Галдецької А В, Клімова А В, Манченко Л В, Пчелін В А ФГУП НПП «Исток» Вокзальна 2а, м Фрязіно, 141190, Росія тел: (495) 4658620, e-mail: solidstate10@mailru

Анотація – Розроблено суматор / дільник типу біжучої хвилі для складання потужностей трьох внутрісогласо-ванних транзисторів Дана схема дозволяє отримувати в Двосантиметровий діапазоні довжин хвиль вихідну потужність більше 16 Вт при КСХН входу менше 1,6 і КСХН виходу менше 2,0

I                                       Введення

3 в підсилювачах потужності зазвичай використовується підсумовування 2, 4, 8 транзисторів мостами Ланге або мостами Вілкінсона, проте іноді, через характеристик транзисторних чіпів і технічних вимог до випускається виробам виникає проблема підсумовування трьох транзисторів На частотах в районі 2 ГГц існують дуже вдалі оригінальні і добре відпрацьовані схеми підсумовування трьох транзисторів на мостах Ланге, однак через топологічних розмірів спроба безпосереднього використання їх в Двосантиметровий діапазоні призводить до великих втрат сумовною потужності

Далі увазі читачів пропонується оригінальний суматор-дільник типу біжучої хвилі дозволяє значною мірою вирішити виникаючі проблеми

II                              Основна частина

При розробці ряду виробів виникла необхідність підсумовування потужності трьох ВСТ транзисторів, розроблених в ФГУП НПП «ІСТОК» Кожен транзистор складається з 8 осередків з шириною затвора 1680 мкм при довжині затвора близько 0,25 мкм, розташованих на GaAs підкладці товщиною 25 мкм і концентрацією донорів в активному шарі 3 н-4-10′ ^ см ® дозволяють при підсумовуванні мостами Вілкінсона отримувати вихідну потужність більше 5 ВТ в Двосантиметровий діапазоні довжин хвиль Спроба спроектувати суматор дільник за стандартною, добре відпрацьованою в ФГУП НПП «ІСТОК» схемою [1] натрапила на ряд проблем повязаних з різким зменшенням топологічних розмірів узгоджувальних ланцюгів при переході з десятисантиметрові діапазону довжин хвиль в двосантиметровий При цьому в робочому діапазоні з трьох транзисторів, по видимому з-за неузгодженостей фази, були отримані розрахункові значення потужності всього близько 12 Вт в максимумі, коефіцієнта посилення 5,5 – 6 дБ, КСХН входу 1,7 н-2 і виходу більше 3 н-3,5 Тому для виходу з ситуації, що склалася був запропонований суматор / дільник типу біжучої хвилі, що дозволив вирішити проблему фазових зрушень і досягти помітно кращих параметрів узгодження по входу і виходу при успішному підсумовуванні потужності трьох ВСТ У розрахунках використовувалася нелінійна модель «Materka – Kacparzak» [2], яка розроблялася для кожного осередку стандартним чином за вимірюваннями опорів витоку, стоку, затвора, ВАХ і S-параметрів У робочій точці проводилася додаткова підгонка моделі, для найбільш точної відповідності виміряним S – параметрам Дана модель дозволила раніше з достатньою точністю моделювати потужні ВСТ [3]

Було досліджено два варіанти схем підсумовування: із загальним харчуванням рис1 і з розділовими конденсаторами на двох звязаних лініях, що дозволяють вибирати індивідуальний режим роботи кожного транзистора і істотно знижують ймовірність порушення системи на низьких частотах рис2

Модуль складається з дільника і суматора на три, типу біжучої хвилі, абсолютно ідентичних для компенсації фазових набігів на вході і виході, ланцюгів живлення з розділовими елементами, мостів Вілкінсона різних на вході і виході і підбираються по розмірів для отримання максимальних вихідних параметрів і керамічних вставок з нанесеними на них металевими смужками для оптимального узгодження Суматор – дільник і мости Вілкінсона виконані на поликор товщиною 0,5 мм, вставки на кераміці з ε = 80 і товщиною

0, 3 мм Суматор і дільник зєднуються зі вставками тяганиною товщиною 30 мкм, вставки і транзистор – тяганиною товщиною 20 мкм

2 Такі схеми в робочому діапазоні мають узгодження по входу КСХН = 1,1-1,6 і виходу КСХН = 1,8 (рис 3) Розрахункова вихідна потужність перевищує

16 Вт при коефіцієнті підсилення понад 6,5 дБ в Двосантиметровий діапазоні (для простоти на малюнках наведені результати розрахунків для схеми з загальним харчуванням рис1 характеристики другої схеми практично не відрізняються)

Рис 1 Топологія схеми підсумовування із загальним харчуванням

Fig 1 Topology of combining circuit with uniform bias

Цікаво відзначити, що в даній схемі за додаткового узгодження сумматором-дільником кожен ВСТ віддає вихідну потужність навіть більшу, ніж при навантаженні на пятідесятіомную лінію

Рис 2 Топологія схеми підсумовування з розділовими конденсаторами

Fig 2 Topology of combining circuit with biociiing capacitors

/,Ghz

Puc 3 Залежності КСХН входу (__________) і виходу

(____________________) Від частоти

Fig 3 input VSWR (_________ ) and output VSWR (______ )

\/s frequency

Puc 4 Залежність вихідної потужності (___________) і

коефіцієнта посилення (________) від частоти

Fig4 Output power (________ ) and gain (_____ ) vs

frequency

Треба також зазначити, що в потужних внутрісогла-сова транзисторах, яким описуваний модуль по суті справи і є, нормується КСХН входу, КСХН виходу не нормуються (зазвичай КСХН вх <3).

III                                  Висновок

Запропоновано суматор-дільник для трьох потужних транзисторів типу біжучої хвилі який за рахунок компенсації фазових набігів і додаткового узгодження з розрахунків дозволяє в Двосантиметровий діапазоні довжин хвиль отримувати вихідну потужність понад 16 Вт коефіцієнт підсилення не менше 6,5 д, і КСХН по входу 1,1 – 1,6 і виходу 1,8 – 2в робочому діапазоні при розмірах всієї схеми 14 мм X 14 мм

IV                         Список літератури

[1] Н в Абакумова, А К Балико, Ю Н Виноградов, та ін Гібридний інтегральний підсилювач на ПТШ ЗП979В для діапазону частот 1 .. 2 ГГц Електронна техніка Сер1 СВЧ-техніка, 2005, Вип1, с 45-60

[2] А Materka and Т Kacprzak Computer calculation of large-signal GaAs FET amplifier characteristics, IEEE Transactions on Microwave Theory Tech, Vol MTT-33, No 2, pp 129-135 Feb 1985

[3] Климова AB, Красник В A, Манченко Л В, пче-лин В А Порівняння нелінійних моделей для транзисторів з субмікронних затвором Радіотехніка № 3, 2006, Вип 7, с 54-57

COMBINING OF THREE POWER FET’s OPERATING IN 2-CM WAVELENGTH

Galdetckii A V, Klimova A V,

Manchenko L V, Pchelin V A

Federai State Unitary Corporation R&ampPC «istok» Vokzainaya 2a, Fryazino, 141190, Russia

Ph: (095) 4658620, e-maii: soiidstate10@maiiru

Abstract – Presented in this paper is the design of three- way travelling-wave divider/combiner The scheme proposed allows combining power microwave FET’s

Combined circuits’ topologies are shown in Fig 1, Fig 2 with various substrates Divider and combiner have been designed on 05mm – thick alumina substrates Input and output transmission lines have been used as matching capacitors and have been designed on 03mm – thick substrates with ε = 80 GaAs MESFET consists of 8 partial transistors with gate dimensions of 1680 um X 025 um

Theoretical performance specifications of the scheme are as follows:

output power > 16 W gain factor > 65 dB

–            input VSWR 11-16

–            output VSWR 18 – 20

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