Ограничительные свойства серийных малошумящих усилителей

Аннотация

Проведено экспериментальное исследование амплитудных характеристик малошумящих усилителей СВЧ диапазона типа AC180400−071 производства ЗАО «СКАРД-Электроникс». Показано, что мощность насыщения может меняться от 34 до 75 мВт при входной мощности 10 мВт. На ряде частот монотонность амплитудной характеристики не обеспечивается.

Ключевые слова: усилитель-ограничитель, мощность насыщения, измерительная установка, амплитудная характеристика При проектировании измерителей несущей частоты импульсных радиосигналов чаще всего на входе устанавливают усилитель-ограничитель [1,2]. Это позволяет устранить зависимость результатов измерения от мощности входного сигнала. В качестве усилителей-ограничителей чаще всего приходится использовать линейные МШУ в режиме насыщения [3]. МШУ, предназначенные для работы в линейном режиме уступают по электрическим характеристикам специализированным усилителям-ограничителям, но в ввиду отсутствия последних, в т. ч. работающих в миллиметровом диапазоне частот, с этим приходится мириться.

Целью настоящей работы является экспериментальное исследование нелинейных свойств серийных МШУ типа AC180400−071 производства ЗАО «СКАРД-Электроникс» [4,5].

Справочные данные МШУ приведены в таблице 1.

Таблица 1 Справочные данные усилителей АС180 400−071.

Как правило, в справочных данных не указывается уровень насыщения МШУ, неравномерность уровня насыщения в полосе рабочих частот, максимально допустимая входная мощность и другие важные параметры, поэтому данные исследования являются актуальными.

Исследование нелинейных характеристик трех образцов усилителей АС180 400−071 проводилось на автоматизированной измерительной установке, схема которой приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Структурная схема измерительной установки.

Установка включает в себя объединенные в сеть приборы компании Keysight Technologies и GWINSTEK, имеющих в своем составе LAN и USB интерфейсы. Управление приборами производилось с помощью специализированного программного комплекса. Данный программный комплекс позволяет взаимодействовать с приборами, поддерживающих SCPI-команды. Применение автоматизированного подхода позволяет избавиться от трудоемкого снятия характеристик ручным способом, увеличить скорость и количество измерений в единицу времени, а также устранить неизбежные ошибки, возникающие из-за человеческого фактора.

Особенностью применения программного комплекса, использующим SCPI-команды, является гибкая и быстрая настройка приборов измерительной установки для текущей задачи. Таким образом был реализован контроль тока и напряжения усилителя в реальном времени для оперативного отключения выхода блока питания в случае превышения усилителем максимального токопотребления, автоматическое пошаговое изменение частоты и мощности генератора, а также синхронизация значения частоты, на которой измеряется мощность и выходной частоты генератора.

Амплитудные характеристики снимались в рабочем диапазоне усилителей от 18 до 40 ГГц с шагом 1 ГГц по частоте и от минус 30 до 10 дБмВт с шагом 1 дБмВт по входной мощности. Результаты измерений автоматически записывались в текстовый файл для последующей обработки. Амплитудные характеристики трех образцов усилителей приведены на рисунках 2 — 4 соответственно. Кривые на рисунках 2 — 4 позволяют сделать количественные выводы.

Рисунок 2 — Амплитудные характеристики МШУ AC180400−071 (серийный № 90 416 093).

усилитель измерительный малошумящий.

Рисунок 3 — Амплитудные характеристики МШУ AC180400−071 (серийный № 90 416 094).

Рисунок 4 — Амплитудные характеристики МШУ AC180400−071 (серийный № 90 416 095).

Выводы

• 1. Проведено экспериментальное исследование ограничительных свойств серийных МШУ типа АС180 400−071 производства ЗАО «СКАРД-Электроникс»;
• 2. Уровень ограничения имеет разброс от 34 до 75,6 мВт при входной мощности 10 мВт на различных частотах, что не превышает 3,5 дБ и является приемлемым для практики;
• 3. При каскадировании двух одинаковых МШУ для исключения выхода из строя второго МШУ целесообразно между ними установить развязывающий аттенюатор с фиксированным затуханием;
• 4. На многих частотах монотонность амплитудной характеристики не обеспечивается. На каждом из рисунков 2 — 4 таких кривых три из пяти.
• 5. Результаты данного исследования могут найти применение в приемниках СВЧ [1, 6, 7, 8, 9, 10].

• 1. TSUI J.B.Y. Microwave Receivers with Electronic Warfare Applications. Wiley-Interscience Publication, 1986, 460 p.
• 2. Василенко В. Э., Дикарев Б. Д., Зикий А. Н., Сальный И. А. Экспериментальное исследование приемника мгновенного измерения частоты. Известия ЮФУ, серия Технические науки, 2008, № 3, с. 168−171.
• 3. Шварц Н. З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. М.: Сов. радио, 1980, 368 с.
• 4. Каталог СВЧ электроники, Курск, ЗАО «СКАРД-Электроникс», 2011, 78 с.
• 5. Малошумящие усилители СВЧ диапазона. Каталог. Курск, ЗАО «СКАРД-Электроникс», 2013, 9 с.
• 6. Контрольно-измерительная аппаратура и элементы СВЧ тракта. Томск, ЗАО НПФ «Микран». 132 c.
• 7. Коаксиальные, волноводные и оптические устройства. Каталог ННИПИ «Кварц». Нижний Новгород, «Кварц», 2002. 81с.
• 8. Пустовалов А. И. Двухканальное приёмное устройство СВЧ диапазона // Инженерный вестник Дона, 2010, № 2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2010/195.
• 9. Шурховецкий А. Н. Многоканальная частотно-избирательная система СВЧ диапазона на основе направленных фильтров бегущей волны // Инженерный вестник Дона, 2010, № 4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2010/292.
• 10. Skolnic. Radar Handbook. N.Y. McGrow-Hill Companies. 2008. 1351 c.