Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2010 №7

Потребитель всегда прав?

Яхин Шамиль


В статье рассматривается проектирования ВЧ-усилителя импульсной мощности на 8–10 кВт L-диапазона частот с коммутацией выходного сигнала между двумя антеннами за время не более 1,5 мкс. Приведено решение, позволяющее на порядок снизить требования к допустимому обратному напряжению pin-диодов коммутатора при той же величине выходной мощности передатчика и уменьшило общие потери в тракте передачи.

При проектировании ВЧ-усилителя импульсной мощности на 8-10 кВт L-диапазона частот с коммутацией выходного сигнала между двумя антеннами за время не более 1,5 мкс было применено схемотехническое решение с использованием матрицы Батлера в инверсном включении и набора фазоманипуляторов "0-π" (рис. 1).

Структурная схема части приемопередающего тракта

Рис. 1. Структурная схема части приемопередающего тракта

Для прямого решения задачи — просуммировать и получить сигнал мощностью 8 кВт и затем его коммутировать — необходимо было применение n-i-p-i-n включения pin-диодов для обеспечения быстродействия, что влекло за собой определенные трудности при реализации ВЧ-коммутатора. Использованное техническое решение позволило на порядок снизить требования к допустимому обратному напряжению pin-диодов коммутатора при той же величине выходной мощности передатчика и уменьшило общие потери в тракте передачи.

Но ничто не дается даром. Для эффективной реализации всех возможностей схемы необходимо предъявлять повышенные требования к усилителям по идентичности их характеристик и поведению при климатических воздействиях, что в итоге свелось к аналогичным требованиям, предъявляемым к мощным СВЧ-транзисторам, используемым в усилителях.

Получив отказ от НПО «Пульсар» (г. Москва) на просьбу о приведении системы параметров транзисторов 2Т994В к виду, принятому в международной практике, в целях их использования в указанной выше схеме, мы обратились к фирме Integra (США), и, примерно через год, появилась вновь разработанная линейка транзисторов IB1262, IB1261, IB1191. Сравнительные характеристики транзисторов 2Т994В и IB1191 приведены в таблице.

Таблица. Сравнительные характеристики транзисторов 2 Т994 В и IB1191

Параметр 2Т994В IB1191 Примечание
Выходная импульсная мощность, Вт 500 650
КПД коллектора, %, не менее 35 50 Для повышения термостабильности транзистор приходится эксплуатировать в режиме, при котором КПД существенно падает (ниже 30%)
Коэффициент усиления, дБ ≥ 7,0 9,0±0,6
Максимально допустимое напряжение U^ max, В 60 80
Максимальный импульсный ток коллектора, А 39 30
КСВН нагрузки, не более - 3 Ограничения в ТУ отсутствуют, реально — не более 2
Топология согласующих плат на входе и выходе, импедансы - Приведены в описании

Применение импортных транзисторов IB1191, IB1262 и IB1261 дало следующие преимущества:

  1. Наличие конфигурации согласующих плат и приведенные значения входных и выходных импедансов в сочетании с набором гарантируемых характеристик позволили почти полностью заменить инженерный эксперимент моделированием, что резко ускорило и удешевило весь процесс проектирования.
  2. Существенно больший КПД транзистора IB1191 позволил резко уменьшить потребление и емкость накопителя, снизил перегрев передатчика, что ощутимо повысило его эксплуатационную надежность.
  3. Трудоемкость регулировочных работ и испытаний при производстве уменьшилась почти в десять раз.

Второй проблемный вопрос по приведенной выше схеме, связанный с элементной базой, касался pin-диодов. Хотя нормальная работа этой схемы обеспечивается при применении диодов с мгновенным обратным напряжением 150 В, для исключения зависимых отказов потребовался диод с обратным напряжением не менее 400 В.

Для выбора конкретного типа был проведен сравнительный анализ диодов 2А523, 2А524 ТЭЗ (г. Томилино, Московская обл.) и различных диодов, в том числе и МА4Р506-1072 фирмы МА/СОМ (США) (рис. 2-4).

Зависимость толщины i-слоя от Uобр для pin-диодов фирмы MA/COM и ТЭЗ

Рис. 2. Зависимость толщины i-слоя от Uобр для pin-диодов фирмы MA/COM и ТЭЗ

Конструкция диодов 2А523, 2А524 производства ТЭЗ (заливка средней части эпоксидным клеем не показана)

Рис. 3. Конструкция диодов 2А523, 2А524 производства ТЭЗ (заливка средней части эпоксидным клеем не показана)

Конструкция диода МА4Р506-1072 производства фирмы MA/CОМ (середина корпуса-параллелепипеда из вакуум-плотной керамики не показана)

Рис. 4. Конструкция диода МА4Р506-1072 производства фирмы MA/CОМ (середина корпуса-параллелепипеда из вакуум-плотной керамики не показана)

Результаты сравнения оказались таковы:

  1. По электрическим характеристикам (кроме быстродействия) продукция ТЭЗ почти не уступает продукции МА/СОМ.
  2. Разброс параметров у продукции ТЭЗ существенно выше, чем у МА/СОМ, а эксплуатационная надежность из-за использования эпоксидного клея для фиксации — ниже. Хотя на том же ТЭЗ производятся различные модификации диодов 2А555 с использованием стекла для обеспечения герметичности и механической прочности, но наши предложения — перейти на такую же конструкцию в диодах 2А523, 2А524 для увеличения надежности — не встретили поддержки.

Выводы

Остатки былого монополизма мешают в некоторых случаях наладить нормальные взаимоотношения между потребителем и изготовителем продукции внутри РФ. Организовать деловое сотрудничество с зарубежными фирмами, привыкшими отзываться на требования заказчика, оказывается намного проще.

Для повышения конкурентоспособности продукции российского производства систему параметров и дополнительную информацию по комплектующим изделиям (КИ) необходимо приводить к виду, удобному для потребителя. При этом нужно опираться на сложившуюся практику работы многих зарубежных фирм: они, в отличие от отечественных, параллельно с проектированием КИ разрабатывают и его модель или обеспечивают потребителя тем минимумом информации по КИ, который необходим при проектировании аппаратуры.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке