БЛИННИКОВ А.А., ЛАРИН П.О., РАДОВСКИЙ Н.Г. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОЩНОГО ИМПУЛЬСНОГО

БЛИННИКОВ А.А., ЛАРИН П.О., РАДОВСКИЙ Н.Г.
Научный руководитель – МАМАЕВ С.А., начальник сектора
Всероссийский научно-исследовательский Институт радиотехники
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОЩНОГО ИМПУЛЬСНОГО
УСИЛИТЕЛЯ СВЧ ДИАПАЗОНА МЕТОДОМ
МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Твердотельные СВЧ-усилители мощности (УМ) во многих радиотехнических системах определяют важнейшие тактико-технические параметры системы, такие как излучаемая и потребляемая мощность, ширина полосы рабочих частот, габариты и масса, надежность и стоимость. Они часто являются "критическим звеном" аппаратуры, возможность реализации
параметров которого позволяет (либо не позволяет) создать систему в
целом.[1]
В данной работе показан пример проектирования мощного импульсного усилителя S диапазона частот методом моделирования в программе
Agilent Technologies ADS.
Предъявляются следующие технические требования к разрабатываемому усилительному узлу в рабочей полосе частот 2700 МГц – 2900МГц:
средняя выходная мощность в импульсе не менее 300 Вт; уровень гармоник не выше -40 дБ; КПД не ниже 45%; максимальная равномерность
АЧХ; значения напряжений сток – исток и затвор – исток не превышающие указанные производителем.
В работе используется следующий порядок проектирования УМ, разработанный во ВНИИРТе:
1. Создание эквивалентной схемы усилителя с идеальными элементами для проверки работы модели транзистора;
2. Составление схемы электрической принципиальной и оптимизация ее параметров с целью: получения требуемых характеристик и уменьшения геометрических размеров будущей топологии;
3. Генерация электромагнитной модели (ЭММ) схемы включения транзистора. Расчет матрицы S – параметров электрической схемы и ЭММ, для последующей настройки ЭММ;
4. Проведение необходимых анализов полученной модели УМ,
таких как: исследование амплитудно – частотных характеристик, энергетических показателей и спектра усилительного узла при различных температурах корпуса от -50°С до 70°С, при
изменении входной мощности в диапазоне ±50% от номинальной; испытание на устойчивость к подаче внеполосных
сигналов и работе на рассогласованную нагрузку; определение
коэффициента стабильности усилителя.[2]
На рисунке 1 представлены АЧХ усилителя при температуре корпуса
транзистора 25°С, номинальной входной мощности 15 Вт и напряжении
питания 30 В.
Рисунок 1. АЧХ усилителя
В ходе разработки были достигнуты все поставленные цели: выходная
мощность в рабочей полосе более 300 Ватт; уровень гармоник ниже -40
дБ; КПД выше 49%; неравномерность АЧХ 0,35 дБ; значения напряжений
сток – исток и затвор – исток не превышают указанных производителем
пределов.
В дальнейшем разработанный усилитель предполагается использовать
в СВЧ тракте питания элементов фазированной антенной решетки (ФАР).
Список литературы
1.
2.
Кащинский А. Широкополосные транзисторные усилители СВЧ-диапазона: смена
поколений. Электроника: НТП. 2010. №2.
Ларин П.О., Блинников А.А., Радовский Н.Г., Мамаев С.А. Моделирование выходного усилителя мощности СВЧ. Четвертая Научно – техническая конференция
молодых ученых и специалистов. Москва. 2013.