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2019/5468

8. Zikiy A.N., Pustovalov A.I., Salniy I.A. Inzhenernyj vestnik Dona, 2016, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3774.

9. Chang, K. et al. RF and Microwave Circuit Design for Wireless Applications, Wiley, 2001. 552 p.

10. Cripps, S.C. RF Power Amplifiers for Wireless Communications, Norwood, MA: Artech House, 1999. 474 p.

11. Shibaev S.S., Pomazanov A.V., Rozdobudko V.V. Akustoopticheskie izmeriteli parametrov radiosignalov [Acousto-optic radio signal meters]. Rostov-on-Don, 2014, 233 p.

ООО Радиокомп — Radiocomp LLC — ООО Радиокомп

News

Low-noise synthesizer of the Radiocomp LLC with a frequency range up to 20 GHz

16 September 2019. Low-noise synthesizer of the Radiocomp LLC with a frequency range up to 20 GHz

 

SignalCore’s New Signal Generator

30 August 2019. SignalCore’s New Signal Generator

 

We invite you on August 6, 2019 to the International Workshop on Signal Generation and Frequency Synthesis SGFS-2019

21 May 2019.»Learn more about the «International Workshop on Signal Generation and Frequency Synthesis SGFS-2019»

The «Radiocomp» LLC took part in the exhibition «ExpoElectronica-2019»

22 April 2019. The «Radiocomp» LLC took part in the exhibition «ExpoElectronica-2019»

 

All the News
Search the Website

    Database
    Products Line Review

    Site Map: HTML  XML

We are sorry but
the document you requested
is not available on this server.
The most probably it’s resulted
from recent web-site upgrade.

You easily find
the information you need
using menu or search engine.

Мы очень сожалеем,
но документ, который вы запросили,
не найден на сервере.
Возможно, это связано
с недавним обновлением сайта
и изменением его структуры.

Вы без труда найдете
интересующую Вас информацию,
воспользовавшись меню
или системой поиска по сайту.

Full or partial copying of materials is prohibited.
All rights reserved.

Call us right now:

© RADIOCOMP, LLC 2001-2021
Aviamotornaya str. 8a, 111024 Moscow, Russia
Phones: +7-495-957-7745, +7-495-361-0904, +7-495-361-0416
Fax: +7-495-925-1064
E-mail: [email protected]
Radiocomp, LLC is
the official sponsor of
Применение усилителя СВЧ

— Marki Microwave RF & Microwave

Это (практически) свободное от математики введение в СВЧ усилители с точки зрения приложений. Есть много ссылок для начинающих разработчиков усилителей; В этой серии постов будет предпринята попытка быстро разъяснить соответствующие факторы для инженера-проектировщика радиочастотной системы, работающего над оценкой соответствующего усилителя для своей конструкции системы.

Типы усилителей СВЧ

Существует множество способов классификации микроволновых усилителей, но мы сгруппируем их по четырем категориям в зависимости от того, какую роль они будут играть в общем супергетеродинном приемнике (показано выше).Вышеупомянутая система может представлять собой сотовую, транзитную, спутниковую или другую линию радиосвязи; он также может представлять собой радар или другую систему визуализации. Сам по себе передатчик может представлять собой генератор помех или возбудитель, а только приемник может представлять собой сканер радиоэлектронной борьбы или испытательный прибор. Требования, определяющие выбор усилителя, будут одинаковыми для большинства приложений.

В этом посте мы обсудим различные типы усилителей и их цель, начиная с

.

Малошумящий усилитель (LNA)

Заслуги:

  • Прирост
  • Коэффициент шума / Коэффициент шума / Температура шума

Малошумящий усилитель является наиболее простым для понимания СВЧ-усилителем из-за относительной незначительности нелинейных эффектов в усилителе из-за низкой входной мощности.Он разработан, чтобы принимать сигнал очень низкого уровня, такой как в конце среды передачи с потерями, и усиливать его с минимальным аддитивным шумом. Важно отметить, что шум усиливается с таким же усилением, что и сигнал , в дополнение к аддитивному шуму. Это означает, что малошумящий усилитель или любой другой усилитель не может увеличить отношение сигнал / шум (SNR), он может только повысить уровень мощности как сигнала, так и шума. Если коэффициент усиления узкополосный, усилитель может отфильтровать некоторый внеполосный шум или сигналы, но он не может улучшить отношение сигнал / шум из-за внутриполосного шума.

Если соотношение сигнал / шум не улучшается, то зачем вообще усиливать? Причина в том, что последовательные каскады приемника имеют потери, и эти потери также в равной степени применяются к сигналу и шуму. Потеря не приведет к значительному ухудшению отношения сигнал / шум сигнала, если уровень шума уже значительно превышает минимальный уровень шума. Следовательно, коэффициент шума LNA обычно преобладает над коэффициентом шума для всей цепи приемника. Наконец, детектор сигнала в конце сигнальной цепи (обычно аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в современных системах) имеет обнаруживаемый диапазон напряжений, и разработчик приемника будет использовать каскады усилителя по всей цепочке приемника для согласования принятого сигнала. мощность до обнаруживаемого диапазона напряжений АЦП.

Малошумящие усилители обычно представляют собой узкополосные устройства или, по крайней мере, устройства с ограниченной полосой пропускания. Это связано с тем, что, как мы увидим в следующем сообщении в блоге о схемах усилителя, необходимо пойти на компромисс, чтобы снизить коэффициент шума усилителя. Обычно это означает создание узкополосной согласующей цепи, которая оптимизирует коэффициент шума транзистора в усилителе. Современные малошумящие усилители могут достигать чрезвычайно высоких коэффициентов усиления с низкими коэффициентами шума, до 40 дБ при коэффициенте шума менее 1 дБ на низких частотах.

Усилитель мощности (PA)

Заслуги:

  • Выходная мощность (Psat и P1dB)
  • КПД
  • Нелинейность (IP2, IP3, спектральный рост)

Усилитель мощности противоположен малошумящему усилителю. Усилитель мощности принимает сигнал, который уже находится на относительно высоком уровне, и усиливает его для передачи по среде с потерями, например, по воздуху. Хотя усиление PA обычно невелико (менее 10 дБ), мощность значительна в абсолютном выражении (т.е.е. мощность 500 милливатт может быть увеличена до нескольких ватт). Насыщенная выходная мощность (Psat) PA в значительной степени определяет физический диапазон с точки зрения достижимого расстояния передачи / обнаружения беспроводной системы.

Насыщенная выходная мощность, очевидно, является наиболее важным параметром усилителя мощности, с которым очень тесно связана эффективность. Эффективность определяет срок службы батареи для портативных приложений, мощность передачи для бортовых / спутниковых приложений и требования к рассеиванию тепла для всех приложений.Большая часть мощности во многих трансиверах используется в конечном усилителе мощности.

Поскольку как сигнал, так и шум, выводимый из PA, будут сильно ослабляться передающей средой, коэффициент шума не является критическим. В более старых форматах передачи только частота / фаза, таких как частотная модуляция (FM), частотная манипуляция (FSK), двоичная фазовая манипуляция (BPSK) и другие, использовались сигналы с постоянными амплитудами, а это означало, что нелинейность усилителя мощности не была фактором качества сигнала.Это было необходимо, поскольку ламповые усилители того времени обладали сильной нелинейностью. Современные форматы связи, такие как квадратурная амплитудная модуляция (QAM), мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM), множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) и большинство других, используют как амплитудную, так и фазовую модуляцию и, следовательно, требуют линейного усиления. Многие приложения также требуют одновременного усиления нескольких несвязанных каналов.

Такое нелинейное поведение усилителя описывается многими способами и в конечном итоге проявляется как в ухудшении качества сигнала, так и в законодательно ограниченной утечке сигнала в соседние каналы, как описано в Коэффициент мощности соседнего канала (ACPR).Эти эффекты часто усугубляются требованиями к усилителю одновременно усиливать сигналы с большими, непредсказуемыми пиками мощности. Эта характеристика сигнала описывается отношением пиковой мощности к средней мощности (PAPR), и современные сигналы имеют намного более высокое PAPR, чем их предшественники.

Постоянно требуя передачи большего количества информации в той же ограниченной полосе пропускания, революция сотовой / беспроводной связи потребовала линейного усиления сигналов с высоким PAPR без утечки в соседние каналы и без разряда батареи или создания слишком большого количества тепла.Миллиарды долларов, которые преследовали этот спрос, привели к взрыву исследований и инноваций в схемах усилителей мощности, которые мы кратко рассмотрим в одной из следующих статей.

Усилитель линейных сигналов

Заслуги:

  • Нелинейность (IP2, IP3, спектральный рост)
  • Уровень шума
  • Удобство использования

Линейные усилители сигнала — это усилители общего назначения, иногда называемые «блоками усиления», которые обеспечивают усиление сигнала в системе.Поскольку они не находятся на входе или выходе системы, они обычно не являются определяющим фактором в динамическом диапазоне системы. Уровни мощности выше, чем у LNA, но ниже, чем у PA, и поэтому выбор усилителя зависит от баланса линейности, коэффициента шума и того, что мы будем называть «факторами удобства», такими как стоимость, размер и потребляемая мощность. Хотя требования к ним не являются чрезмерными, они не должны существенно ухудшать сигнал. Эти усилители никогда не являются звездой системы, но команда все равно проигрывает, если не выполняет свою работу.

Драйвер-усилитель

Заслуги:

  • Выходная мощность (Psat)
  • Фазовый шум
  • КПД
  • Генерация гармоник

Драйвер-усилитель — это недостаточно обслуживаемая область применения, на которой специализируется Marki. Эти усилители специально используются для работы на одной частоте (непрерывная волна или CW), например, в синтезаторах или в качестве усилителей для гетеродина (гетеродина), управляющего смесителем.В потребительских приложениях роль усилителя драйвера обычно интегрируется в микросхему приемопередатчика в виде схемы CMOS. Однако в высокотехнологичных системах радиоэлектронной борьбы, контрольно-измерительной аппаратуры, а также в испытательных и измерительных приложениях эти усилители являются дискретными, чтобы обеспечить максимальную производительность системы.

Поскольку эти усилители специально используются для усиления непрерывного сигнала, нелинейность усилителя с точки зрения многотональной интермодуляции не имеет значения; предполагается, что многотональные входы отсутствуют.Вместо этого важным проявлением нелинейности является генерация гармоник. В некоторых приложениях важно уменьшить или отфильтровать гармоники перед использованием усилителя для управления смесителем, поскольку они могут ухудшить паразитные характеристики смесителя. В других случаях (как в случае с T3) гармоники фактически улучшают паразитные характеристики. Подробнее об этом мы поговорим в одном из следующих постов. Обычно драйверный усилитель с полосой пропускания менее октавы может работать рядом с Psat, если гармоники отфильтрованы, поскольку все продукты искажения будут на частотах 2 f или выше.

Как и в случае многотональной интермодуляции, коэффициент шума усилителя драйвера не является критическим, пока шум источника сигнала не слишком высок, а шумоподавление последующих схем (таких как изоляция гетеродина ПЧ или ВЧ сигнала гетеродина). смеситель) достаточно высок, чтобы устранить амплитудный шум. В отличие от амплитудного шума, любой фазовый шум, добавленный к сигналу (или возникающее преобразование амплитудного шума в фазовый шум) в усилителе, будет напрямую ухудшать целостность сигнала либо радиолокационных сигналов, либо сигналов связи с регулируемой фазой.Это может быть серьезной проблемой, в частности, для сигналов QAM современных плотных созвездий. Как и в случае гармоник, фазовый шум коммерческих усилителей почти никогда не указывается.

Поскольку эти усилители необходимы для генерации сигналов гетеродина, мощность которых всегда по крайней мере на 6–10 дБ превышает мощность самого сигнала, они должны быть более мощными усилителями, чем линейные усилители сигналов в системе. Точно так же, поскольку есть несколько таких усилителей в супергетеродинной системе, особенно в многоканальной супергетеродинной системе, они могут быть крупнейшим потребителем энергии в приемнике.Поэтому для усилителей драйверов очень важна эффективность.

Сводная таблица

Тип усилителя Приложение Важные деятели заслуг
Малошумящий усилитель Повышение принимаемых сигналов Коэффициент усиления
Уровень шума
Усилитель мощности Повышающие сигналы для трансмиссии Psat
Линейность
КПД
Усилитель линейных сигналов Компенсация потерь в системе Усиление
Коэффициент шума
Линейность
Драйвер-усилитель Генерация управляющих сигналов гетеродина Фазовый шум
Гармоники

В будущих публикациях мы более внимательно рассмотрим драйверные усилители, но сначала мы должны обсудить, что означает каждый из показателей качества, упомянутых в этом сообщении, что мы и сделаем в части 2 «Введение в микроволновую печь». Усилители.

Микроволны101 | Усилители мощности

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу, посвященную усилителям

Найдите усилители мощности на EverythingRF.com

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу, посвященную точке сжатия

Щелкните здесь, чтобы перейти к инструкциям для нашей загружаемой (и бесплатной!) Таблицы Power_Amp_Designer_101

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу об эффективности активных устройств

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу, посвященную методике Криппа для анализа максимальной мощности усилителя мощности

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу, посвященную полупроводниковым усилителям мощности

Нажмите здесь, чтобы узнать об отслеживании конвертов

Технологии усилителей мощности

Усилители мощности используются для усиления слабого сигнала до сильного сигнала.Мощность относительна … и частота играет в этом большую роль. Когда мы говорим об усилителях мощности, твердотельные усилители и ламповые усилители имеют разные значения. В таблице ниже представлено состояние дел для различных диапазонов микроволнового диапазона. Информацию в этой таблице легко найти в Интернете, и она не представляет собой никакой секретной или закрытой информации ITAR, мистер ФБР!

Диапазон частот Твердотельный Тип трубки
Диапазон L через диапазон C 100 Вт (LDMOS)
X-диапазон 20 Вт (устройство GaN HEMT) 3000 Вт (TWT)
Ка-диапазон 6 Вт (устройство GaAs PHEMT) 1000 Вт (клистрон)
Диапазон добротности 4 Вт (устройство GaAs PHEMT)
Диапазон W 0.5 Вт (InP) 1000 Вт (EIKA)
даже больше! (гиротрон)
Диапазон D?

У нас есть страница, посвященная компромиссу с полупроводниками, а также страница о микроволновых лампах, ознакомьтесь с ними!

Пиковая мощность в зависимости от мощности непрерывной волны

Тепло, которое рассеивает усилитель, можно уменьшить, периодически отключая его (пульсируя). Температура в активном канале следует экспоненциальной кривой спада, при коротких импульсах он выглядит как зуб пилы, при длинных импульсах выглядит как прямоугольная волна.Ситуация с короткими импульсами приводит к увеличению коэффициента усиления и мощности по сравнению с непрерывным режимом работы. Единственный действительно точный способ проанализировать это с помощью инструментов проектирования конечных элементов, таких как Fluent.

Давайте предложим здесь практическое правило (дайте нам обратную связь!) Длительность импульса в 1 микросекунду считается короткой и всегда приводит к повышению производительности. Если ширина вашего импульса составляет 100 микросекунд, достигается установившаяся температура канала, и вы не добьетесь лучших результатов, чем CW.

Температурные условия

Что происходит с усилителем из-за перегрева? В случае усилителя на полевых транзисторах усиление падает, а коэффициент шума увеличивается, и все это очень предсказуемо. Используйте эти температурные коэффициенты и простую таблицу Excel, и вы сможете смоделировать, что происходит с вашей конструкцией при изменении температуры:

Для усиления используйте -0,006 дБ / ступень / градус Цельсия

Для коэффициента шума МШУ используйте +0,006 дБ / градус Цельсия (нет необходимости рассматривать каскады в МШУ, первый каскад будет преобладать над температурным эффектом).

Обратите внимание, что определенные усилители могут вести себя иначе, чем коэффициенты, которые мы предоставили; если вам нужно знать, что происходит с максимальной точностью, угадайте, что? Вам лучше выйти в лабораторию и начать измерения. Одна вещь, на которую следует обратить внимание: если вы снизите температуру тестируемого устройства ниже точки росы в своей лаборатории, конденсация влаги может вызвать проблемы, особенно если вы смотрите на гибридный усилитель с открытой крышкой!

У нас есть страница, которая связывает воедино другие температурные и тепловые эффекты, проверьте это!

КПД усилителя

Это обсуждение теперь вынесено на отдельную страницу.

Классы усилителя

Мы работаем над таблицей, которая поможет проиллюстрировать это, вернемся через месяц или около того!

Класс A

Когда усилитель мощности работает в классе A, он смещен примерно на половину его тока насыщения. Выходной сигнал проходит в течение всех 360 градусов фазы синусоидального сигнала входного сигнала. Класс A не дает максимальной эффективности, но обеспечивает лучшую линейность. Эффективность слива 50% возможна в классе A.

Класс B

В классе B усилитель мощности смещен в точке, где он потребляет почти нулевой постоянный ток; для полевого транзистора это означает, что он смещен при отсечке.Одну половину синусоидальной волны входного сигнала он проводит, а вторую — нет. Усилитель класса B может быть очень эффективным с теоретическим КПД от 80 до 85% в зависимости от ВАХ полевого транзистора. Однако при переходе от класса A к классу B вы также теряете шесть дБ усиления, поэтому, если для вас важна эффективность добавленной мощности, оптимальная точка смещения может быть неочевидной.

Класс AB

Большинство СВЧ-усилителей мощности используют компромисс между классом A (более высокая линейность) и классом B (более высокий КПД).В этом случае, называемом классом AB, выходной сигнал проходит более чем на 180 градусов входной синусоидальной волны, но не на полные 360 градусов.

Класс C

Класс C возникает, когда устройство смещено так, что выходной ток проходит даже менее чем на 180 градусов входного сигнала. Это может быть даже более эффективным, чем работа класса B, но искажения еще хуже. И выходная мощность, и усиление тоже страдают. Класс C почти никогда не используется в усилителях СВЧ.

Классы D, E и F

Да, они тоже существуют.В большинстве случаев усилители мощности этих классов становятся все более и более странными, при этом особое внимание уделяется гармоническим нагрузкам. Если вы разрабатываете усилитель класса F, вам, вероятно, не понадобится помощь от Microwaves101!

Модель GT-1000B, усилитель мощности СВЧ 10 Вт от 100 МГц до 20 ГГц

СВЧ-усилитель мощности Spanawave GT-1000B предлагает линейное усиление высокой мощности в многооктавных диапазонах.Он идеально подходит для тестирования EMC, приложений беспроводной связи и систем Defense EW. Для лабораторий EMI / EMC и стандартов GT-1000B с диапазоном частот от 100 МГц до 20 ГГц позволяет проводить широкополосное тестирование без переключения диапазонов или замены узкополосных усилителей, что обеспечивает более быстрое и точное тестирование.

Усилитель может использоваться для беспроводной связи и тестирования компонентов везде, где требуется высоколинейный усилитель, например, для тестирования RFIC и MMIC или для тестирования передатчиков базовых станций с сигналами с высоким коэффициентом амплитуды и высокими уровнями пиковой и средней мощности.GT-1000B обеспечивает высокую мощность для тестирования ограничителей, ступенчатых восстановительных диодов (SRD) или управляющих ламп бегущей волны (TWT).

СВЧ-усилитель мощности с превосходной точностью воспроизведения импульсов идеален для многих приложений в аэрокосмической и оборонной промышленности, включая EW, ECM, ECCM, моделирование и тестирование сигналов радаров и спутниковых систем. GT-1000B является идеальным строительным блоком системы ATE для усиления тестовых сигналов с целью преодоления потерь в кабелях и разъемах всякий раз, когда необходимы длинные кабели в сборочных отсеках, камерах для климатических испытаний или в полевых условиях.

Усилитель обеспечивает усиление до 40 дБ в диапазоне частот от 100 МГц до 20 ГГц. Доступен дополнительный элемент сопряжения / детектор для внешнего контроля мощности или для внешнего выравнивания сопутствующего генератора микроволнового сигнала. GT-1000B может работать в паре с генератором микроволновых сигналов Spanawave 2520B, увеличивая общую выходную мощность, сохраняя при этом высокую скорость переключения, модуляцию и высокую точность воспроизведения сигнала синтезатора.

Зависимость мощности от частоты для стандарта GT-1000B (от 2 до 20 ГГц) и GT-1000B с опцией 06, охватывающая от 100 МГц до 18 ГГц в одном усилителе.

  • От 100 МГц до 20 ГГц исключает переключение диапазонов, снижает стоимость и сложность
  • Твердотельная технология для низкого уровня шума, высокой надежности и длительного срока службы
  • Включает в себя твердотельный усилитель пространственной комбинированной архитектуры Spatium ™, запатентованный CAP Wireless. Усилитель Spatium ™ основан на технологии полупроводниковых параллельных MMIC с исключительно широкой полосой пропускания и высокой мощностью.Уникальная топология схемы отличается высокой надежностью и превосходными характеристиками там, где требуются крайние значения полосы пропускания и мощности.
  • Идеально подходит для приложений EMC, беспроводной связи и защиты EW

ВЧ-усилители мощности для расширенного радиоприемника с усилением

Типичные области применения модулей TRIAD RF / микроволновых и беспроводных усилителей мощности (PA) радио:

  • Аэрокосмическая промышленность
  • C4ISR
  • Каналы передачи данных — разведка, наблюдение, распознавание (ISR)
  • Оборона
  • Цифровое видео / вещание высокой четкости (DVB / HD)
  • Электронная война
  • Интернет вещей (IoT)
  • МАНЕТ
  • Приложения для радиооборудования Microhard
  • Военная сетка
  • Военная РЛС и связь
  • Радиосистемы MIMO
  • Нано-каналы цифровых данных (IPnDDL)
  • Усилитель с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) и
  • Усилитель мощности с кодированным мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов (COFDM)
  • Расширители радиосигнала
  • Спутниковый (SAT / SATCOM) усилитель
  • Тактические радиосистемы
  • Усиление антенны слежения
  • Беспилотные авиационные системы (БПЛА) и БПЛА противодействия (C-UAS)
  • Беспилотные летательные аппараты (БПЛА)
  • Беспилотные наземные аппараты (БАГ)
  • БПЛА Радио
  • Ссылки на видео с БПЛА

Большинство наших модулей усилителей мощности ВЧ и СВЧ с разъемами созданы для облегчения интеграции и надежной работы в суровых условиях системы.Они включают в себя лучшую защиту от повышенного, пониженного и обратного напряжения. Кроме того, доступны модули с внутренними секциями преобразования постоянного тока в постоянный с широким диапазоном входного напряжения (9–36 В), которые упрощают проектирование системы, устраняя необходимость во внешних преобразователях постоянного тока для питания УМ. Достигается более высокий общий КПД, поскольку внутренний преобразователь спроектирован и настроен на максимальную эффективность в диапазоне рабочего тока усилителя.

Наши усилители высокой мощности (PA) также имеют усовершенствованные встроенные секции мониторинга и управления PA, которые управляются микропроцессором, FPGA, CPLD или комбинацией этих устройств.Функции включают в себя прямое и отраженное измерение РЧ мощности, регистрацию температуры, мониторинг постоянного тока на уровне устройства, переключение передачи / приема и управление усилением / мощностью по частоте, температуре и неблагоприятным условиям КСВН. Многие другие настраиваемые сигналы и предупреждения могут быть адаптированы к требованиям вашей системы.

Прочность и надежность заложены в каждом производимом усилителе. Почти все наши конструкции рассчитаны на то, чтобы выдерживать самые строгие профили ударных, вибрационных и температурных циклов, содержащиеся в требованиях MIL-STD-810.Мы также принимаем во внимание электромагнитные помехи / электромагнитную совместимость при проектировании и соблюдении требований стандарта MIL-STD-461 по излучению.

Что такое СВЧ-усилитель?

СВЧ-усилитель — это устройство для усиления сигнала выходной мощности СВЧ-устройства, обычно путем увеличения амплитуды или высоты волны, которая напрямую связана с его уровнем мощности.Это достигается путем направления дополнительной входной мощности на микроволновое устройство, чтобы его микроволновое излучение переносило больше энергии. Такие усилители обычно работают на низких частотах спектра радиоволн, которые находятся в диапазоне около 300 мегагерц или выше, и используются военными для различных целей, от широкополосной связи до радиолокационных систем и радиоэлектронной борьбы. Существует несколько различных типов конструкций микроволновых усилителей, включая гиротрон, клистрон и амплитрон, который также известен как усилитель с перекрещенными полями (CFA) или платинотрон.

В широкополосной связи микроволновый усилитель основан на транзисторной технологии, такой как биполярный переходной транзистор (BJT) и полевой транзистор (FET).Такие усилители часто представляют собой многокаскадные системы для сохранения мощности сигнала на больших расстояниях, где основное внимание в технологии уделяется эффективности передаваемого сигнала по сравнению с любым шумом, который вносится на этом пути. Кроме того, хотя нестабильность в цепях смещения является обычным явлением для усилителей, разработка интегральных схем для управления смещением с обратной связью использовалась в качестве приложения для буферизации, чтобы сделать стабильность этого типа СВЧ-усилителя намного более надежной с 2011 года.

Gyrotron — это микроволновый усилитель, который работает на более высоких частотах в радиочастотном спектре, от 20 гигагерц до 35 гигагерц в диапазоне мощностей.Он используется для специализированных приложений, таких как вышки восходящей линии связи с орбитальными космическими кораблями и спутниками или для систем планетарных радиолокационных передатчиков. Хотя гиротроны были впервые концептуализированы в конце 1950-х годов, ранние модели могли достигать уровней мощности только в милливаттах. Россия первой начала исследования в области их разработки и к концу 1970-х годов достигла уровня выходной мощности 22 киловатт.

Усилитель с перекрещенными полями или амплитрон — это еще один тип широкополосного микроволнового усилителя, который имеет свойства, аналогичные магнетрону, что делает его полезным устройством для ядерных ускорителей.Он может производить максимальные уровни мощности в диапазоне мегаватт с 2011 года, но обычно работает на уровне киловатт, что делает его полезным во многих из тех же приложений, что и гиротрон. Хотя Amplitron может повысить эффективность микроволнового оборудования примерно до 70%, он обычно используется в качестве промежуточного усилителя сигнала в оборудовании.

Клистрон — это своего рода гибрид усилительных инструментов, таких как гиротрон и амплитрон.Это микроволновый усилитель, который может генерировать сигналы несущей как малой, так и высокой мощности, и используется как в телекоммуникационных системах, так и в исследованиях ускорителей частиц. Клистрон появился еще до создания гиротрона. Он был впервые разработан в 1937 году двумя братьями, Расселом и Сигурдом Варианами, в Стэнфордском университете в США. Открытие обоих мужчин приписывают продвижению разработки радиолокационных систем в США и Великобритании до начала Второй мировой войны, но клистрон был включен в радиолокационные системы, используемые Германией во время войны, тогда как союзные державы вместо этого полагались на более мощные магнетронное оборудование впервые разработано в 1940 году.

Усилитель мощности

X-MWblocks: X-Microwave

Достижения в области серийных коммерческих MMIC усилителей мощности играют важную роль в широком спектре систем ВЧ и СВЧ.Блоки X-MWblocks усилителя мощности предоставляют удобный способ оценки устройств, прототипов и развертывания производственных систем. Используя стандартизированный подход к набору, аналогичный другим устройствам в системе X-MW, переходники усилителя мощности X-MWblock удовлетворяют уникальные требования к тепловым нагрузкам и смещению, предъявляемые к устройствам с более высокой мощностью.

Групповой усилитель мощности

Поддерживая как поверхностный монтаж, так и Bare DIE, блоки усилителя мощности X-MW спроектированы с учетом как прототипов, так и производства с использованием передовых отраслевых методов монтажа, терморазгрузки, смещения и контроля.

Устройства для поверхностного монтажа

Qorvo QPA2213

Комплекты усилителей мощности для поверхностного монтажа. Крепление> 1 Вт на медный постамент, обеспечивающее прямую тепловую защиту, окруженное платой рамки изображения RO4003 для передачи РЧ сигнала и поддерживающими компонентами. Стандартный запуск X-Microwave RF используется на краях печатной платы, обеспечивая совместимость с полной библиотекой блоков X-MW. Затем блок RF X-MW перемещается по макетной пластине или теплораспределителю с смещением и контролем, размещенным рядом с RF-блоком с верхней стороны пластины (по сравнению с нашим традиционным подходом обеспечения смещения и управления снизу для устройств ниже 1 Вт.)

Устройства для голых матриц

Комплекты усилителей мощности DIE> 1 Вт для крепления на медно-молибденовой (CuMo) основе на пьедестале, обеспечивающем прямую тепловую разгрузку. Высота пьедестала гарантирует, что установленный матричный кристалл копланарен с верхней частью окружающей платы фоторамки RO4003 RF, чтобы минимизировать длину соединения проводов. Присоединение матрицы и соединение проводов выполняется в соответствии с техническими данными производителя. Стандартный запуск X-Microwave RF используется на краях печатной платы, обеспечивая совместимость с полной библиотекой блоков X-MW.Этот же подход используется для всех DIE независимо от уровня мощности. Уникальные для устройств питания, смещение и управление расположены на верхней стороне, рядом с усилителем мощности, чтобы не нарушать тепловой путь снизу.

Фланцевые устройства

Фланцевые блоки усилителей мощности устанавливаются на медное основание, которое служит одновременно пластиной для прототипирования и теплораспределителем, поскольку они обычно имеют толщину и расположение отверстий, несовместимых со стандартной сеткой X-Microwave.Фланцевое устройство окружено платой рамки изображения RO4003 для РЧ-передачи и вспомогательными компонентами, как это сделано для SMT и DIE. Стандартный запуск X-Microwave RF на краях печатной платы обеспечивает совместимость с полной библиотекой блоков X-MW или прямое размещение разъемов. Мы находимся в процессе перевода всех контроллеров смещения с нижней стороны на версии с верхней стороной для всех устройств мощностью более 1 Вт.)

Смещение и контроль

Усилители мощности

, в зависимости от технологии и применения, могут различаться по смещению и потребностям в управлении.Нашим основным фокусом была работа в непрерывном режиме (CW) со смещением и последовательностью либо разомкнутого, либо замкнутого контура. По мере расширения наших возможностей мы рассматриваем возможность поддержки как импульсного режима, так и отслеживания огибающей.

Управление разомкнутым контуром

Контроллер смещения для QPA2213

В режиме разомкнутого контура напряжение затвора регулируется для достижения желаемого тока покоя (IDQ без RF) и фиксируется на этом значении. Когда РЧ включен, ток питания может свободно реагировать по мере необходимости для поддержки РЧ нагрузки.Этот подход обычно используется с усилителями большей мощности, работающими при насыщении или близком к нему. В режиме разомкнутого контура важно учитывать технологию усилителя. В некоторых случаях напряжение затвора может быть установлено на заводе, и когда соотношение между напряжением затвора и уставкой IDQ является очень повторяемым. При использовании других технологий усилителя, таких как GaN, соотношение между напряжением затвора и уставкой IDQ может изменяться со временем, требуя постоянной корректировки с течением времени. Блоки управления усилителями мощности X-Microwave используют либо подход с фиксированным резистором для заводских устройств, либо подход с программируемым цифро-аналоговым преобразователем (DAC) для повторной настройки пользователем.

Управление по замкнутому контуру

В режиме замкнутого контура напряжение затвора постоянно регулируется для достижения и поддержания желаемого тока питания усилителя во время работы. Когда RF включен, ток питания поддерживается путем регулировки напряжения затвора в реальном времени. Этот подход обычно используется с усилителями малой мощности при оптимизации характеристик и эффективности слабого сигнала. Уставка IDD чаще всего устанавливается на заводе путем регулировки значений резисторов на плате управления.Блоки управления смещением усилителя мощности X-Microwave используют HMC980, HMC981 и HMC920 для работы с более низким током и дискретные компонентные схемы для работы с более высоким током. Перенастройка пользователем возможна путем распайки и замены пассивных компонентов на плате управления.

Управление теплом

Управление температурным режимом определяет многие конструктивные особенности и технические проблемы, возникающие при использовании усилителей мощности. Избыточное тепловыделение сократит срок службы ВЧ-устройства и отрицательно скажется на его характеристиках.Обычно КПД находится в диапазоне от 20% до 35%, то есть усилитель мощностью 10 Вт (рассчитанный по выходной ВЧ-мощности), вероятно, будет генерировать от 20 до 40 Вт рассеиваемой мощности (тепла). Если на пластину для прототипирования помещается устройство мощностью 2 Вт или более, предлагается активное охлаждение в виде вентилятора, обдувающего саму пластину, или с радиатором, прикрепленным к пластине для прототипа.

В дизайн-системе мы решаем проблему тепла несколькими способами:

RF Дизайн платы

  • <1 Вт: слой покрытых медью переходников размещается под ВЧ-устройством, обеспечивая путь к протопластине
  • > 1 Вт — 10 Вт: ВЧ-устройство помещается непосредственно на медную пробку, обеспечивая прямой путь к теплораспределитель

Крепление

  • <1 Вт: Медная пластина для прототипирования для улучшения тепловых характеристик (Отмечена буквой «C» для идентификации)
  • > 1 Вт до 10 Вт: рекомендуется специальный радиатор и вентилятор в сборе.

Радиатор и вентилятор

  • Доступны несколько вариантов теплораспределителя, радиатора и вентилятора для усилителей мощности до 10 Вт.
  • Дополнительные опции в работе.

Разъемные модули

Разъемы для усилителей мощности X-MWblock по своей конструкции готовы к производству. Они могут быть помещены в алюминиевый или латунный корпус с разъемами для производственных приложений. Корпус может дополнительно включать контроллер смещения X-Microwave или напрямую управляться схемой, разработанной заказчиком. Теплораспределитель, радиатор и вентилятор доступны для каждого варианта усилителя мощности с разъемами. В комплект поставки входят данные испытаний, чертежи ICD и поврежденная 3D-модель конструкции.

Возможна также настройка. Драйвер и усилитель мощности обычно поставляются в одном корпусе, что позволяет сэкономить на размере и весе. Эти типы настройки полностью поддерживаются X-MWsystem.

Чтобы узнать больше о любом содержании этого документа, свяжитесь с нами по адресу [email protected]

Широкополосный, GaN MMIC, модуль СВЧ питания на базе распределенного усилителя

Исторически термин «микроволновый силовой модуль» (MPM) ассоциировался с небольшим, полностью интегрированным, автономным радиочастотным (RF) усилителем, который сочетает в себе технологии полупроводниковой и микроволновой вакуумной электроники.Обычно выходная мощность этих MPM составляет порядка 100 Вт в непрерывном режиме в октавной полосе частот. Для MPM требуются как твердотельный усилитель на входе, так и микроволновый вакуумный электронный усилитель на задней стороне. Однако такие MPM не могут использоваться для связи, потому что MPM не оптимизированы по линейности или эффективности. Кроме того, MPM может быть очень дорогим в производстве, особенно когда модули производятся в очень небольших количествах для космического применения. Кроме того, для питания усилителя на лампе бегущей волны, который является частью микроволновой вакуумной электроники, требуется источник питания киловольтного (кВ) класса.

Схема полностью твердотельного силового микроволнового модуля с каскадом распределенных усилительных каскадов MMIC с декадной полосой пропускания.

Представленная здесь инновация — это широкополосный, мощный, высокоэффективный твердотельный микроволновый модуль питания (SSMPM) или усилитель для многофункционального космического корабля, который работает, в зависимости от потребности, как радиолокационная система, система связи или система навигации. Конструкция модуля основана на конструкции широкополосного многокаскадного усилителя. Маломощный каскад представляет собой высокоэффективный распределенный усилитель MMIC на основе GaAs pHEMT.Каскад средней мощности представляет собой распределенный усилитель MMIC на основе высокоэффективного GaAs pHEMT или GaN HEMT. Мощный каскад представляет собой высокоэффективный распределенный усилитель MMIC на основе GaN HEMT.

Напряжения и токи затвора и стока для каскадов усилителя обеспечиваются электронным стабилизатором мощности (EPC). EPC — это преобразователь мощности постоянного тока в постоянный, который преобразует напряжение на шине космического корабля в соответствующие напряжения, необходимые для каскадов усилителя. Кроме того, включена схема управления питанием постоянного тока для управления правильной последовательностью включения и выключения, чтобы гарантировать, что отрицательное напряжение затвора будет приложено до включения усилителя.Также предусмотрено управление гашением постоянного тока для быстрого выключения усилителя в случае возникновения неисправности. Кроме того, выходной РЧ-монитор, такой как датчик температуры или пара детектор / эталонный диод, расположен рядом с кристаллом GaN высокой мощности или на нем, в выходном каскаде, для отслеживания состояния перегрева. Пара детектор / опорный диод также контролирует уровень выходной мощности РЧ. Упакованный блок имеет кондуктивное охлаждение. Режим работы включает усиление входящего сигнала в каскаде предварительного усилителя и повышение мощности до уровня, достаточного для управления усилителем средней мощности во всем его динамическом диапазоне.Точно так же выход усилителя средней мощности затем управляет усилителем большой мощности во всем его динамическом диапазоне. Динамический диапазон — это разница между точкой сжатия 1 дБ (P = 1 дБ) и минимальной обнаруживаемой выходной мощностью (P из мин).

Модуль также может быть сконструирован с тремя или более узкополосными GaAs pHEMT маломощными усилителями MMIC, которые покрывают различные полосы частот, предназначенные для радара, связи и навигации на входе. Затем широкополосный PIN-диод SP3T включает и выключает каждый усилитель в цепи по мере необходимости.Преимущество этой схемы состоит в том, что коэффициент шума маломощного каскада можно оптимизировать для конкретной функции. В качестве альтернативы переключатель можно заменить полосовым фильтром. Полосовые фильтры предотвращают перекрестные помехи между тремя трактами прохождения сигнала. Преимущество этого подхода заключается в том, что он устраняет PIN-диоды и схему управления переключателем.

Обычно функции навигации и радара выполняются на частотах S-диапазона и X-диапазона соответственно. Однако для связи используется K-диапазон или Ka-диапазон, узкополосный, высоколинейный, GaAs pHEMT, MMIC-усилитель средней мощности, который напрямую управляет мощным распределенным усилителем GaN MMIC.Две схемы полосового фильтра на входе мощного усилителя гарантируют, что перекрестные помехи между двумя трактами сигнала минимальны.

Эта работа была выполнена Рейни Н. Саймонс и Эдвином Винтаки из Исследовательского центра Гленна. НАСА приглашает и поощряет компании узнавать о возможностях партнерства. Свяжитесь с программой передачи технологий исследовательского центра NASA Glenn Research Center по адресу: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или посетите нас в Интернете по адресу http: // technology.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *