Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2006 №10

ВЧ высокочастотные компоненты фирмы Tyco Electronics M/A-COM: широкополосные транзисторные усилители

Скрипник Николай


Эта публикация продолжает серию статей, посвященных высокочастотным компонентам фирмы Tyco Electronics M/A(COM [1, 2]. В данной статье рассмотрены особенности широкополосных транзисторных усилителей.

Фирма Tyco Electronics M/A-COM является одним из ведущих производителей ВЧ и СВЧ компонентов для систем радиосвязи и навигации оборонного и космического комплексов, а также для специального промышленного оборудования. Одним из важных направлений в деятельности фирмы является разработка и производство широкополосных транзисторных усилителей для различных областей применения. Tyco Electronics M/A-COM производит более 500 типов широкополосных транзисторных усилителей для диапазона частот от 10 кГц до 36 ГГц. В этом широком диапазоне имеются поддиапазоны частот, для которых разработаны отдельные типы транзисторных усилителей (таблица). Разработчик новой аппаратуры может оценить пригодность усилителей фирмы Tyco Electronics M/A-COM для своих проектов в соответствии с требованиями на диапазон рабочих частот.

Таблица. Диапазоны рабочих частот (в МГц) широкополосных транзисторных усилителей фирмы Tyco Electronics M/ACOM

Широкополосные транзисторные усилители фирмы Tyco Electronics M/A-COM обеспечивают достаточно большие значения мощности сигнала на выходе (РВЫХ), большие коэффициенты усиления (GР), малые коэффициенты шума (NF). Многие усилители обладают высокой линейностью усиления и большим динамическим диапазоном, что позволяет эффективно использовать их для усиления сложных сигналов. Имеются транзисторные усилители с внутренними входными и выходными согласующими цепями, которые обеспечивают входной и выходной импедансы усилителей, близкими к 50 или 75 Ом. Это облегчает решение задач согласования отдельных каскадов при их последовательном соединении и создания усилительных трактов радиопередающих и радиоприемных устройств. Усилители фирмы Tyco Electronics M/A-COM отличаются разнообразием корпусов и способов их монтажа на плату.

Среди широкополосных транзисторных усилителей фирмы Tyco Electronics M/A-COM можно выделить следующие группы усилителей: усилители общего применения, усилители с регулируемым коэффициентом усиления, усилители сигналов промежуточных частот, малошумящие усилители.

Рассмотрим особенности некоторых групп усилителей.

Широкополосные усилители общего применения

В этой группе имеются усилители, которые используются в радарах различных диапазонов частот и различного применения, в наземных станциях системы VSAT, в системах радиочастотной идентификации, кабельного телевидения, телеметрии и ISM приложениях. Усилители этой группы применяются в промежуточных и выходных каскадах усилительных трактов радиопередатчиков различных диапазонов частот (от 0,01 МГц до 36 ГГц), в трактах принимаемой частоты радиоприемников. Выходная мощность усилителей находится в пределах от –3,5 до +43 дБм.

Для радаров различного применения можно использовать усилители типа MA01502D (РВЫХ = 20 дБм, GP = 14 дБ) и MA01503D (РВЫХ = 20 дБм, GP = 19 дБ) на диапазон частот 8,5–12 ГГц. Это двухкаскадные и трехкаскадные монолитные интегральные СВЧ-микросхемы на основе GaAs (рис. 1), входной и выходной импедансы которых равны 50 Ом. Микросхемы имеют защиту от воздействия непрерывного излучения мощностью 40 дБм (10 Вт) в течение 30 минут. Их параметры при этом практически не изменяются. Размеры микросхемы 4,58L3,08L0,125 мм. Для радаров используются также усилители типа MA03501D (РВЫХ = 21 дБм, GP = 18 дБ) и MA03503D (РВЫХ = 22 дБм, GP = 18 дБ) на диапазон частот 8–11 ГГц. Монолитная интегральная СВЧ-микросхема таких усилителей кроме каскада усиления (используется как буферный усилитель) содержит 5-битный аттенюатор (0,75 дБ; 1,5 дБ; 3 дБ; 6 дБ; 12 дБ) и 6-битный фазовращатель (5,6°; 11,25°; 22,5°; 45°; 90°; 180°). Наличие таких элементов в трактах усиления позволяет менять затухание сигнала с шагом 0,75 дБ и фазу сигнала с шагом 5,6°. Входной и выходной импедансы микросхемы равны 50 Ом. Размеры микросхемы 5,994×3,987×0,076 мм. Для радаров и станций радиопомех может использоваться усилитель типа MAAM26100P1 (диапазон частот 2–6 ГГц, РВЫХ = 30 дБм, GP = 18 дБ). Это двухкаскадный усилитель, у которого входной и выходной импедансы равны 50 Ом. Корпус усилителя монолитный керамический. Размеры корпуса 17,28×8,33×2,286 мм.

Рис. 1. Монолитная интегральная СВЧ-микросхема усилителя MA01503D (размеры 4,58×3,08×0,125 мм)

Для диапазона частот 0,7–8 ГГц фирма Tyco Electronics M/A-COM начала выпуск усилителей типа MAAPGM0074-DIE, MAAPGM0076-DIE и MAAPGM0078-DIE с выходными мощностями 8–16 Вт. Эти усилители можно использовать в высокочастотных трактах аппаратуры как промышленного, так и военного применения — связное оборудование, наземные станции систем спутниковой связи, радары, аппаратура радиоэлектронного противодействия и т. д. Усилители данных типов являются двухкаскадными монолитными СВЧ интегральными схемами на основе GaAs с входным и выходным импедансами, близкими к 50 Ом. Питание усилителей 4-10 В. Допустимая температура перехода транзисторов усилителей 180 °С. Размеры корпуса 5,0×6,346×0,075 мм (рис. 2), у усилителя типа MAAPG0074-DIE — 5,0×8,15×0,075 мм.

Рис. 2. Монолитная интегральная СВЧ-микросхема усилителя MAAPGM0074-DIE (размеры 5,0×6,346×0,075 мм)

Для диапазона частот 7,5–10,5 ГГц, в котором возможна работа радаров, систем авионики и космической связи, пригоден усилитель типа MAAP-000079-PRG001. Этот трехкаскадный усилитель в заданном диапазоне частот обеспечивает мощность на выходе 16 Вт (42 дБм) при коэффициенте усиления 29 дБ, напряжении питания 8–10 В, КПД = 30%. В диапазоне частот 8–10 ГГц данный усилитель обеспечивает выходную мощность 20 Вт (43 дБм).

В аппаратуре систем кабельного телевидения, в том числе и цифрового, можно использовать широкополосные транзисторные усилители фирмы Tyco Electronics M/A-COM типа:

  • MAMUSS0007 — диапазон частот 50–660 МГц, коэффициент усиления 5 дБ, коэффициент шума 5,7 дБ, согласование с 50 Ом, корпус PQFN. Реализована возможность деления выходного сигнала усилителя на три выхода с изоляцией между выходами 24 дБ.
  • MAAMSS0001 — диапазон частот 50–870 МГц, коэффициент усиления 12 дБ, РВЫХ = 23 дБм, коэффициент шума 3,3 дБ, согласование с 75 Ом. В одном корпусе типа SOICN размещены 2 усилителя.
  • MAAMSS0003 — диапазон частот 50–1000 МГц, коэффициент усиления 12,2 дБ, РВЫХ = 24 дБм, коэффициент шума 3,3 дБ, согласование с 75 Ом. В одном корпусе типа PQFN размещены 2 усилителя.
  • MAAMSS0031 — диапазон частот 50–1000 МГц, коэффициент усиления 14,8 дБ, РВЫХ = 23 дБм, коэффициент шума 2,7 дБ, согласование с 75 Ом, корпус SOT-89.
  • MAAMSS0042 — диапазон частот 50–1000 МГц, коэффициент усиления 15 дБ, РВЫХ = 21 дБм, коэффициент шума 2,7 дБ, согласование с 75 Ом, корпус SOT-89.

В усилительных трактах радиопередатчиков базовых станций сотовой связи, а также WiBro и WiMax в диапазоне частот 250–4000 МГц можно использовать широкополосные усилители типа MAAMSS0048, MAAMSS0049 и MAAMSS0050 с выходными мощностями 27; 28,5 и 30 дБм соответственно. С помощью внешних согласующих устройств усилители можно оптимизировать для специфических диапазонов частот, например, для 300, 900, 1900, 2140 МГц. Транзисторные усилители выполнены в пластмассовом корпусе SOT-89, предназначенном для поверхностного монтажа. Диапазон рабочих температур от –40 до +85 °С.

В промежуточных каскадах радиопередатчиков базовых станций сотовой связи и ретрансляторах можно использовать ультралинейные усилители серии PA2000 (рис. 3) мощностью 1 Вт (усилитель типа PA2001) и 2 Вт (усилитель типа PA2003). Усилители предназначены для диапазона частот 1800–2000 МГц. Коэффициент усиления 21 дБ, коэффициент шума 2 дБ, напряжение питания 12 В. Типовое значение интермодуляционных составляющих третьего порядка (IP3) равно 46,5 дБм.

Рис. 3. Внешний вид усилителей типа PA2001 и PA2003

Для систем телеметрии используются транзисторные усилители типа AM42-0054 (РВЫХ = 30 дБм, GP = 26 дБ), AM59-0028 (РВЫХ = 24 дБм, GP = 32 дБ), MA05515D (РВЫХ = 24 дБм, GP = 32 дБ) на диапазон частот 1,435–1,525 ГГц и AM42-0055 (РВЫХ = 33 дБм, GP = 29 дБ), AM59-0029 (РВЫХ = 24 дБм, GP = 29 дБ), MA05535D (РВЫХ = 24 дБм, GP = 29 дБ) на диапазон частот 2,2–2,4 ГГц. Это двухкаскадные усилители, входной и выходной импеданс которых равен 50 Ом. Усилители выполнены в монолитных керамических корпусах размером 17,28×8,33×2,286 мм с фланцем (усилители типа АМ42-0054 и АМ42-0055), в корпусах типа FQFP-16 размером 4,0×4,0×0,335 мм (усилители типа АМ59-0028 и АМ59-0029) и в виде кристалла размером 1,76×1,5×0,102 мм (усилители типа MA05515D и MA05535D).

Для усилительных трактов станций системы VSAT (наземные станции, работающие с узконаправленным лучом спутника связи) применяются усилители типа АМ42-0039 (РВЫХ = 33 дБм, GP = 33 дБ), АМ42-0046 (РВЫХ = 36 дБм, GP = 20 дБ) для диапазона частот 5,9–7,1 ГГц и АМ42-0002 (РВЫХ = 31,5 дБм, GP = 22 дБ), АМ42-0007 (РВЫХ = 33 дБм, GP = 22 дБ) для диапазона частот 14–14,5 ГГц. Это трехкаскадные усилители, входной и выходной импеданс которых равен 50 Ом. В составе усилителей имеется детектор выходной мощности. Эти усилители можно использовать в качестве промежуточных и выходных каскадов усилительных трактов. Корпус усилителей монолитный керамический размером 17,28×8,33×2,286 мм с фланцем.

Для радаров и спутниковой связи в диапазоне частот 31,5–36 ГГц находят применение усилители типа MAAPGM0012-DIE (РВЫХ = 17 дБм, GP = 16 дБ, размеры 3,801×1,524×0,075 мм) иMAAPGM0013-DIE (диапазон частот 32–36 ГГц, РВЫХ = 23 дБм, GP = 13 дБ, размеры 3,799×2,997×0,075 мм). Это трехкаскадные усилители, входной и выходной импедансы которых равны 50 Ом.

Особым классом усилителей являются распределенные усилители типа MAAMGM0002-DIE (диапазон частот 1–18 ГГц, РВЫХ = 21 дБм, GP = 9 дБ, размеры 2,98×1,98×0,075 мм), MAAMGM0007-DIE (диапазон частот 2–18 ГГц, РВЫХ = 23 дБм, GP = 8 дБ, размеры 3,0×1,67×0,075 мм) и МAAPGM0052-DIE (диапазон частот 4–18 ГГц, РВЫХ = 26 дБм, GP = 13 дБ, размеры 3,0×3,0×0,075 мм). Это монолитные интегральные СВЧ-микросхемы (рис. 4), входной и выходной импедансы которых равны 50 Ом. Такие усилители используются для радаров различного применения, в тестирующем оборудовании.

Рис. 4. Монолитная интегральная СВЧ-микросхема усилителя MAAPGM0052-DIE (размеры 3,0×3,0×0,075 мм)

Усилители с регулируемым коэффициентом усиления

К этой группе относятся широкополосные усилители, в которых предусмотрена возможность регулировки усиления сигнала. Например, усилитель типа АМ55-0024 содержит в одном корпусе типа PBGA два отдельных усилителя с 6-битными аттенюаторами на входе каждого усилителя. Такие аттенюаторы позволяют регулировать затухание сигнала на входе усилителей с шагом 0,5 дБ до 31,5 дБ в диапазоне частот 100–400 МГц. В усилителе типа MAAMGM0003-DIE, который является усилителем с распределенным усилением, имеется возможность плавно регулировать усиление сигнала в широких пределах в диапазоне частот 1–15 ГГц.

Фирма Tyco Electronics M/A-COM производит многие высокочастотные компоненты для систем радиочастотной идентификации (RFID). Среди этих компонентов следует выделить усилитель типа MAAPSS0095. Это трехкаскадный усилитель в корпусе PQFN-16 (3 мм) для поверхностного монтажа на диапазон частот 850–960 МГц с выходной мощностью 32,5 дБм при КПД = 55 % и напряжении питания 3,3 В.

Усилители сигналов промежуточных частот

Эта группа содержит более 50 усилителей для диапазонов частот от 5 МГц до 2 ГГц с коэффициентом усиления до 30,3 дБ и мощностью до 25 дБм. Усилители находят применение в высоконадежных усилительных трактах радиопередатчиков и радиоприемников. В качестве примера рассмотрим усилитель типа АМ-134 для диапазона частот 5–200 МГц (РВЫХ = 23 дБм, GP = 14 дБ). Усилитель обладает высокой температурной стабильностью: при изменении температуры от –55 до +85 °С его коэффициент усиления изменяется не более чем на 0,5 дБ. Корпус усилителя плоский с фланцем. Размеры корпуса 30,15L15,87L3,8 мм. В некоторых усилителях сигналов промежуточных частот входной и выходной импедансы равны 50 Ом.

Малошумящие усилители

Эти усилители обеспечивают усиление сигналов в диапазоне частот от 10 МГц до 8 ГГц. В группу малошумящих усилителей входят более 40 типов усилителей с коэффициентом шума менее 2 дБ. Коэффициент усиления таких устройств находится в пределах от 8 до 31,7 дБ при выходной мощности от 0 до 27,5 дБм. Для приемных устройств системы GPS можно использовать усилитель типа АМ50-0002, у которого коэффициент шума не более 1,15 дБ на частоте 1,575 ГГц при GP = 27 дБ и РВЫХ = 1 дБм. Для аппаратуры спутниковой связи и аппаратуры, работающей в диапазоне частот ISM (5,8 ГГц), рекомендуется использовать усилитель типа MAALGM0003-DIE с коэффициентом шума не более 2 дБ при GP = 14 дБ и РВЫХ = 13 дБм в диапазоне частот 5–8 ГГц. Это двухкаскадный усилитель, у которого входной и выходной импедансы равны 50 Ом. Напряжение питания 3–5 В. Размеры монолитной интегральной СВЧ-микросхемы этого усилителя равны 2,708×1,232×0,125 мм. В группу малошумящих усилителей входит усилитель типа РА1152 с коэффициентом шума менее 0,5 дБ в диапазоне частот 1,8–2 ГГц при GP более 16,5 дБ и РВЫХ более 10 дБм. Размеры керамического корпуса с фланцем равны 43,18×14,224×10,668 мм.

Все усилители проходят контроль на соответствие заявленным характеристикам.

Производство высокочастотных компонентов фирмы Tyco Electronics M/A-COM соответствует нормам ISO9001, ISO14001 и QS9000.

Дополнительную информацию по широкополосным транзисторным усилителям фирмы Tyco Electronics M/A-COM можно получить на сайтах www.macom.com, www.otkcm.ru.

Литература

  1. Скрипник Н. Высокочастотные компоненты фирмы Tyco Electronics M/A-COM: мощные высокочастотные транзисторы и транзисторные модули // Компоненты и технологии. 2003. № 9.
  2. Скрипник Н., Петров А. Высокочастотные компоненты фирмы Tyco Electronics M/A-COM для специальных применений // Вестник Электроники. 2005. № 2.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке