С.А. Бабунько1, Ю.Г. Белов2

1 АО «НПП «Салют-27» (г. Нижний Новгород, Россия)
2 Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (г. Нижний Новгород, Россия)

1 babunkosa@salut27.ru, 2 bel266@nntu.ru

Постановка проблемы. В современных малогабаритных радиолокаторах на твердотельных элементах особое место занимает проблема создания коротких мощных зондирующих радиоимпульсов с прямоугольной формой огибающей. Существующие методы формирования таких импульсов либо искажают требуемую форму огибающей, либо непрерывно потребляют энергию при импульсном режиме работы. Не все из них могут обеспечить глубокое подавление несущего сигнала в паузе между импульсами.

Цель. Сравнить различные методы импульсной модуляции твердотельных усилителей, оценить возможности формирования коротких импульсов (с длительностями от десятков наносекунд до единиц микросекунд) с помощью СВЧ-усилителей на GaN-транзисторах при значительной выходной мощности (100 Вт и более) и высоком подавлении выходной мощности в паузе между импульсами.

Результаты. Рассмотрены методы формирования радиоимпульсов с помощью мощных твердотельных усилителей, описаны достоинства и недостатки каждого метода, схемы модуляторов и особенности их применения. Представлена схема усилителя, позволяющая получать 50-наносекундные импульсы с крутыми фронтами мощностью 100 Вт в С-диапазоне при высоком подавлении выходной мощности в паузе между импульсами. Исследованы возможности использования GaN-транзисторов разных производителей.

Практическая значимость. Рассмотренный подход может быть применен при проектировании малогабаритной бортовой радиолокационной аппаратуры, работающей в импульсном режиме, при жестких требованиях к потребляемой мощности и электромагнитной совместимости.

Бабунько С.А., Белов Ю.Г. Формирование мощных коротких импульсов СВЧ с помощью усилителя на GaN-транзисторах // Успехи современной радиоэлектроники. 2024. T. 78. № 2. С. 5–12. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202402-01

1. Верхулевский К. GaN транзисторы Microsemi Corporation для высоконадежных СВЧ-разработок // Электронные компоненты. Сер. СВЧ электроника. 2017. № 1. С. 8–13.
2. Потемкин Е. GaN транзисторы Macom для беспроводных базовых станций // Электронные компоненты. Сер. СВЧ электроника. 2017. № 1. С. 14–16.
3. Fu Ch., Fang W., Huang W., Zhao J. A pulsed voltage modulator for high-power GaN pulsed power amplifiers // 2022 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Advanced Materials and Processes for RF and THz Applications (IMWS-AMP). 2022. P. 1–3.
4. Fornetti F., Morris K.A., Beach M.A. Evaluation of commercial GaN HEMTS for pulsed power applications // 2009 IET European Pulsed Power Conference. Geneva. 2009. P. 1–4.
5. Dhanyal H.R., Ahmed A., Javed M., et al. Design & development of 45 watt GaN HEMT power amplifier with high speed gate switching for pulsed radar application // 2018 15th International Bhurban Conference on Applied Sciences and Technology. Islamabad, Pakistan. 2018. P. 858–861.
6. Кищинский А. Твердотельные усилители мощности СВЧ диапазона со сверхоктавной полосой // Электронные компоненты. Сер. СВЧ электроника. 2019. № 1. С. 20–23.
7. Сечи Ф., Буджатти М. Мощные твердотельные СВЧ-усилители. М: Техносфера. 2016.
8. Тарасов С., Цоцорин А., Семейкин И., Куршев П., Грищенко С. Мощные GaN-транзисторы для L- и S-диапазонов частот // Электронные компоненты. Сер. СВЧ электроника. 2017. № 3. С. 10–13.
9. Шипило Е.М. Модулятор с высокостабильными временными характеристиками импульсов для усилителя на полевых транзисторах // Электронная техника. Сер. СВЧ-техника. 2004. № 1. С. 24–28.
10. Коул Т. Использование GaN-технологии для коммерческих рынков // Электронные компоненты. Сер. СВЧ электроника. 2016. № 1. С. 64–65.
11. Anakabe A., Collantes G.M., Portilla J., Jugo J., Lapierre L. Analysis and elimination of parametric oscillations in monolithic power amplifiers // Radio Frequency Integrated Circuits Symposium Digest. 2002. P. 829–832.
12. Браннинг Дж., Рэйит Р. Проектирование широкополосного высокоэффективного высокочастотного усилителя мощности на основе нитрида галлия // Электронные компоненты. Сер. СВЧ электроника. 2018. № 3. С. 30–35.
13. Тушнов П.А., Бердыев В.С., Геворгян О.А. Исследование особенностей применения в СВЧ-устройствах мощных транзисторов на основе GaN-гетероструктур // Радиотехника. 2017. № 4. С. 33–44.