А.А. БЛИННИКОВ Научные руководители – А.В. ПРОКОПЕНКО, к.ф.-м.н., доцент

А.А. БЛИННИКОВ
Научные руководители – А.В. ПРОКОПЕНКО, к.ф.-м.н., доцент
– А.Н. ДИДЕНКО, д.ф.-м.н., профессор
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ КВАЗИСОЛНЕЧНОГО СПЕКТРА
НА ОСНОВЕ СВЧ ЛАМПЫ И МОЩНОМ ТВЕРДОТЕЛЬНОМ
СВЧ ГЕНЕРАТОРЕ
Серная лампа — источник высокоэффективный источник света квазисолнечного спектра на основе СВЧ-разряда в парах серы. Особенностью
подобных ламп помимо спектра является высокая световая отдача, значение которого в лабораторных испытаниях порядка 120 Лм/Вт. Использование безэлектродного разряда, как источника оптического излучения в
принципиальном плане предполагает наличие таких обязательных элементов как: собственно лампа, генератор электромагнитных колебаний и
электродинамическая система, транспортирующая эту СВЧ-энергию к
лампе. Современная тенденция развития СВЧ-источников солнечного
света предполагает создание источников света с мощностью СВЧ-питания
менее 100 Вт. В таких лампах используются полупроводниковые генераторы и диэлектрические резонаторы.
Данная работа посвящена созданию системы каскадного усиления и
генерации СВЧ мощности для питания прототипа установки освещения на
основе серной лампы.
Технические требования к разрабатываемой системе:
1. Рабочая полоса частот от 2,47 ГГц до 2,48 ГГц;
2. Выходная мощность на нагрузку в 50 Ом не ниже 70 Вт;
3. Максимальное значение КПД;
4. Высокая стабильность частоты от перепадов температур и питающего напряжения.
Для обеспечения приведенных требований был разработан усилительный каскад и генератор фиксированной частоты. Моделирование было
проведено с помощью САПР Advanced Design System 2013. Для моделирования работы всей системы были созданы эквивалентные модели как
пассивных, так и активных компонентов, основанные на данных, предоставленных производителями, а также использовалась параметрическая
модель мощного МОП транзистора для проектирования оконечного усилителя. Генератор фиксированной частоты спроектирован на основе
наиболее стабильной и чаще применяемой емкостной трёхточечной схеме
(схема Колпитца), и настроен на узкую полосу рабочего диапазона. В качестве активного элемента для оконечного усилителя использован мощный
полевой
транзистор
MRF8P29300H
компании
Freescale
Semiconductor. Схема оконечного усилителя состоит из микрополосковых
делителя мощности, сумматора и трансформаторов сопротивления, а так
же из элементов с сосредоточенными параметрами. Исходя из результатов
моделирования генератора и оконечного усилителя, разработан предварительный усилитель на основе транзистора ADL5545 компании Analog
Devices. Согласующие цепи, соединяющие генератор и усилители в единую систему, оптимизировались с целью получения наилучших характеристик. Результаты моделирования приведены на рисунке 1. Выходная
мощность не ниже 70 Ватт, КПД выше 64%, уровни гармоник генерируемого сигнала не превосходят минус 60 дБ.
Рис. 1. Спектр выходного сигнала, Температурная зависимость мощности
(слева на право)
В работе был разработан и промоделирован усилительный каскад и генератор СВЧ мощности для создания прототипа установки освещения
квазисолнечного спектра. Далее планируется изготовить схемы на основе
результатов моделирования и провести испытания установки.
Список литературы
1. Романюк В. Проектирование СВЧ – генератора управляемого напряжением, Современная Электроника. 2010. №2 С. 46-47
2. Analog Devices. Data Sheet ADL5545,
http://www.analog.com/static/importedfiles/data_sheets/ADL5545.PDF
3. Freescale
Semiconductor.
Data
Sheet
MRF8P29300H
,
http://cache.freescale.com/files/rf_if/doc/data_sheet/MRF8P29300H.pdf?pspll=1