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

Ефективний приймально-передавальний модуль S-діапазону для фазованих антенних решіток

Рубрика: 
ПОШИРЕННЯ РАДІОХВИЛЬ, РАДІОЛОКАЦІЯ ТА ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ
Золотарьов, ВО
Organization: 

 

Радіоастрономічний інститут НАН України
4, вул. Мистецтв, Харків, 61002, Україна
E-mail:  greenlight057@gmail.com
https://doi.org/10.15407/rej2019.04.053
Мова: російська
Анотація: 

 

Предмет і мета роботи. У статті представлено новий приймально-передавальний модуль (ППМ) S-діапазону. Метою роботи є опис характеристик модуля, а також основних технічних і технологічних рішень, що використовувалися при його розробці.

Методи і методологія роботи. Для проектування ППМ використовувалися чисельні методи моделювання мікросмужкових надвисокочастотних (НВЧ) пристроїв. Перевірка запропонованих технічних і технологічних рішень проводилася експериментальним шляхом. Зменшення вартості виробництва ППМ, а також доступність комплектуючих були одними з основних критеріїв для вибору відповідних рішень.

Результати роботи. У статті описано результати розробки ППМ S-діапазону з вихідною потужністю 50 Вт, який призначено для використання в локаторах з активними фазованими антенними решітками. Описані рішення, які дозволили зменшити вартість такого модуля, спростити його виробництво при досягненні характеристик, привабливих для споживачів. Модуль виконаний з широким використанням мікрохвильових моноліт-інтегральних схем (ММІС), які використовуються в системах зв'язку 3G, 4G. Усі компоненти розміщені на загальній друкованій платі з підкладкою з FR-4. Приймальний тракт забезпечує підсилення 36 дБ з коефіцієнтом шуму 1,4 дБ у смузі частот 2,8…3,2 ГГц. Для керування підсиленням і фазовим зміщенням застосовуються окремі 6-бітні атенюатор і фазообертач. Введені системи захисту допускають безпечну роботу модуля при довільному значенні коефіцієнта стоячої хвилі за напругою антенного порту.

Висновок. У статті представлено новий ППМ S-діапазону, в якому застосовані ММІС, широко використовувані в системах зв'язку. Застосування цих електронних компонент, а також сучасних потужних нітрид-галієвих компонентів і недорогих композитних матеріалів у якості підкладки для друкованої плати дозволило підвищити ефективність і знизити вартість ППМ у порівнянні з існуючими аналогами. Високий рівень вихідної потужності, низький рівень шумів приймача і висока ізоляція приймального і передавального тракту в запропонованому ППМ роблять його перспективним для застосування в сучасних локаторах з фазованими антенними решітками.
Ключові слова: мікросмужкові НВЧ-пристрої, нітрид-галієвий підсилювач, приймально-передавальний модуль, тепловий режим, фазована антенна решітка

Стаття надійшла до редакції 10.07.2019
УДК: 621.396.677.494:
Radiofiz. elektron. 2019, 24(4): 53-62
Повний 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.