Т.Ю. Шумилов1, Д.Р. Савин2, В.В. Иванин3

1–3 АО «НПП «Радиосвязь»; Сибирский федеральный университет (СФУ) (г. Красноярск, Россия)
1 shumilovty@gmail.com, 2 Denis.Savin.1999@mail.ru, 3 ivanin.vladimir.kr@yandex.ru

Постановка проблемы. Важнейшим элементом современных спутниковых станций связи (ССС), работающих в миллиметровом диапазоне длин волн, является усилитель мощности (УМ). С развитием элементной базы все большую популярность набирают твердотельные УМ по сравнению с УМ на лампах бегущей волны или обратной волны благодаря своим преимуществам по электрическим характеристикам, средней наработки на отказ и технологичности [1]. При этом технологичности усилителей Q-диапазона частот высокой мощности необходимо уделять особое внимание, так как такие устройства будут состоять из множества СВЧ-узлов, качество соединений которых между собой должно обеспечивать передачу электромагнитной энергии с минимальными потерями. Одним из узлов, который должен обеспечить такую передачу, является делитель/сумматор СВЧ-мощности. К нему предъявляются высокие требования в части степени его повторяемости, технологичности, возможности серийного производства, а также к электрическим характеристикам: развязке между входами, минимальным потерям и коэффициенту стоячей волны входов [2,3]. Поиск оптимальной конструкции, сочетающей данные требования, на сегодняшний день является актуальной задачей.

Цель. Выполнить расчетное и экспериментальное сравнение достижимых параметров существующих волноводных схем сложения СВЧ-мощности, а также произвести выбор и экспериментальную апробацию схемы суммирования для построения УМ в диапазоне 42,5–45,5 ГГц.

Результаты. Проведен анализ эффективности и технологичности различных конструкций суммирования мощности на основе волноводных сумматоров мощности. Описаны конструкции и выполнено сравнение характеристик четырех типов выходных каскадов, построенных по различным схемам суммирования мощности в диапазоне частот 42,5–45,5 ГГц. Приведены конструкция и характеристики сумматора с распределительной системой УМ миллиметрового диапазона.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы разработчиками при создании распределительных систем УМ миллиметрового диапазона волн для повышения КПД.

Шумилов Т.Ю., Савин Д.Р., Иванин В.В. Волноводный сумматор СВЧ мощности Q-диапазона частот с малыми потерями и высокой степенью технологичности // Успехи современной радиоэлектроники. 2024. T. 78. № 11. С. 76–84. DOI: https://doi.org/ 10.18127/ j20700784-202411-09

1. Cristi Damian. Linearity of GaN Based Solid State Power Amplifiers. Advantech Wireless. URL: https://advantechwireless. com/wp-content/uploads/WP-Linearity-of-GaN-based-solid-State-power-amplifiers-2-140853.pdf (дата обращения: 02.02.24)
2. Jorge A. Ruiz-Cruz, Jose R. Montejo-Garai, Jesus M. Rebollar. Short-slot E- and H-plane waveguide couplers with an arbitrary power division ratio. International Journal of Electronics. 2011. V. 98. P. 11–24,
3. Pei Zheng, Hou-Jun Sun, Meng-Jia Luo, Zhi-Lei Wen, Hong Deng. W-band waveguide 3dB directional coupler based on E- plane branch line bridge Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings. 2013. P. 279–281.
4. Bahl I.J. Fundamentals of RF and Microwave Transistor Amplifiers. 2009. 671 p.
5. Коколов А.А., Бабак Л.И. Схемы сложения мощности для монолитных интегральных СВЧ-усилителей // Доклады ТУСУРа «Наноэлектроника. Нанотехнология. Фотоника. Физическая плазменная электроника». 2011. № 2 (24). С. 24–30.
6. Kenneth J. Russel. Microwave Power Combining Techniques. IEEE Transactions on microwave theory and techniques. 1979. V. MTT-27. № 5. P. 472–478.
7. Kai Chang. Millimeter-Wave Power-Combining Techniques. IEEE Transactions on microwave theory and techniques. 1983. V. MTT-31. № 2. P. 91–107.
8. Гармаш С.В, Кищинский А.А. Твердотельные усилители мощности СВЧ диапазона со сверхоктавной полосой // Материалы 28-й Междунар. крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». 2018. Т. 1. С. 1–11.
9. Pozar D.M. Microwave Engineering, fourth edition – University of Massachusetts at Amherst. 2012. 737 p.
10. Серебреницкий П.П. Современные электроэрозионные технологии и оборудование: Учеб. пособие. СПб.: Балтийский гос. техн. ун-т. 2007. 228 с.
11. Степанов А. Высокоскоростное фрезерование в современном производстве //CAD/CAM/CAE obcerver № 3. 2002.