МЕНЮ


Фестивали и конкурсы
Семинары
Издания
О МОДНТ
Приглашения
Поздравляем

НАУЧНЫЕ РАБОТЫ


  • Инновационный менеджмент
  • Инвестиции
  • ИГП
  • Земельное право
  • Журналистика
  • Жилищное право
  • Радиоэлектроника
  • Психология
  • Программирование и комп-ры
  • Предпринимательство
  • Право
  • Политология
  • Полиграфия
  • Педагогика
  • Оккультизм и уфология
  • Начертательная геометрия
  • Бухучет управленчучет
  • Биология
  • Бизнес-план
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Банковское дело
  • АХД экпред финансы предприятий
  • Аудит
  • Ветеринария
  • Валютные отношения
  • Бухгалтерский учет и аудит
  • Ботаника и сельское хозяйство
  • Биржевое дело
  • Банковское дело
  • Астрономия
  • Архитектура
  • Арбитражный процесс
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Административное право
  • Авиация и космонавтика
  • Кулинария
  • Наука и техника
  • Криминология
  • Криминалистика
  • Косметология
  • Коммуникации и связь
  • Кибернетика
  • Исторические личности
  • Информатика
  • Инвестиции
  • по Зоология
  • Журналистика
  • Карта сайта
  • ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СВЧ ИНТЕГРАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

    На рис. 2,24 показаны 3 схемы одного разряда микрополосковых

    фазовращателей. В схеме, приведенной на рис. 2.24, а, изменение фазы

    обеспечивается переключением отрезков линии разной длины. В фазовращателе,

    изображенном на рис. 2.24, б, используются свойства моста (как правило, это

    микрополосковый квадратный мост).

    В шлейфном фазовращателе (рис. 2.24, в) фаза изменяется за счет того,

    что с помощью диода на конце шлейфа создается режим короткого замыкания или

    холостого хода. При этом изменяется характер сопротивления, включенного в

    линию. Такой фазовращатель может давать любые дискретные значения фазы,

    кроме 180°. При значении фазы, близком к 180°, требуются слишком большие

    волновые сопротивления шлейфов, и их невозможно реализовать.

    [pic]

    Достоинство полупроводниковых дискретных фазовращателей заключается в

    том, что точность установки фазы определяется не уровнем управляющего

    напряжения, а только фактом его наличия. Этим самым снижаются требования к

    управляющему устройству.

    Современные ФАР требуют трех- или четырехрядных фазовращателей (Дф =

    45 или 22,5°). Трехразрядный фазовращатель Х-диапазона имеет потери порядка

    1,5 дБ.

    Интегральные СВЧ ферритовые приборы.

    В технике СВЧ широко применяются ферритовые устройства. Это

    объясняется тем, что феррит является практически единственной освоенной в

    производстве средой с управляемым параметром (, обладающей невзаимными

    свойствами. Попытки создать аналогичные приборы на магнитной плазме и

    сегнетоэлектриках хороших результатов пока не дали.

    Переход к интегральному исполнению этих устройств представляет большой

    интерес. Трудность построения ферритовых приборов на микрополосковой линии

    связана с тем, что в ней магнитное поле линейно поляризовано. Для создания

    же невзаимных приборов требуется круговая или близкая к ней поляризация

    магнитного поля. Потому не все ферритовые СВЧ приборы можно выполнить в

    микрополосковой конструкции.

    Наиболее разработаны мостовые трехплечие микрополосковые Y-циркуляторы

    (рис. 2.25). Одна из конструкций микроциркулятора выглядит следующим

    образом. На заземленное основание укладывается ферритовая подложка толщиной

    0,6 мм. Центральная полоска шириною 0,064 мм напыляется на феррит. В центре

    120°-ного разветвления полосковой линии напыляется металлический диск

    диаметром 0,58 мм. Постоянный магнит имеет диаметр, несколько больший

    диаметра центрального металлического диска. Таким образом, намагничивается

    только часть феррита непосредственно в области разветвления. Прямые потери

    в таком циркуляторе Х - диапазона не превышают 0,6 дБ, развязка плеч не

    менее 20 дБ.

    При включении в одно плечо циркулятора согласованной нагрузки он

    превращается в вентиль.

    4. Активные СВЧ устройства

    СВЧ полупроводниковые приборы.

    СВЧ устройства в гибридном исполнении с полупроводниковыми активными

    элементами используют в основном в маломощных трактах радиопередающих

    устройств и в приемных трактах радиоэлектронной аппаратуры в качестве

    генераторов, модуляторов, усилителей и преобразователей.

    К наиболее употребительным в настоящее время активным

    полупроводниковым элементам СВЧ можно отнести транзисторы и диоды с

    отрицательным сопротивлением разных типов. Кроме того, применяют диоды,

    имеющие нелинейную зависимость емкости р—n - перехода от напряжения,

    например параметрические диоды, варакторы и диоды с накоплением заряда

    (ДНЗ). За исключением параметрических усилителей и генераторов, устройства

    с нелинейной емкостью не обладают активными свойствами. Это пассивные

    умножители СВЧ, а также устройства для амплитудной, частотной и фазовой

    модуляции.

    Рассмотрим кратко свойства СВЧ устройств, построенных на активных и

    нелинейных пассивных элементах.

    Усилители СВЧ мощности на транзисторах применяют в метровом и

    дециметровом диапазонах при выходных мощностях от сотен ватт (в метровом

    диапазоне) до единиц и долей ватта на длинноволновой границе сантиметрового

    диапазона. Широкополосность таких усилителей составляет 10...15%.

    Коэффициент усиления от 20... ... 25 дБ в длинноволновом участке указанного

    диапазона, до единиц децибел в коротковолновой части этого диапазона.

    К.П.Д. = 15... ...50%, что заметно больше, чем у усилителей мощности,

    построенных на других полупроводниковых активных элементах СВЧ.

    На транзисторах строят малошумящие усилители СВЧ вплоть до

    сантиметрового диапазона волн при коэффициенте усиления 20...30 дБ и

    коэффициенте шума 5...8 дБ. Кроме того, на транзисторах выполняют

    автогенераторы в диапазоне от метровых до сантиметровых волн как с

    механической, так и с электронной перестройкой частоты. В таких

    автогенераторах, как правило, используют внешние цепи обратной связи, что

    усложняет их по сравнению с диодными генераторами. К основным достоинствам

    транзисторных устройств СВЧ следует отнести повышенное значение К. П. Д. и

    обеспечение однонаправленных свойств усилителей без введения дополнительных

    невзаимных элементов.

    Генераторы и усилители на диодах с отрицательным сопротивлением

    используют главным образом в сантиметровом и миллиметровом диапазонах.

    Принцип действия таких устройств основан на компенсации сопротивления

    потерь колебательной системы (с учетом сопротивления, вносимого нагрузкой)

    отрицательной активной составляющей полного сопротивления диода. При полной

    компенсации потерь в генераторе устанавливаются автоколебания. При

    частичной компенсации потерь происходит регенеративное усиление внешних

    колебаний. Для получения автоколебаний в диодном генераторе не требуется

    внешних цепей обратной связи. Регенеративные усилители не обладая

    однонаправленными свойствами, требуют использования невзаимных устройств,

    например, циркуляторов.

    В диодных генераторах и усилителях СВЧ используют диоды с различной

    природой образования отрицательного сопротивления, а именно: лавинно-

    пролетные диоды (ЛПД), диоды с переносом электронов (ДПЭ), туннельные диоды

    (ТД).

    На ЛПД строят генераторы с выходной мощностью единицы ватт в

    сантиметровом диапазоне и сотни милливатт в миллиметровом. Широкому

    применению усилителей на ЛПД препятствуют неудовлетворительные шумовые

    характеристики, обусловленные лавинным механизмом генерирования носителей

    заряда в этих диодах. Генераторы на ДПЭ в 3...10 раз уступают по мощности

    генераторам на ЛПД, однако ДПЭ характеризуются несколько лучшими, чем ЛПД,

    шумовыми свойствами: коэффициент шума усилителей на ДПЭ 10...15 дБ. Оба

    типа генераторов имеют приближенно одинаковый к. п. д., измеряемый

    единицами процентов.

    Туннельные диоды применяют в малошумящих усилителях дециметрового и

    сантиметрового диапазонов. Коэффициент усиления таких усилителей составляет

    10...20 дБ при коэффициенте шума 5...7 дБ. Использованию ТД в генераторах и

    мощных усилителях СВЧ препятствует малое значение рабочего напряжения на

    диоде (доли вольта), что вызывает необходимость увеличивать ток диода для

    увеличения мощности. В режиме больших токов и малых напряжений при М-

    образной вольт-амперной характеристике трудно обеспечивать устойчивость

    цепи питания ТД. Устойчивость цепи питания используемых на практике

    источников может быть обеспечена только при рассеянии существенной части

    мощности источника в стабилизирующем резисторе, а следовательно, при

    значительном снижении К. П. Д. генератора.

    Наилучшими шумовыми свойствами по сравнению с рассмотренными обладают

    полупроводниковые параметрические усилители, коэффициент шума которых

    порядка 0,5...3 дБ. Усилители на параметрических диодах применяют в

    диапазоне от дециметровых до миллиметровых волн с коэффициентами усиления

    15...40 дБ. В генераторах накачки параметрических усилителей могут быть

    использованы ЛПД и ДПЭ. К стабильности частоты, уровню мощности и

    спектральным характеристикам таких генераторов предъявляют жесткие

    требования.

    Умножители СВЧ на варакторах и ДНЗ применяют обычно для умножения

    частоты колебаний транзисторных усилителей мощности. С помощью таких

    транзисторно-варакторных цепочек получают колебания в коротковолновой части

    дециметрового диапазона и в сантиметровом диапазоне с удовлетворительными

    для многих практических применений значениями мощности и к. п. д. На выходе

    варакторных умножителей, работающих с запертым р — n - переходом, могут

    быть получены колебания миллиметрового диапазона. Как уже отмечаясь, такие

    умножители не имеют усилительных свойств, коэффициент передачи по мощности

    у них всегда меньше единицы и тем меньше, чем больше коэффициент умножения.

    Особенности гибридных устройств СВЧ с активными и нелинейными

    элементами.

    Полупроводниковые активные элементы СВЧ в настоящее время не могут

    быть выполнены интегрально с остальными элементами СВЧ устройства.

    Устройства СВЧ с полупроводниковыми элементами состоят из электромагнитных

    систем СВЧ, выполненных по тонкопленочной технологии, и навесных

    полупроводниковых приборов в обычном или бескорпусном исполнении, т. е

    являются гибридными. Основной задачей в этом случае является миниатюризация

    устройства. Малые размеры активных полупроводниковых элементов и

    ограниченность электронного К. П. Д. приводя к чрезмерной локализации

    тепловыделения и необходимости применять в случае больших мощностей

    рассеяния эффективные теплоотводы и устройства охлаждения, ограничивающие

    степень миниатюризации.

    Возможности миниатюризации электромагнитных систем в пленочном

    исполнении связаны со следующим. Основным типом электромагнитной системы в

    пленочном исполнении является микрополосковая несимметричная линия.

    Колебательные цепи генераторов и усилителей СВЧ должны содержать

    резонансные отрезки линий. длина которых соизмерима с длиной полуволны. Для

    уменьшения эффективной длины волны в линии (примерно в 2,5 раза), а также

    для сокращения поперечных размеров линии (до десятых долей миллиметра)

    можно использовать тонкие диэлектрические подложки с большими значениями

    диэлектрической проницаемости (порядка 10). Однако столь малые поперечные

    размеры приводят к увеличению потерь проводимости. Кроме того, диэлектрики

    с большими значениями диэлектрической проницаемости обладают повышенными

    потерями. В результате добротность колебательных систем такого типа

    оказывается в среднем на 0,5... 1,5 порядка меньше, чем у волноводных и

    коаксиальных колебательных систем. В результате уменьшается

    электромагнитный К. П. Д. мощных усилителей и генераторов и ухудшаются

    шумовые свойства маломощных устройств.

    В дециметровом диапазоне резонансные отрезки линий даже при

    использовании материалов подложек с большой диэлектрической проницаемостью

    получаются неприемлемо длинными. Поэтому в указанном диапазоне волн

    приходится отказываться от использования микрополосковых линий и строить

    колебательные системы на сосредоточенных индуктивных элементах в виде

    плоских спиралей в сосредоточенных конденсаторах навесного типа или в

    пленочном исполнении. Для уменьшения уровня излучения таких элементов их

    размеры должны быть достаточно малы по сравнению с длиной волны, а

    следовательно, поперечные размеры проводников (например, плоских спиралей)

    уменьшаются по сравнению с размерами полосковых линий, потери же

    проводимости соответственно увеличиваются. Тем не менее значения

    добротности сосредоточенных элементов могут быть порядка сотни (рис. 2.26).

    При малых значениях частоты добротность уменьшается из-за уменьшения

    реактивного сопротивления, а при больших значениях частоты — из-за

    увеличения потерь проводимости, вызванных скинэффектом, и главным образом

    потерь на излучение. Практически сосредоточенные индуктивные и емкостные

    элементы применяют на частотах, не превышающих 1 ГГц.

    Отметим еще одну особенность гибридных СВЧ устройств трудность

    введения элементов настройки и регулировки электромагнитных систем.

    Введение навесных элементов механической регулировки резко ухудшает

    технологичность изделия. Неизбежный разброс параметров полупроводниковых

    элементов, а также ошибки изготовления при отсутствии регулировочных

    элементов могуг затруднить реализацию оптимальных режимов работы

    устройства. Поэтому желательно предусматривать элементы подбора параметров

    электро-магнитных систем, а также использовать электронные способы

    перестройки.

    Итак, гибридные устройства СВЧ могут иметь худшие параметры, чем

    аналогичные устройства на объемных электромагнитных системах. Тем не менее

    их применение оправдывается существенным улучшением технологичности, а

    также уменьшением габаритов и массы, особенно для маломощных устройств.

    Конструктивные и топологические решения

    При конструировании гибридных устройств СВЧ возможны разнообразные

    решения, различающиеся способами установки диэлектрических подложек с

    пленочными и навесными элементами в металлический корпус, способами

    соединения элементов, выполненных на отдельных подложках, а также способами

    крепления полупроводниковых приборов.

    В маломощных устройствах полупроводниковые приборы можно навешивать на

    диэлектрическую подложку так же, как и пассивные навесные элементы. При

    повышенных мощностях желательно обеспечить контакт полупроводникового

    прибора с корпусом устройства, который в этом случае выполняет роль

    теплоотвода и радиатора. Для эгого в подложке делают отверстие, в котором и

    устанавливают полупроводниковый прибор. Соединение усчройств, выполненных

    на отдельных подложках, может быть либо с использованием коаксиальных

    разъемов, либо безразъемное. В последнем случае подложки соединяемых

    устройств располагают вплотную друг к другу в одной плоскости и паяют

    пленочные проводники и металлизированные основания подложек. При

    безразъемном соединении могут быть применены как отдельные металлические

    корпуса, так и один общий для нескольких подложек корпус.

    При разработке топологии устройств учитывают требования к плотности

    размещения микрополосковых и других плeнoчныx элементов, требования

    минимизации неоднородностей при изгибах и ответвлениях, а также некоторые

    технологические требования, например, к минимальной ширине полоски или

    зазора между полосками. В некоторых случаях учитывают соображения,

    связанные с тепловым режимом устройства. Колебательные системы

    однокаскадного транзисторного усилителя выполнены на основе микрополосковых

    линий с использованием навесных конденсаторов в системе блокировки

    источника питания. Выводы транзистора соединяются с соответствующими

    контактными поверхностями, обозначенными буквами на рисунке

    Расчет геометрических размеров пленочных элементов.

    В случае реализации электромагнитных систем СВЧ устройств с

    использованием отрезков несимметричных микрополосковых линий их

    геометрические размеры, необходимые для обеспечения заданных электрических

    характеристик, рассчитывают по формулам и графикам.

    Значения пленочных индуктивных элементов, используемых в СВЧ

    диапазоне, лежат в пределах от единиц до нескольких десятков наногенри.

    Индуктивные элементы могут быть выполнены в виде отрезков пленочного

    проводника, а также в виде плоских спиралей.

    Значение индуктивности [нГ] металлической полоски без учета влияния

    металлического основания подложки равно

    [pic] (10)

    где l, o —длина и ширина полоски, мм

    С учетом влияния металлического оспорения индуктивность рассчитывают

    по формле:

    [pic] (11)

    где h — толщина подложки

    Значение индуктивности в форме круглой или квадратной спирали равно

    [pic] (12)

    где k — коэффициент (k = 5 для круглой и k = 6 для квадратной

    спирали), Dk—внешний диаметр (сторона) спирали, мм; dк — внутренний диаметр

    (сторона) спирали, мм; Nк — число витков. Для внешнего диаметра спирали

    справедлива формула

    Dk-dk+(2Nk—1)sk+2(, (13)

    где sk — шаг спирали, мм; (— ширина спиральной полоски, мм.

    Число витков спирали

    Nk = [(Dk+sk)-(dk+2()]/2sk, (14)

    Добротность пленочных индуктивных элементов определяют как

    [pic] (15)

    где k' = 2 для круглой и k = 1,6 для квадратной спирали; f— частота

    ГГц.

    Погрешность расчета индуктивных спиральных элементов по приведенным

    формулам составляет ± 10%. Для расчета геометрических размеров по заданному

    значению индуктивности следует пользоваться последовательными

    приближениями.

    5. Автоматизированное проектирование типовых технологических процессов

    и систем производства РЭС

    Автоматизация проектирования технологических процессов

    механообрабатывающего производства деталей РЭС

    Принципы построения и общая структура САПР ТП механообработки. В общем

    объеме трудовых затрат на изготовление РЭС ТП, изготовление деталей БНК РЭС

    методами формообразования занимают в среднем 15 – 20%. В состав ТП

    формообразования входят заготовительное производство (литье, прессование,

    Страницы: 1, 2, 3, 4, 5


    Приглашения

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»




    Copyright © 2012 г.
    При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.