А.В. Королёв1, С.Г. Рыков2, Я.В. Коршиков3, Д.А. Костючик4, Е.Ю. Чуров5

1‒5 АО «Всероссийский НИИ радиотехники» (Москва, Россия)
1 teleret@mail.ru; 2 brig001@mail.ru; 3 yarkorj@mail.ru

Постановка проблемы. Проектирование микроволновых устройств усиления мощности и формирования сигналов предполагает выполнение требований к показателям качества, среди которых немаловажную роль играет обеспечение спектральной чистоты формируемых сигналов. В значительной мере решению этой задачи способствуют выбор оптимальной структуры тракта усиления сигнала и конструктивные решения, направленные на улучшение помехозащищенности разрабатываемой аппаратуры, включающей в себя как минимизацию влияния внешних помех на работу устройств, так и снижение паразитных связей между каскадами внутри одного узла. Поэтому необходимо рассмотреть технологию разработки микроволновых усилителей мощности и формирователей сигналов с учетом особенностей отдельных этапов проектирования аппаратуры.

Цель. Проанализировать технологию проектирования формирователей сигналов и усилителей мощности радиочастотного диапазона и разработать рекомендации по проектированию трактов на их основе.

Результаты. Рассмотрены этапы технологии проектирования формирователей сигналов и усилителей мощности радиочастотного диапазона. Показано, что в радиотехнических устройствах с цифровыми антенными решетками часть функций формирователя сигналов может быть передана в приемопередающий модуль, тогда формирователь сигналов превращается в многоканальное устройство. При этом отмечено, что структура радиочастотного тракта должна разрабатываться на основе унифицированного подхода, учитывающего особенности работы схем синтеза сигналов, уровень мощности на выходе преобразователя частоты и выходной мощности усилителя. Определена возможность использования единого подхода к анализу шумов, вносимых в формируемый сигнал схемами цифрового синтеза и усиления сигналов. Показано на конкретных примерах, что применение новых материалов позволяет эффективно решить задачу минимизации паразитных связей между каскадами формирования и усиления сигналов на этапе топологического проектирования плат и разработки конструкции корпусов.

Практическая значимость. Рассмотренная технология проектирования устройств формирования и усиления сигналов радиочастотного диапазона с использованием унифицированного подхода к созданию таких устройств может быть использована при проектировании радиочастотных трактов различного назначения.

Королёв А. В., Рыков С. Г., Коршиков Я. В., Костючик Д. А., Чуров Е. Ю. Особенности технологии проектирования формирователей сигналов и усилителей мощности радиочастотного диапазона // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2026. Т. 18. № 2. С. 5–17. DOI: https://doi.org/ 10.18127/ j22250980-202602-01

1. Ченакин А.В., Горевой А.В. Практическое построение синтезаторов частот СВЧ-диапазона. М.: Горячая линия ‒ Телеком. 2021. 280 с.
2. Дудинов К., Заднепряная Н. Проектирование монолитных СВЧ-усилителей F-класса // Электроника наука технология бизнес. 2023. № 9 (00230). С. 118‒127.
3. Буянкин А.В., Трунова А.Ю., Нелин А.А., Рагулина Л.Е., Рыжаков М.В. Усилитель мощности приемо-передающего модуля активной фазированной решетки Ка-диапазона частот // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2019. Т. 6. № 4. С. 44‒50.
4. Королёв А.В., Сидоров И.А. Анализ эффективности использования площади кристалла усилителей в монолитном интегральном исполнении // Электромагнитные волны и электронные системы. 2025. Т. 30. № 6. С. 73‒77.
5. Шахгильдян В.В., Шахгильдян В.В., Козырев В.Б., Ляховкин А.А. и др. Радиопередающие устройства: учебник для вузов. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Радио и связь. 2003.
6. Калинин Л.Б. Оптимизация узлов телевизионного передатчика // Радиотехника. 2008. № 6. С. 126‒129.
7. Wilkinson S.R. et al. A planetary radar system for detection and high-resolution imaging of nearby celestial bodies // Microwave Journal. 2022. V. 65. № 1. P. 22‒42.
8. Груздов В.В., Колковский Ю.В., Криштопов А.В., Кудря А.И. Новые технологии дистанционного зондирования Земли из космоса. М.: РИЦ «Техносфера». 2019. 482 с.
9. Osipov I.G., Neronskiy L.B., Turuk V.E., Andrianov V.I., Verba V.S., Korolev A.V., Kulikovsky M.G., Pushkov D.V., Janushevsky G.D., Feyzulla N.M., Panteleev V.A. Synthetic Aperture Radar for Earth and Sea Surface Observations // Proc. of EUSAR'2004, Ulm, Germany. 2004. V. 1. May 24–28. P. 59–62.
10. 70 лет. Полет продолжается. М.: Концерн «Вега», «Оружие и технологии». 2015. 315 с.
11. Королёв А.В., Кушнерев Н.А., Костючик Д.А., Родин М.В. Передающий модуль АФАР UHF-диапазона // Антенны. 2016.
    № 2. С. 26–31.
12. Королёв А.В., Рыков С.Г. Экспериментальное определение коэффициентов формулы для расчета фазовых шумов цифровых вычислительных синтезаторов // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 6. С. 96‒108. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202206-13.
13. Королёв А.В., Рыков С.Г. Экспериментальное исследование фазовых и амплитудных шумов многорежимных цифро-аналоговых преобразователей в режимах RZ, NRZ и RF // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 7. С. 177‒194. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202407-28.
14. Chenakin A. Microwave frequency synthesizers. A tutorial // IEEE microwave Magazine. 2023. Т. 24. № 7. С. 29‒40.
15. Королёв А.В., Рыков С.Г. К вопросу об измерениях фазовых шумов цифровых вычислительных синтезаторов // Сб. трудов XXXI Междунар. науч.-технич. конф. «Радиолокация, навигация, связь». 2025. Т. 6. С. 79‒88.
16. Королёв А.В., Коршиков Я.В., Рыков С.Г. Гибридный синтезатор с двумя кольцами ФАПЧ и ЦВС. Часть 2. Цепь точной настройки и основное кольцо ФАПЧ // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 7. С. 145−161. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202307-15.
17. Fu W., Jiang D. Radar wideband digital beamforming based on time delay and phase compensation // International journal of electronics. 2018. Т. 105. №. 7. С. 1144‒1158.
18. Chen Z. et al. A multi-channel phase-coherent X-band frequency synthesizer for array radar applications // 2017 IEEE Asia Pacific Microwave Conference (APMC). IEEE. 2017. P. 452‒455.
19. Yue Y., Zhou J. A low-cost and complexity multibeam RF transmit beamformer for wideband LFM radar // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2016. Т. 15. P. 1811‒1814.
20. Kulpa K. et al. Results of T/R channel analysis with coherent signal source using DDS synthesizer //First European Radar Conference. 2004. EURAD. IEEE. 2004. P. 101‒104.
21. Королёв А.В., Гудков А.Г., Леушин В.Ю. и др. Повышение надежности и качества ГИС и МИС СВЧ. Кн. 2 / Под ред.
    А.Г. Гудкова, В.В. Попова. М.: ООО «Автотест». 2013. 214 с.
22. Малахов Р.Ю. Модуль бортовой цифровой антенной решетки: Дис. ... канд. техн. наук. М. 2015. 156 с.
23. Грошков И.Д. Моделирование спектральной плотности мощности фазовых шумов формирователей сигналов на основе высокоскоростных ЦАП // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. Муром. 2024. № 3. С. 80‒86.
24. Королёв А.В., Гудков Г.А. Чижиков С.В. Оценка массогабаритных характеристик транзисторных усилителей мощности со сложением мощностей // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2025. Т. 17. № 4. С. 38–45. DOI: https://doi.org/ 10.18127/ j22250980-202504-04.
25. Ma K. et al. From Analog to Digital-Assisted Techniques: Modern Digital-to-Analog Converter Design for High Speed and Dynamic Range // Electromagnetic Science. 2026.
26. Воскресенский Д.И., Овчинникова Е.В., Шмачилин П.А. Бортовые цифровые антенные решетки и их элементы. М.: Радиотехника. 2013. 202 с.
27. Леонидов В.В., Евстигнеев А.С., Синкевич В.Ф., Власов А.И. Особенности применения метода цифрового формирования сигналов в импульсных радиоэлектронных модулях на базе GaN-транзисторов // Успехи современной радиоэлектроники. 2025. T. 79. № 9. С. 15–19. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202509-02.
28. Королёв А.В., Кушнерев Н.А., Родин М.В. Энергоэффективное управление мощностью СВЧ-усилителей в передающих трактах импульсных РЛС: возможности и ограничения // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 12. С. 173‒188. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202512-18.
29. Ramella C. et al. Development of a space-grade Ka-band MMIC power amplifier in GaN/Si technology for SAR applications // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2024. V. 73. № 2. P. 977‒987.
30. Leifer M.C., Haupt R.L. Power amplifier and power supply distortion of pulse compression radar chirps // 2016 IEEE Radar Conference (RadarConf). IEEE, 2016. С. 1‒4.
31. Смирнов А.А. Использование метода внесения цифровых предискажений для повышения энергоэффективности инфокоммуникационных радиосредств // Труды МАИ. 2019. № 105. С. 13.
32. Chen B., Wu W. Principles, applications and challenges of digital predistortion technology // Applied and Computational Engineering. 2024. V. 54. P. 64‒75.
33. Манассевич В. Синтезаторы частот. Теория и проектирование: Пер. с англ. / Под ред. А.С. Галина. М.: Связь. 1979. 384 с.
34. Li X., Zhou L. A survey of high-speed high-resolution current steering DACs // Journal of Semiconductors. 2020. V. 41. № 11.
    P. 111404.
35. Rohde U.L., Rubiola E., Whitaker J.C. Microwave and wireless synthesizers: theory and design. John Wiley & Sons, 2021.
36. Мартин Д., Круз Д., Ивашенко Е. Оптимизация систем электропитания для сигнальных цепей. Часть 2: высокоскоростные ЦАП и АЦП // Компоненты и технологии. 2021. № 8(241). С. 68–73.
37. Иванюшкин Р.Ю., Севериненко А.А. Экспериментальное исследование амплитудно-фазовой конверсии радиочастотного усилителя мощности на полевом транзисторе // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2018.
    Т. 18. № 3. С. 811‒814.
38. Королёв А.В. Исследование влияния спектральной плотности фазовых шумов синтезатора частот на коэффициент подавления сигнала в схеме череспериодной компенсации // Сб. тезисов докл. X науч.-технич. конф. «Математическое моделирование, инженерные расчеты и программное обеспечение для решения задач ВКО». М. С. 55.
39. Королёв А.В. Моделирование регулярных составляющих спектра выходного колебания цифрового вычислительного синтезатора // Успехи современной радиоэлектроники. 2025. T. 79. № 7. С. 73–79. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202507-05.
40. Королёв А.В., Яшенков А.О., Фирсова Ж.А. Формирование диаграммы направленности передающей широкополосной цифровой антенной решетки // Инновационные, информационные и коммуникационные технологии: сборник трудов XXII Международной научно-практической конференции. М.: Ассоциация выпускников и сотрудников ВВИА им. проф. Жуковского. 2025. С. 291‒295.
41. Yue Y., Zhou J. A low-cost and complexity multibeam RF transmit beamformer for wideband LFM radar // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2016. Т. 15. С. 1811‒1814.
42. Патент 2805384 Рос. Федерация. № 2023115275 Способ управления лучом в активной фазированной антенной решетке / А.В. Королёв, Б.Б. Батуров, Я.В. Коршиков, С.Г. Рыков, Д.А. Костючик. 2023.
43. Заявка на патент 2026105008 Россия. Интегральный модуль сверхвысоких частот. 2026. 1 с.
44. Замалеев И., Сахаров В., Бормонтова Н. Покрытие «Гаммавоск» СИМ-01 для влагозащиты высокочастотных печатных плат // Технологии в электронной промышленности. 2011. № 2. С. 34‒36.