• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Эффективный приемо-передающий модуль S-диапазона для фазированных антенных решеток

Рубрика: 
РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН, РАДИОЛОКАЦИЯ И ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ
Золотарев, ВА
Organization: 

Радиоастрономический институт НАН Украины
ул. Искусств, 4, Харьков, 61000, Украина
E-mail: greenlight057@gmail.com
https://doi.org/10.15407/rej2019.04.053
Язык: русский
Аннотация: 

 

Предмет и цель работы. В статье представлен новый приемо-передающий модуль (ППМ) S-диапазона. Целью работы является описание характеристик модуля, а также основных технических и технологических решений, использовавшихся при его разработке.

Методы и методология работы. При проектировании ППМ использовались численные методы моделирования микрополосковых сверхвысокочастотных (СВЧ) устройств. Проверка предложенных технических и технологических решений проводилась экспериментальным путем. Уменьшение стоимости производства ППМ, а также доступность комплектующих являлись одними из основных критериев при выборе соответствующих решений.

Результаты работы. В статье описаны результаты разработки ППМ S-диапазона с выходной мощностью 50 Вт, предназначенного для использования в локаторах с активными фазированными антенными решетками. Описаны решения, позволившие уменьшить стоимость такого модуля, упростить его производство при достижении характеристик, привлекательных для потребителей. Модуль выполнен с широким использованием микроволновых монолит-интегральных схем (ММИС), используемых в системах связи 3G, 4G. Все компоненты размещены на общей печатной плате с подложкой из FR-4. Приемный тракт обеспечивает усиление 36 дБ при коэффициенте шума 1,4 дБ в полосе частот 2,8…3,2 ГГц. Для управления усилением и фазовым сдвигом применяются отдельные 6-битные аттенюатор и фазовращатель. Введенные системы защиты допускают безопасную работу модуля при произвольном значении коэффициента стоячей волны по напряжению антенного порта.

Заключение. В статье представлен новый ППМ S-диапазона, в котором применены ММИС, широко используемые в системах связи. Применение этих электронных компонентов, а также современных мощных нитрид-галлиевых (GaN) усилителей и недорогих композитных материалов в качестве подложки для печатной платы позволило повысить эффективность и снизить стоимость ППМ по сравнению с существующими аналогами. Высокий уровень выходной мощности, низкий уровень шумов приемника и высокая изоляция приемного и передающего тракта в предложенном ППМ делают его перспективным для применения в современных локаторах с активными фазированными антенными решетками.
Ключевые слова: микрополосковые СВЧ-устройства, нитрид-галлиевый усилитель, приемо-передающий модуль, тепловой режим, фазированная антенная решетка

Статья поступила в редакцию 10.07.2019
УДК: 621.396.677.494:
Radiofiz. elektron. 2019, 24(4): 53-62
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Fulton C., Yeary M., Thompson D., Lake J. and Mitchell A. Digital phased arrays: Challenges and opportunitiesю Proc. IEEE. 2016. Vol. 104, N 3. P. 487–503. DOI: 10.1109/jproc.2015.2501804.
  2. Talisa S.H., O'Haver K.W., Comberiate T.M., Sharp M.D. and Somerlock O.F. Benefits of Digital Phased Array Radars. Ibid. P. 530–543.
  3. Brookner E. Advances and breakthroughs in radars and phased-arrays. 2016 IEEE Int. Symp. on Phased Array Systems and Technology (PAST) (USA, Waltham, Massachusetts, 18–21 Oct. 2016.): proc. IEEE, 2016. P. 1–8.
  4. Salazar J.L., Medina R.H. and Loew E. T/R modules for active phased array radars. 2015 IEEE Radar Conf. (RadarCon) (Arlington, Virginia, USA. 10–15 May 2015). IEEE, 2015. P. 1125–1133.
  5. Filleböck M. and Hensoldt F.T. Full SMT low cost X-band multichannel T/R-module. Proc. 47th European Microwave Conf. (EuMC) (Nuremberg, Germany, 10–12 Oct. 2017). Nuremberg, 2017. P. 1317–1320.
  6. Jones R.Z. and Kopp B.A. Duplexer Considerations for X-Band T/R Modules. Microwave J. 2000. Vol. 43, N 5. P. 348–352.
  7. Trantanella C. and Blount P. Low Noise GaN Amplifiers with Inherent Overdrive Protection. Ibid. 2015. Vol. 58, N 5. P. 78–88.
  8. Novaris N., Blount P. and Trantanella C., 2017. On the measurement of pulse recovery times in Gallium Nitride low noise amplifiers. Proc. 47th European Microwave Conf. (EuMC) (Nuremberg, Germany, 10–12 Oct. 2017). Nuremberg, 2017. P. 580–583.
  9. Medina-Sanchez Rafael H. Beam Steering Control System for Low-Cost Phased Array Weather Radars: Design and Calibration Techniques. PhD. Graduate School of the University of Massachusetts Amherst. Available at: https://scholarworks.umass.edu/dissertations_2/117.
  10. Chin-Leong Lim. LNA integrates fast shutdown function. Microwave & RF. 2014. Vol. 53, Iss. 12. P. 84–88.
  11. Djordjevic A.R., Biljie R.M., Likar-Smiljanic V.D. and Sarkar T.K. Wideband frequency-domain characterization of FR-4 and time-domain causality. IEEE Trans. Electromagn. Compat. 2001. Vol. 43, Iss. 4. P. 662–667. DOI: 10.1109/15.974647.