Сухоручко О. Н., Білоус О. І., Фісун А. І. Інститут радіофізики та електроніки ім. А. Я. Усикова НАН України Харків, 61085, вул. Ак. Проскури, 12, тел. / 0572/744-83-08, e-mail: oniks@ire.kharkov.ua

Анотація – Представлені результати розробки і дослідження малошумящего підсилювального модуля середній частині міліметрового діапазону довжин хвиль, що містить двоконтурний параметричний підсилювач і квазіоп-тичні генератор накачування. У діапазоні 60-65 ГГц отриманий коефіцієнт посилення 17 дБ у смузі частот 1,2 ГГц за рівнем -3 дБ. Температура шумів не перевищує 550 К при використанні квазіоптичного ЛПД-генератора накачування.

I. Вступ

Одна з проблем освоєння міліметрового діапазону довжин хвиль – створення вхідних підсилювальних ланцюгів з низьким рівнем шумів. Незважаючи на значні досягнення в галузі розробки високочастотних польових транзисторів, підсилювачів на діодах Ганна та інших, розробка і застосування параметричних підсилювачів (ПУ) є перспективною [1]. При цьому важливими складовими частинами розробки вхідних ланцюгів є вибір схеми параметричного підсилювача і генератора накачування (ГН). Застосування напівпровідникових ПУ переважно з багатьох причин як принципового, так і технічного характеру. Це, перш за все, можливість роботи в діапазоні більш високих частот, великі коефіцієнти підсилення на один каскад та інші. У цьому полягають передумови створення вхідних ланцюгів з високим ступенем інтеграції.

II. Основна частина

В якості базової схеми при розробці двоконтурного ПУ використовувався варіант його побудови на зустрічних хвилеводах [2], як найбільш технологічний в КВЧ діапазоні довжин хвиль. Тракти сигналу і накачування мають ширину стандартного перетину, а висота вибирається з умов погодження їх хвильового опору з нелінійним елементом і фільтром накачування в смузі робочих частот. На рис. 1 представлена ​​конструкція двоконтурного ПУ, що працює на віддзеркалення.

Рис. 1. Конструкція двоконтурного ПУ з фільтрами на хвилеводних розширеннях.

Fig. 1. Section of two-circuit PA with filters on the guide widening

В якості фільтра частоти накачування і контура холостий частоти використаний двухзвенний фільтр 3, який утворений двома хвилеводними розширеннями в широкій площині хвилеводу сигналу 1.

підсилює сигнал надходить на активний елемент (ДБШ) 2 по волноводу сигналу 7, потужність накачування – по волноводу накачування 4.

Осьовий переріз ГН з довготривалою стабілізацією частоти показано на рис 2.

Fig. 4. Exterior view of L-band modular amplifier

Fig. 3. Amplifier factor and noise temperature as a function of the frequency (experimental results)

In spite of the significant advance in studying of SHF- transistors and Gunn-diode amplifiers the development and application of the parametric amplifier (PA) has been the object of much concentrated attention. Choosing the amplifier scheme and its components as well as the pumping generator type (PG) is essential part of the problem. Using of semiconductor components is more prevential by reason of schematic and technological matter. First of all it concerns the possibility of operation in the more high frequency band, greater amplification factor for one cascade and small size and weight. There is an essential prerequisite to develop input circuits with a great integration.

II.  Main part

Puc. 4. Зовнішній вигляд експериментального макета підсилювального модуля.

Circuit version on the contrary waveguide was used as a breadboard model of two-circuit parametric amplifier. Shown in Fig. 1 is a PA construction operating in reflected scheme. The two-link filter 3 based on the two waveguide widening in the narrow wall of the signal waveguide 1 is used as a filter of pumping frequency network. The input signal arrives at the nonlinear element 2 from the signal waveguide 1, and the pumping power comes through pumping guide 4. Fig. 2 illustrates an axial section of IMPATT-oscillator with long-time frequency stabilization. The IMPATT-diode is placed in primary resonance chamber (1). The corner-echelette mirror (2) serves simultaneously as a case of generator, copper compensator and tuning mechanism are mounted into spherical mirror (3). The control of head transport is performed by the Peltier elements (6) placed between resonator case (2) and outer radiator (7). The EM wave leaves through the waveguide (8). The EM wave source and stabilizing resonator are placed in hermetic capsule (10). The heat balance is controlled by control scheme with temperature sensors included into comparison bridge. Fig. 3 shows the experimental dependences of amplification factor and noise temperature at pumping frequency of 109.8 GHz and pumping power of 10 mW.

III.  Conclusion

Thus, the experimental low-noise amplified module has been created in 60-65 GHz with all the components in solid- state electronics. Saturation of the amplifier occurs at the input power in order of 10′6W. at -3 dB level the working bandwidth is

1.2  GHz and amplification factor is about 17dB. The noise temperature is 550 K.. The scheme proposed shows promise for development of input amplifying solid-state module rending up to 100 GHz.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»