П.А. Тушнов1, В.С. Бердыев2, С.А. Топчиев3

1−3 ПАО «Радиофизика» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Активные фазированные антенные решетки (АФАР) имеют в своем составе большое число (от нескольких сотен до нескольких тысяч) приемопередающих модулей (ППМ), которые являются основными потребителями энергии и одновременно основными источниками тепловыделения. Из-за разброса параметров мощных транзисторов выходных каскадов ППМ выходная мощность СВЧ-каналов лежит в достаточно широком интервале от минимального до максимального значения декларируемой мощности транзистора. Следовательно, мощность, близкую к максимальной, имеет лишь небольшой процент СВЧ-каналов АФАР. Однако при проектировании АФАР предельная мощность источников питания и мощность систем отвода тепла рассчитываются, исходя именно из максимально возможного значения мощности СВЧ-канала ППМ, что является не оптимальным. Поэтому необходимо разработать технологию оптимизации энергетических характеристик АФАР путем применения технологии управления выходной мощностью (ТУВМ) ППМ.

Цель. Предложить метод оптимизации энергетических характеристик АФАР путем применения ТУВМ ППМ и аналитическое выражение зависимости коэффициента эффективности ТУВМ за счет стабилизации выходной мощности СВЧ-каналов ППМ. Результаты. Рассмотрены варианты модификации базовой конструкции ППМ АФАР путем стабилизации выходной мощности в его каналах за счет регулировки напряжения питания выходных усилительных каскадов. Предложен метод оптимизации энергетических характеристик АФАР. Представлена методика выбора разрядности управляющего потенциометра для регулировки напряжения питания при применении ТУВМ СВЧ-каналов ППМ. Проведена оценка достижимого увеличения выходной мощности АФАР за счет стабилизации на повышенном уровне выходной мощности. Получено аналитическое выражение для определения коэффициента эффективности стабилизации мощности с применением ТУВМ СВЧ-каналов ППМ.

Практическая значимость. Предложенный метод оптимизации энергетических характеристик АФАР позволяет при проектировании АФАР производить оценку предельно достижимой средней излучаемой мощности.

Тушнов П.А., Бердыев В.С., Топчиев С.А. Технология управления выходной мощностью приемопередающих модулей как средство оптимизации энергетических характеристик активных фазированных антенных решеток // Радиотехника. 2021. Т. 85.  № 10. С. 30−41. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202110-04

1. Тушнов П.А., Бердыев В.С., Левитан Б.А. Аспекты развития технологий приемопередающих модулей активных фазированных решеток // Радиотехника. 2015. № 4. С. 91−98.
2. Тушнов П.А., Бердыев В.С., Левитан Б.А. Исследование влияния конструктивных факторов на электрические параметры интегральных функциональных устройств приемопередающих модулей АФАР // Радиотехника. 2020. № 4. С. 47−60.  DOI: 10.18127/j00338486-202004(7)-06.
3. Тушнов П.А., Бердыев В.С., Митрофанов М.М. Технологические аспекты модульного принципа построения СВЧ-трактов приемопередающих модулей АФАР // Радиотехника. 2017. № 4. С. 33−43.
4. Тушнов П.А. Оценка интегральных энергетических характеристик приемопередающего модуля АФАР, работающего в импульсном режиме // Радиотехника. 2019. № 4. С. 32−39. DOI: 10.18127/j00338486-201904-04.
5. Тушнов П.А. Технологическая реконструкция для создания нового поколения РЛС с АФАР // В кн. «Технологии радиолокации. К 55-летию ПАО «Радиофизика». М.: Вече. 2015. С. 494−511.
6. Патент № 2650 049 (РФ). Способ усиления мощности радиочастотного сигнала / Тушнов П.А., Бердыев В.С.
7. Патент № 2619192 (РФ). Способ управления усилителем мощности радиочастотного сигнала и приемопередающий  СВЧ-модуль активной фазированной антенной решетки / Бердыев В.С., Тушнов П.А.
8. Патент № 2584006 (РФ). Усилительный блок / Тушнов П.А.
9. Патент № 2566328 (РФ). СВЧ-модуль / Тушнов П.А.
10. Патент №128791 (РФ). Приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки / Бердыев В.С., Доминюк Я.В., Левитан Б.А., Молчанов Е.Г., Очков Д.С., Радченко В.П., Сударенко А.А., Топчиев С.А., Тушнов П.А., Формальнов И.С., Ярчак И.А., Шаров А.И., Терещенко Ю.Г.
11. Патент № 2566601 (РФ). Приемопередающий СВЧ-модуль / Бердыев В.С., Доминюк Я.В., Левитан Б.А., Митрофанов М.М., Радченко В.П., Токмаков Д.И., Топчиев С.А., Тушнов П.А.
12. Патент № 2576666 (РФ). Способ монтажа мощного полупроводникового элемента / Левитан Б.А., Кузин А.А., Топчиев С.А., Радченко В.П., Доминюк Я.В., Тушнов П.А., Бердыев В.С., Колюшев А.В., Митрофанов М.М., Костин Д.Ю., Астафьев А.А.
13. Патент 2562440 (РФ). Приемопередающий модуль / Бердыев В.С., Доминюк Я.В., Левитан Б.А., Радченко В.П., Топчиев С.А., Тушнов П.А.
14. 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. 33−43.
15. Тушнов П.А., Бердыев В.С. Технология управления выходной мощностью приемопередающего модуля АФАР // Радиотехника. 2015. № 10. С. 62−74.
16. Тушнов П.А., Бердыев В.С. Технологии обеспечения эффективности приемопередающих модулей АФАР, работающих в импульсном режиме // Радиотехника. 2016. № 4. С. 29−44.
17. Бердыев В.С., Левитан Б.А., Тушнов П.А., Шишлов А.В. Повышение эффективности АФАР за счет управления выходной мощностью каналов приемопередающих модулей // Радиотехника. 2016. № 10. С. 86−97. 
18. Тушнов П.А., Бердыев В.С., Левитан Б.А. Технология управления выходной мощностью СВЧ-каналов для задач управления характеристиками направленности АФАР при работе на передачу в режиме реального времени // Радиотехника. 2020. № 10. С. 14−33. DOI: 10.18127/j00338486-202010(19)-02.
19. Data Sheet INTEGRA TECHNOLOGIES. INC IGN3135M130 PRODUCT SPECIFICATION / integratech.com.
20. Шведов А.С. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Издательский дом «Высшая школа экономики». 2016.