Міннебаев В М *, Краснов В В **

ФГУП «НВП« Пульсар »м Москва, Окружний пр, 27, 105187, Росія факс 495-366-55-83, e-mail: pulsar@dolru ‘ФІАН ім П Н Лебедєва м Москва, ГСП-1, В-333, Ленінський пр, 53, 119991, Росія e-mail: postmaster@lebedevru

Анотація – Представлені результати проектування і виготовлення охолоджуваного малошумні підсилювача (МШУ) 8-мм діапазонів довжин хвиль на базі GaAs монолітних інтегральних схем (МІС), А також порівняння їх СВЧ характеристик, надійності та відтворюваності пристроїв на їх основі Виготовлений для використання в приймачах РТ-22 охолоджуваний МШУ володіє при Токр = 23К наступними параметрами: робоча смуга частот 34-38ГГц, Тш <40К, Кур = 28 дБ.

I                                       Введення

Ця робота представляє результати з проектування і виготовлення кріоохлаждаемого МШУ 8-мм діапазону в рамках програми модернізації приймальної системи радіотелескопу РТ-22 Виготовлений раніше на базі МІС СНА2094Ь МШУ [1] має в робочому діапазоні частот Тш МШУ <80К, при цьому шумова температура кріоблока становить порядку Тш кБ <160К.

Розроблений кріоМШУ володіє Тш <40К.

На заключному етапі модернізації буде здійснено перехід до багатоканального прийому інформації при спектральних спостереженнях у 8 мм діапазоні

II                           Постановка завдання

Розроблений раніше МШУ мав поруч недоліків:

1) конструктивні – розташування активних елементів МШУ поза позамежного хвилеводу, який би дозволив істотно зменшити можливості поширення низьких, по відношенню до робочого діапазону, частот Можливість поширення багатомодових обємних коливань призводить до появи багаточастотних зворотних звязків, здатних вивести НЕМТ з умов стійкої роботи як поза, так і в робочому діапазоні частот При цьому для забезпечення стійкої роботи транзисторів доводиться коректувати погоджують ланцюга в бік погіршення їх добротності і неоптимальности узгодження Це в свою чергу призводить до зниження коефіцієнта посилення і зростанню шумової температури ГІС і підсилювача в цілому

2) радіотехнічні – дуже широка робоча смуга МІС призводить до того, що в тракт проміжної частоти «пролазять» сигнали дзеркальної частоти, що призводять до спотворення прийнятого сигналу

3) Тактико-технічні – значна шумова температура (перевищує зарубіжні аналоги на 40-60К)

III Проектування і вимір

Для вирішення конструктивних проблем автори використовували конструкцію ГІС типу «волноводная вставка» [2], що забезпечує повну екранівку микрополосковой тракту в позамежному хвилеводі (Ргр1> 2Рраб) у складі многокаскадного підсилювача це дозволить забезпечити необхідну електромагнітну обстановку, що сприяє стійкій роботі дискретних транзисторів і МІС

Для вирішення фільтрації дзеркального каналу був спроектований мікрополоскові 5-резонатор-ний смугасто-пропускає фільтр (ППФ) на кварцовою підкладці з використанням розподілено-зосереджених елементів При проектуванні використовувалося тривимірне електромагнітне моделювання в середовищі Microwave Office 60 Результати розрахунку і вимірювання частотних характеристик ППФ представлені на рис1

Рис 1 Частотні характеристики ППФ

Fig 1 Passband Fiiter Parameters

Для вирішення питань зниження Тш МШУ були досліджені МІС FMM5704X ф Fujutsu

У ході роботи досліджувалися:

– стійкість працездатності МІС при Т = 20К

– стійкість працездатності МІС навантаженої на ППФ

– чутливість шумових і підсилюючих характеристик МІС до зміни живлячих напруг

– стійкість каскадного включення МІС при Т = 20К

В результаті проведених досліджень зясувалося, що:

A) стійку безвідмовну роботу при кріотемпературах забезпечують близько 25% досліджених мікросхем Решта схильні до різкого зсуву робочої точки НЕМТ при Т <80-100К. Що обумовлює значний обсяг робіт з відбору МІС.

Б) використання микрополосковой ППФ не приводить до погіршення характеристик власне МІС

B) зміна напруг живлення призводить до помітної зміни шумовий температури і коефіцієнта посилення МШУ (рис2), що й визначило вимоги до стабілізації напруг у вторинному джерелі живлення

IV Результати лроектірованія МШУ

в результаті проведених робіт був спроектований і виготовлений кріоохлаждаемий МШУ 8-мм

діапазону з Тш »40К, що відповідає світовому рівню охолоджуваних підсилювачів, виготовлених на основі GaAs НЕМТ

Для забезпечення необхідного рівня посилення використані дві хвильове секції на базі МІС FMM5704X з мікрополоскові ППФ, розділені розвязуючим пристроєм Хвилеводні охолоджувані вентилі виробництва НВО «Домен» застосовані також на вході і виході підсилювача Зовнішній вигляд підсилювача і виміряні частотні характеристики при Токр = 20К представлений на рісЗ

Рис 2 Залежності Кш і Кур від напруг живлення

Fig 2 NF &amp Gain vs bias

V                                   Застосування

з січня 2006р МШУ на базі МІС FMM5704X працює в охолоджуваному спектральному приймачі 8-мм діапазону РТ-22 Філі Підсилювач встановлений у вхідному кріоблоке приймача замість МШУ на базі МІС СНА2094Ь Застосування МШУ на базі МІС FMM5704X з шумами менш 40К в робочій смузі частот, дозволило знизити шумову температуру приймача на 40К Шумова температура системи РТ-22 на хвилі 8-мм з МШУ на базі МІС становить Тшсіст <120К (ясна погода, зеніт).

VI                         Список літератури

[1]  Краснов В В, Міннебаев В М «Криогенний малошумящий підсилювач 8-міліметрового діапазону» – «Радіотехніка та електроніка», 2004р, Т49, № 1, с 115-122

[2]  Дорофєєв А А, Міннебаев В М Патент на винахід № 2206940 «Інтегральна мікросхема КВЧ діапазону»

– Бюлетень винаходів № 17, 20062003 г, с 812

COOLABLE Ka-BAND LNA FOR RT-22 PRAO ACC FIAN

V                      M Minnebaev*, V V Krasnov**

Puc 3 Зовнішній вигляд і виміряні при Токр = 23 К частотні характеристики МШУ

*SR/ «Pulsar»

Okrugnoi pr, 27, Moscow, 105187, Russia fax 095-366-55-83, e-mail: pulsar@dolru >iAN

Leninskypr, 53, Moscow, 119991, Russia e-mail: postmaster@lebedevru

Abstract – Presented in this paper are tlie results of design and fabrication of coolable low noise amplifiers (LNA) for 8-mm band LNA is based on GaAs MMICs LNA presented has been fabricated for RT-22 FIAN receivers It has the following parameters: AF=34-38 GHz, Tn<40 K, Gain=28 dB at T=23 K

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р