К.В. Билинский1, Г.Е. Кулешов2, А.В. Бадьин3, К.В. Дорожкин4

1-4 Национальный исследовательский Томский государственный университет (г. Томск, Россия)

1 bilinskiy_kv@niipp.ru; 2 kge@mail.tsu.ru; 3 thzlab@mail.tsu.ru; 4 yasbtk@yandex.ru

Постановка проблемы. На сегодняшний день в связи с активным применением диапазона крайне высоких частот (КВЧ) актуальной задачей является разработка функционирующих в данном диапазоне частот приемо-передающих устройств на отечественной компонентой базе, в частности пассивных преобразователей частоты на основе диодов с барьером Шоттки (ДБШ).

Цель. Разработать и исследовать пассивный балансный смеситель D-диапазона на основе ДБШ[БКВ1] .

Результаты. Рассмотрена методика математического моделирования волноводно-микрополосковой конструкции балансного смесителя D-диапазона на основе расчетной модели нелинейного элемента с учетом вольт-[БКВ2] амперной (ВАХ) и динамических характеристик ДБШ, производимых предприятием АО «НИИПП». В соответствии с этой методикой на базе отечественных компонентов синтезирован балансный смеситель D-диапазона, который характеризуется следующими значениями параметров: потери преобразования - 11,6±2,6 дБ, коэффициента шума - 11,6±2,6 дБ, развязка между трактами гетеродина и радиосигнала - не менее 24 дБ, а между линией ПЧ, линиями гетеродина и радиосигнала – не менее 50 дБ.

Практическая значимость. Разработанный балансный смеситель D-диапазона может быть востребован в области радиолокации, радионавигации, радиосвязи, КВЧ-материаловедения, а также в качестве отдельных узлов приемопередающих устройств.

Билинский К.В., Кулешов Г.Е., Бадьин А.В., Дорожкин К.В. Разработка и исследование балансного смесителя D-диапазона // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 12. С. 41-52. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202412-04

1. Tao Y., Yang F., Tao Z., Chang L., Shu H., Jin M., Zhou Y., Ge Z., Wang X. Fully On‐Chip Microwave Photonic Instantaneous Frequency Measurement System // Laser Photon- Rev. 2022. V. 16. № 11. P. 1–10.
2. Pietrenko-Dabrowska A., Koziel S., Mahrokh M. Optimization-Based High-Frequency Circuit Miniaturization through Implicit and Explicit Constraint Handling: Recent Advances // Energies. 2022. V. 15. № 19. P. 1–28.
3. Wagih M., Balocchi L., Benassi F., Carvalho N.B., Chiao J.-C., Correia R., Costanzo A., Cui Y., Georgiadou D., Gouveia C., et al. Microwave-Enabled Wearables: Underpinning Technologies, Integration Platforms, and Next-Generation Roadmap // IEEE J. Microwaves. 2023. V. 3. № 1. P. 193–226.
4. Kang G., Lee Y., Kim J., Yang D., Nam H., Kim S., Baek S., Yoon H., Lee J., Kim T., Kim Y. Frequency comb measurements for 6G terahertz nano/microphotonics and metamaterials // Nanophotonics. 2024. V. 13. № 7. Р. 983–1003.
5. Андрианов М.Н., Костенко В.И. Эффективность связи в канале миллиметрового диапазона на линии передачи данных «космический аппарат – наземная станция слежения» // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2023. № 4. С. 12–19.
6. Batra A., Barowski J., Damyanov D., Wiemeler M., Rolfes I., Schultze T., Balzer J.C., Gohringer D., Kaiser T. Short-Range SAR Imaging from GHz to THz Waves // IEEE J. Microwaves. 2021. V. 1. № 2. P. 574–585.
7. Елисеев А.В., Истомина И.А., Митькин А.С., Рубайло Д.Э. Метод грубой оценки дальности до воздушного судна на основе измерений мощности и доплеровского сдвига частоты сигнала // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 3. С. 5−13. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202203-01.
8. Rivera-Lavado A., Ali M., Gallego-Cabo D., Garcia-Munoz L.-E., Lioubtchenko D.V., Carpintero G. Contactless RF Probe Interconnect Technology Enabling Broadband Testing to the Terahertz Range // IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 2022. V. 13. P. 34–43.
9. Бердюгин А.И., Бадьин А.В., Гурский Р.П., Трофимов Е.А., Кулешов Г.Е. Терагерцевый сканирующий рефлектометр для визу-ализации строения полимерных конструкций в аддитивном производстве // Ural Radio Engineering Journal. 2021. T. 5.
   № 3. C. 207–224.
10. Choudhary A., Pal S., Sarkhel G. Broadband millimeter-wave absorbers: a review // International Journal of Microwave and Wireless Technologies. 2023. V. 15. P. 347–363.
11. Пак А.А., Куттыбаева А., Изимбетова А., Смайлов Н. Анализ радиоканалов миллиметрового диапазона 5 G // German International Journal of Modern Science. 2021. №9. C. 44–49.
12. Гусинский A.В., Касперович M.M., Богуш В.A. Повышение точности и метрологическое обеспечение измерителей мощности в диапазоне частот от 37,5 до 178,6 ГГц // Доклады БГУИР. 2021. Т. 19. № 3. С. 81–88.
13. Осадчий Е.Н. Проектирование и исследование микроволнового балансного смесителя на комбинациях линий передачи // Инженерный вестник Дона. 2020. № 12. С. 1–9.
14. Citron N., Holdengreber E., Sorkin O., Schacham S.E., Farber E. High-Performance RF Balanced Microstrip Mixer Configuration for Cryogenic and Room Temperatures // Electronics. 2022. V. 11. P. 102.
15. Cherkasov K.V., Meshkov S.A., Makeev M.O., et al. Design and Technological Optimization of Electrical Parameters of the Wideband Balanced Microwave Frequency Mixer Based on Resonant-Tunneling Diodes // J. Commun. Technol. Electron. 2022. V. 67. P. 670–674.
16. Красюк В.Н., Платонов О.Ю., Мельникова А.Ю. Особенности распространения радиоволн миллиметрового диапазона, перпективы их использования в современных радиотехнических системах // Информационно-управляющие системы. 2003. № 4. С. 33–38.
17. Стриха В.И., Бузанева Е.В, Радзиевский И.А. Полупроводниковые приборы с барьером Шоттки. М.: Советское радио. 1974. 248 с.
18. Божков В.Г., Бекезина Т.П., Бурмистрова В.А. Диоды с барьером Шоттки на основе термостойких контактов Ir-GaAs и Pt/Ir-GaAs, созданных электрохимическим осаждением // Доклады ТУСУРа. 2022. Т. 25. № 1. С. 48–52.
19. Торхов Н.А., Бабак Л.И., Коколов А.А. Применение диодов Шоттки в терагерцевом частотном диапазоне // Физика и техника полупроводников. 2019. Т. 53. № 12. С. 1696–1707.
20. Генератор сигналов высокочастотный Г4-161М: формуляр. Ростов-на-Дону: ООО «НПП «Элмика». 2015. 17 с.
21. Аттенюатор волноводный поляризационный АП-19: техническое описание и инструкция по эксплуатации. Ростов-на-Дону: ООО «НПП «Элмика». 2015. 28 с.
22. Калориметрический измеритель мощности М1-25М/02: техническое описание и инструкция по эксплуатации. Ростов-на-Дону: ООО «НПП «Элмика». 2014. 40 с.
23. 1465A/B/C/D/F/H/L Signal Generators. URL: https://www.emctestlab.ru/upload/iblock/dcd/434iv820wgia6wr88we6dz0ojpmu5i7a.pdf дата обращения: 12.05.2024).
24. Модуль умножения частоты Ceyear 82406B. URL:https://propribory.ru/product/135549 (дата обращения: 12.05.2024).
25. Анализатор сигналов cерии PXA N9030A: технические данные. USA. California, Santa-Clara. 2009. 21 c.
26. Измеритель коэффициента шума X5M-18: руководство по эксплуатации, работа с измерителем. Томск: ЗАО «НПФ «МИКРАН» 2010. 72 с.
27. Генераторы шумового сигнала ISSN серии: техническое описание и инструкция по эксплуатации. СПб: ЗАО «ДОК». 2010. 6 с.
28. Панорамный измеритель КСВН и ослабления Р2-123М: техническое описание и инструкция по эксплуатации. Ростов-на-Дону: ООО «НПП «Элмика». 2015. 77 с.
29. Fundamental Mixer (FM) Operational Manual: Addendum. Virginia Diodes, Inc. 2020. 8 р.