Анализ электронной компонентной базы, используемой при построении цифровых антенных решеток

Снабберные цепи предназначены для снижения величины выбросов напряжения в переходных процессах, возникающих при коммутации силовых полупроводниковых элементов в импульсных преобразователях напряжения. Кроме того, снабберные цепи снижают динамические потери в силовых ключах, что облегчает тепловой режим работы ключа. При этом снабберные цепи изменяют траекторию переключения силового элемента: емкость уменьшает скорость нарастания напряжения, индуктивность - нарастания тока. Для надежного функционирования, снабберные цепи выполняются на базе низкоиндуктивных DC-шин. Существует несколько видов снабберных цепей различающихся типами используемых силовых модулей, диапазоном рабочих частот, характером и параметрами нагрузки.

Для борьбы с выбросами тока в цепях питания цифровых антенных решеток предлагается использовать одно из свойств IGBT транзистора, которое связано с возможностью изменения скорости нарастания выходного тока при изменении тока нагрузки. Известно [14], что наибольшая скорость изменения выходного тока обеспечивается в режимах, в которых наблюдается протекание малого тока в цепи нагрузки.

Уменьшение скорости нарастания (т.е. изменение скорости закрытия IGBT транзистора), при малом токе приведет к незначительному изменению коэффициента полезного действия, но повышает надежность работы ключей и системы в общем, за счет уменьшения значения коммутационных выбросов, путем изменения сопротивления в цепи затвора.

Пример реализации схемы позволяющей изменять скорость работы транзистора и соответствующие работе схемы эпюры представлены на рисунке 6.

Принцип работы схемы заключается в том, что через обратную связь сигнал, пропорциональный значению тока нагрузки, сравнивается с пороговым значением. При значении тока нагрузки большем порогового уровня схема работает в обычном режиме: работают оба драйвера DR1 и DR2, то есть ток, поступающий на затвор транзистора, проходит через параллельно соединенные резисторы R1 и R2. При значении тока нагрузке меньше порогового уровня второй драйвер DR2 отключен, работает только первый драйвер DR1, то есть ток, поступающий на затвор транзистора, проходит через последовательно соединенный резистор R1, тем самым время закрытия силового ключа увеличивается, а скорость нарастания выходного тока уменьшается.

Следует отметить, что в настоящий момент на рынке представлены только схемотехнические вариации решения проблемы коммутационных выбросов на IGBT транзисторах, что усложняет реализацию схемы, а следовательно, снижает ее технические характеристики, увеличивает стоимость и массогабаритные показатели.

Представленная в статье электронная компонентная база, используемая для построения передающих модулей цифровых антенных решеток, отличается большим разнообразием по эксплуатационным параметрам. Мировой рынок насыщен образцами, выпускаемыми в различном исполнении, что позволяет производить отладку электронных схем без использования дорогостоящих компонентов. В месте с тем США, как ведущая страна-производитель интегральных микросхем СВЧ диапазона вводя санкционные ограничения пытается таким образом затормозить работы в этом направлении. Чтобы поддержать производство и развитие наукоемких отраслей промышленности нашей страны, необходимо больше ресурсов тратить на собственные исследования и технологию производства электронной компонентной базы.

Рис. 6 Схема электрическая принципиальная полупроводникового ключа с возможностью изменения скорости работы транзистора

Литература

1. Антенны и устройства СВЧ (Проектирование фазированных антенных решеток) : Учебн. пособие для вузов [Текст] / Д.И. Воскресенский, Р.А. Грановская, Н.С. Давыдова и др. Под ред. Д.И. Воскресенского. - М.: Радио и связь, 1981, 432 с., ил.

2. Белоус, А.И. СВЧ-электроника в системах радиолокации и связи. Техническая энциклопедия [Текст] / А.И. Белоус, М.К. Мерданов, С.В. Шведов. Издание 2-е доп. В 2-х книгах. Книга 2. - М.: Техносфера, 2018,

3. Вишневский, В.М. Широкополосные беспроводные сети передачи информации [Текст] / В.М. Вишневский, А.И. Ляхов, С.Л. Потрной и др. - М.: Техносфера, 2005, 592 с., ил. - ISBN 5-94836-049-0

4. Воскресенский, Д.И. Бортовые цифровые антенные решетки и их элементы [Текст] / Д.И. Воскресенский, Е.В. Овчинникова, П.А. Шмачилин. Под ред. Д.И. Воскресенского. - М.: Радиотехника, 2013.- 208 с., ил. - ISBN 978-5-88070-338-8.

5. Добычина, Е.М. Цифровые антенные решетки в бортовых радиолокационных системах [Текст] / Е.М. Добычина, Ю.В. Кольцов.- М.: Изд-во МАИ, 2013.- 160 с.: ил. - ISBN 978-5-4316-0145-3.

6. Верхулевский, К. Монолитные СВЧ-компоненты Microsemi Corporation для ответственных применений / Константин Верхулевский // Компоненты и технологии. - 2016. - № 7. - С. 36-42

7. Отечественные СВЧ МИС и модули. Каталог изделий межотраслевого Центра проектирования АО «НПП «Пульсар», освоенных и осваиваемых в серийном производстве [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://pulsarnpp.ru/images/imagespulsar/ centrproektirovania /Katalog_izdelii_mcppulsar.pdf.

8. Обмен опытом в области создания сверхширокополосных радиоэлектронных систем (СВЧ - 2018) [Электронный ресурс] / материалы VII Всерос. науч.-техн. конф. (Омск, 17-18 апр. 2018 г.) / АО «КТРВ», АО «ЦКБА», ОмГТУ, Ом. науч. центр СО РАН ; [отв. за вып. С. Д. Сиберт]. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2018. - 324 с. : ил. ISBN 978-5-8149-2616-6. - Режим доступа: http://www.ckba.net/media/files/konferenc/svch_2018_materl.pdf.

9. Белов, Л. Аттенюаторы СВЧ-сигналов [Электронный ресурс] / Л. Белов //Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 2006. - № 2. - С. 32-37. - Режим доступа: http://www.electronics.ru/journal/article/699

10. Кочемасов, В Аттенюаторы с электронным управлением - производители и характеристики [Электронный ресурс] / В. Кочемасов, Л. Белов // Электроника Наука Технология Бизнес.- 2017. - С. 82-95. - Режим доступа: http://www.electronics.ru/files/article_pdf/6/article_6066_908.pdf.

11. Trim сверхширокополосные измерительные системы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://trimcom.ru/catalog/tehnologii-izmereniy/

12. Поваренкин, Н.В. Нелинейно-дифракционный способ фазирования активных антенных решеток [Текст] / Н.В.Поваренкин, А.В.Володягин // Антенны и распространение радиоволн: сб. науч. тр. Всероссийской науч.-тех. конф. Санкт-Петербург, 17 - 19 октября 2018 г. СПб.: Санкт-Петербургский государственных электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (Ленина), 2018 - С. 47 - 54.

13. Кочемазов, В Твердотельные фазовращатели. Часть 1 [Электронный ресурс] / В. Кочемасов, В.Шадский // //Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 2017. - № 1. - С. 86-100. - Режим доступа: http://www.electronics.ru/journal/article/5837

14. Колпаков, А. И. Антипараллельные диоды SK для новых поколений IGBT / // Электронные компоненты. - 2005. - №2.

15. Белов, Л United Monolithic Semiconductors Европейские микросхемы на частоту до 100 ГГц [Электронный ресурс] / Л Белов // Электроника: Наука, Технология, Бизнес . - 2010. - № 6. - С. 72-78. - Режим доступа: http://www.electronics.ru/files/article_pdf/0/article_107_796.pdf

16. Дансмор, Джоэль П. Настольная книга инженера. Измерение параметров СВЧ-устройств с использованием передовых методик векторного анализа цепей [Текст] / Джоэль П. Дансмор. - М.:Техносфера, 2018. - 736 с. - ISBN 978-5-94836-505-3

References

1. Antenny i ustroystva SVCH (Proyektirovaniye fazirovannykh antennykh reshetok) : Uchebn. posobiye dlya vuzov [Text] / D.I. Voskresenskiy, R.А. Granovckay, N.С. Davydova and other. By ed. D.I. Voskresenskiy. - Мoscow.: Radio i cvyz, 1981, 432 p., il.

2. Belous, А.I. Microwave electronics in radar systems and communications. Technical Encyclopedia [Text] / А.I. Belous, М.К. Merdanov, С.V. Chvedov. Edition 2 extra. In 2 books. Book 2. - Moscow .: Technosphere, 2018,

3. Vishnevsciy, V.М. Broadband Wireless Information Networks [Text] / V.М. Bishnevsciy, А.I. Lychov, S.L. Portnoy and other. - Мoscow.: Technosphere, 2005, 592 p. - ISBN 5-94836-049-0

4. Voskresenskiy, D.I. Onboard digital antenna arrays and their elements [Text] / D.I. Voskresenskiy, E.V. Ovchinnikova, P.А. Shmachilin. By ed. D.I. Voskresenskiy. - Мoscow.: Radiotechnika, 2013.- 208 p. - ISBN 978-5-88070-338-8.

5. Dobychina, E.М. Digital antenna arrays in airborne radar systems [Text] / Е.М. Dobychina, U.V. Kolcov.- Мoscow.: Isdatelstvo MAI, 2013.- 160 p. - ISBN 978-5-4316-0145-3.

6. Verchulevskiy, К. Monolithic microwave components Microsemi Corporation for demanding applications / Konstantin Verchulevskiy // Komponenty i technologii. - 2016. - № 7. - P. 36-42

7. Domestic UHF IIs and modules. Catalog of products of the inter-branch Design Center of JSC "NPP" Pulsar ", mastered and mastered in mass production [Electronic resource]. - Access mode :http://pulsarnpp.ru/images/imagespulsar/ centrproektirovania /Katalog_izdelii_mcppulsar.pdf.

8. Exchange of experience in creating ultra-wideband electronic systems (UHF-2018) [Electronic resource] / materials VII All-Russian. scientific and technical conf. (Omsk, April 17-18, 2018) / KTRV JSC, CKBA JSC, OmGTU, Om. scientific the center of the SB RAS; [resp. for issue S. D. Sibert]. - Omsk: Publishing House OmSTU, 2018. - 324 p. ISBN 978-5-8149-2616-6. - Access mode: http://www.ckba.net/media/files/konferenc/svch_2018_materl.pdf.

9. Belov, L. Microwave signal attenuators [Electronic resource] / L. Belov // Electronics: Science, Technology, Business. - 2006. - № 2. - С. 32-37. - Access mode: http://www.electronics.ru/journal/article/699

10. Kochemasov, Attenuators with electronic control - manufacturers and characteristics [Electronic resource] / V. Kochemasov, L. Belov // Electronics Science Technology Business.- 2017. - P. 82-95. - Access mode: http://www.electronics.ru/files/article_pdf/6/article_6066_908.pdf.

11. Trim ultra wideband measuring systems [Electronic resource]. - Access mode: http://trimcom.ru/catalog/tehnologii-izmereniy/

12. Povarenkin, N.V. Nonlinear diffraction method of phasing of active antenna arrays [Text] / N.V.Povarenkin, A.V.Volodyagin // Antennas and radio wave propagation: collection of articles. scientific tr. All-Russian scientific-technical. conf. St. Petersburg, October 17 - 19, 2018 SPb .: St. Petersburg State Electrotechnical University "LETI" them. V.I. Ulyanov (Lenin), 2018 - p. 47 - 54.Кочемазов, В Твердотельные фазовращатели. Часть 1 [Электронный ресурс] / В. Кочемасов, В.Шадский // //Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 2017. - № 1. - С. 86-100. - Access mode: http://www.electronics.ru/journal/article/5837

13. Kochemazov, In Solid state phase shifters. Part 1 [Electronic resource] / V. Kochemasov, V. Shadsky // // Electronics: Science, Technology, Business. - 2017. - № 1. - p. 86-100. - Access Mode: http://www.electronics.ru/journal/article/5837

14. Kolpakov, A. I. Anti-parallel SK diodes for new-generation IGBT / // Electronic components. - 2005. - №2.

15. Belov, L United Monolithic Semiconductors European chips for frequencies up to 100 GHz [Electronic resource] / L Belov // Electronics: Science, Technology, Business. - 2010. - № 6. - p. 72-78. - Access mode: http://www.electronics.ru/files/article_pdf/0/article_107_796.pdf

16. Dunsmore, Joel P. Engineer's Handbook. Measurement of parameters of microwave devices using advanced techniques of vector network analysis [Text] / Joel P. Dansmore. - Moscow.: Technosphere, 2018. - 736. - ISBN 978-5-94836-505-3

Размещено на Allbest.ru