Потужні низьковольтні НВЧ транзистори для рухомих засобів зв'язку. Довідкові дані

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Довідкові матеріали

 Коментарі до статті

Журнал "Радіо" постійно інформує своїх читачів про нові розробки Воронезького НДІ електронної техніки в галузі створення потужних НВЧ транзисторів для різних сфер застосування [1-3]. У цій статті ми знайомимо фахівців та радіоаматорів з останніми розробками групи НВЧ транзисторів КТ8197, КТ9189, КТ9192, 2Т9188А, КТ9109А, КТ9193 для рухомих засобів зв'язку з вихідною потужністю від 0,5 до 20 Вт в діапазоні. Посилення вимог до функціональних та експлуатаційних параметрів сучасної апаратури засобів зв'язку пред'являє відповідно і вищі вимоги до енергетичних параметрів потужних НВЧ транзисторів, їх надійності, а також до конструктивного виконання приладів.

Перш за все необхідно мати на увазі, що радіостанції, що возяться і носяться, живляться безпосередньо від первинних джерел. Для цієї мети використовують хімічні джерела струму (малогабаритні батареї елементів або акумуляторів) з напругою, як правило, від 5 до 15 В. Знижена напруга живлення накладає обмеження на потужнісні та підсилювальні властивості генераторного транзистора. Разом з тим потужні низьковольтні НВЧ транзистори повинні володіти високими енергетичними параметрами (такими як коефіцієнт посилення за потужністю КуР і коефіцієнт корисної дії колекторного ланцюга ηК) у всьому робочому частотному діапазоні.

Враховуючи той факт, що вихідна потужність генераторного транзистора пропорційна квадрату напруги основної гармоніки на колекторі, ефект зниження рівня його вихідної потужності зі зменшенням колекторної напруги живлення може бути конструктивним шляхом скомпенсований відповідним збільшенням амплітуди струму корисного сигналу. Тому при проектуванні низьковольтних транзисторів у поєднанні з рішенням комплексу конструкторсько-технологічних завдань повинні бути оптимально вирішені питання, пов'язані одночасно з проблемою зменшення напруги насичення колектор-емітер та збільшення щільності критичного струму колектора.

Робота низьковольтних транзисторів у режимі з більш високими щільностями струму порівняно із звичайними генераторними транзисторами (призначеними для використання при Uпіт=28 В і вище) погіршує проблему забезпечення довготривалої надійності через необхідність пригнічення більш інтенсивного прояву деградаційних механізмів у струмопровідних елементах та контактних шарах транзисторної структури. З цією метою в розроблених НВЧ низьковольтних транзисторах застосовано багатошарову високонадійну систему металізації на основі золота.

Транзистори, що розглядаються в цій статті, спроектовані з урахуванням їх основного застосування в підсилювачах потужності в режимі класу С при включенні за схемою із загальним емітером. Разом з тим допустима їх робота в режимі класів А, В і АВ під напругою, відмінною від номінального значення, за умови, що робоча точка знаходиться в межах області безпечної роботи і вжиті заходи, що не допускають входу в режим автогенерації.

Транзистори працездатні і за значення Uпит менш номінального. Але в цьому випадку значення електричних параметрів можуть відрізнятись від паспортних. Допускається робота транзисторів з струмовим навантаженням, що відповідає значенню IК max, якщо максимально допустима середня потужність колектора, що розсіюється, в безперервному динамічному режимі РК.ср max не перевищує граничного значення.

Завдяки тому, що кристали транзисторних структур приладів, що розглядаються, виготовлені за базовою технологією і мають загальні конструктивнотехнологічні ознаки, у всіх транзисторів однаковий рівень пробивної напруги. Відповідно до ТУ на прилади область їх застосування обмежена значенням максимально допустимої постійної напруги між емітером і базою UЕБmax < 3 В та максимально допустимої постійної напруги між колектором та емітером UКЕ max < 36 В. При цьому зазначені значення пробивної напруги справедливі для всього інтервалу робочої температури довкілля.

Основною концептуальною ідеєю, що дозволила зробити ще один крок у галузі створення потужних низьковольтних транзисторів у мініатюрному виконанні, стала розробка нових оригінальних конструктивно-технологічних рішень при створенні безкорпусних серій транзисторів КТ8197, КТ9189, КТ9192. Сутність ідеї полягає у створенні конструкції транзистора на основі керамічного кристалотримача з окису берилію та стрічкових металізованих висновків на гнучкому носії - поліімідній плівці.

Стрічковий носій зі спеціальним фотолітографічним малюнком у вигляді вивідної рамки служить єдиним провідним елементом, на якому одночасно формують контакт до багатокористувальної транзисторної структури і зовнішні висновки приладу. Усі елементи внутрішньої стрічкової арматури герметизують компаундом. Розміри основи металізованого керамічного утримувача - 2,5x2,5 мм. Монтажна поверхня кристалотримача та висновки покриті шаром золота. Вигляд та габарити транзистора представлені на рис. 1,а. Для порівняння зауважимо, що найбільш мініатюрні закордонні транзистори в металокерамічному корпусі (наприклад, CASE 249-05 фірми Motorola) мають круглу керамічну основу діаметром 7 мм.

Конструктивне виконання транзисторів серій КТ8197, КТ9189, КТ9192 передбачає їхнє встановлення на друковану плату методом поверхневого монтажу. Відповідно до рекомендацій щодо застосування цих транзисторів паяння зовнішніх висновків необхідно проводити при температурі 125...180°С протягом не більше 5 с.

Завдяки реалізації запасів за електричними та теплофізичними параметрами вдалося суттєво розширити область споживчих функцій безкорпусних НВЧ транзисторів. Зокрема, для транзисторів серії КТ8197 з номінальним значенням напруги Uпіт=7,5 В і серій КТ9189, КТ9192 (12,5 В) межа області безпечної роботи в динамічному режимі розширена до Uпіт max=15 В. Збільшення напруги живлення щодо номінального значення дозволяє підняти рівень вихідної потужності портативного передавача та відповідно збільшити дальність радіозв'язку. Транзистори здатні працювати без зниження потужності, що розсіюється, в безперервному динамічному режимі у всьому робочому температурному інтервалі.

У цілому нині, розробки цих транзисторів принципово, було вирішено питання як мініатюризації, а й зниження вартості. В результаті транзистори виявилися приблизно в п'ять разів дешевшими за зарубіжні аналогічного класу в металокерамічному корпусі. Розроблені мініатюрні НВЧ транзистори можуть знайти найширше застосування як із традиційному використанні як дискретних компонентів, і у складі гібридних мікросхемних підсилювачів ВЧ потужності. Очевидно, що найбільш ефективно їх застосування в портативних радіостанціях, що носяться.

Вихідні щаблі мобільних передавачів зазвичай живлять безпосередньо від автомобільної акумуляторної батареї. Транзистори для вихідних ступенів розраховані на номінальну напругу живлення Uпіт = 12,5 В. Параметричні ряди транзистори для кожного зв'язкового діапазону побудовані з урахуванням забезпечення дозволеного максимального рівня вихідної потужності для передавачів Рвых = 20 Вт [4]. Розробка потужних низьковольтних НВЧ транзисторів (з Рвых>10 Вт) пов'язана з складнішими конструкторськими завданнями. Додатково тут виникають проблеми складання динамічної потужності та відведення тепла від великих кристалів НВЧ структур.

Топологія кристала потужних транзисторів має дуже розвинену емітерну структуру, що характеризується малим імпедансом. Для забезпечення необхідної частотної смуги, спрощення узгодження та підвищення коефіцієнта посилення потужності в транзистори вбудовують LC-ланцюг внутрішнього узгодження по входу. Конструктивно LC-ланцюг виконана у вигляді мікроскладання на основі МДП-конденсатора та системи дротяних висновків, що виконують роль індуктивних елементів.

У розвиток потужності ряду раніше розроблених транзисторів серії 2Т9175 для застосування в УКХ діапазоні [2] створені транзистори 2Т9188А (Рвих = 10 Вт) і КТ9190А (20 Вт). Для діапазону ДМВ розроблені транзистори КТ9193А (Рвих = 10 Вт) та КТ9193Б (20 Вт). Транзистори виконані стандартному корпусі КТ-83 (див. рис. 1,б).

Використання цього металокерамічного корпусу свого часу дозволило створити високонадійні транзистори подвійного призначення для РЕА з підвищеними вимогами до зовнішніх факторів та з можливістю експлуатації у жорстких кліматичних умовах. З метою забезпечення гарантованої надійності при температурі корпусу від +60°С стосовно транзисторів з вихідною потужністю Рвых=10 Вт, а з Рвых=20 Вт - від +40 до +125°С максимально допустиму середню потужність, що розсіюється, в безперервному динамічному режимі необхідно лінійно зменшувати відповідно до формули РК.ср max=(200-Ткорп)/RТ.п-к (де Ткорп - температура корпусу, °С; RТ.п-к - тепловий опір переходу-перехід-корпус, °С/Вт).

Нині у Росії створюється федеральна мережу радіозв'язку за стандартом NМT-450i (на частоті 450 МГц). Розроблена серія приладів КТ9189, 2Т9175, 2Т9188А, КТ9190А може практично повністю покрити потребу в секторі ринку апаратури, що розглядається, на вітчизняній транзисторній елементній базі.

Крім цього, вже починаючи з 1995 р. в Росії розгортаються федеральна мережа стільникової системи рухомого абонентного зв'язку в рамках стандарту GSM (900 МГц) та стільникова система для регіонального зв'язку за американським стандартом AMPS (800 МГц). Для створення зазначених стільникових систем радіозв'язку ДМВ можуть бути використані малогабаритні транзистори серії КТ9192 з вихідною потужністю 0,5 і 2 Вт, а також серії КТ9193 з вихідною потужністю 10 і 20 Вт.

Розв'язання задачі мініатюризації апаратури і, відповідно, її елементної бази торкнулося не тільки портативних радіопередавачів, що носяться. У ряді випадків і для апаратури радіозв'язку, що возиться, а також апаратури спеціального призначення виникає потреба в зменшенні масо-габаритних показників потужних НВЧ низьковольтних транзисторів.

Для цих цілей розроблена модифікована безфланцева конструкція корпусу на базі КТ-83 (рис. 1, в), в якому випускають транзистори 2Т9175А-4-2Т9175В-4, 2Т9188А-4, КТ9190А-4, КТ9193А-4, КТ9193А-4 За електричними характеристиками вони аналогічні відповідним транзисторам стандартного конструктивного виконання. Ці транзистори монтують низькотемпературною пайкою кристалотримача безпосередньо до тепловідведення. Температура корпусу в процесі паяння не повинна перевищувати +150°С, а сумарний час нагрівання та паяння – 2 хв.

Основні технічні характеристики транзисторів, що розглядаються, представлені в табл. 1. Коефіцієнт корисної дії ланцюга колектора всіх транзисторів – 55%. Значення максимально допустимого постійного струму колектора відповідають усьому інтервалу робочої температури.

Таблиця 1

На рис. 2а зображена повна схема транзисторів 2Т9188А, КТ9190А, а на рис. 2,б - транзисторів серій КТ8197, КТ9189, КТ9192, 2Т9175 (l - відстань від межі паяння до клейового шва герметизуючої кришки або герметизуючого покриття кристалотримача. Це відстань регламентовано в рекомендаціях ів транзисторів). Параметри реактивних елементів, показаних на схемах, наведено в табл. 2. Ці параметри необхідні для розрахунку узгоджувальних ланцюгів підсилювального тракту пристроїв, що розробляються.

Розробка нової транзисторної елементної бази відкриває широку перспективу як створення сучасної професійної комерційної, а також аматорської апаратури радіозв'язку, так і вдосконалення вже розробленої з метою покращення її електричних параметрів, зниження маси, габаритів та вартості.

Таблиця 2

література

1. Асесоров У., Кожевников У., Косой А. Науковий пошук російських інженерів. Тенденція розвитку потужних НВЧ транзисторів. – Радіо, 1994, № 6, с. 2, 3.
2. Асесоров Ст, Кожевніков Ст, Косий А. Нові транзистори НВЧ. – Радіо, 1996, № 5, с. 57, 58.
3. Асесоров Ст, Асесоров А., Кожевніков Ст, Матвєєв С. Лінійні НВЧ транзистори для підсилювачів потужності. – Радіо, 1998, № 3, с. 49-51.
4. Радіостанції з кутовою модуляцією сухопутної рухомої служби. ГОСТ 12252-86 (СТ РЕВ 4280-83).

Автори: В.Кожевніков, В.Асесоров, О.Асесоров, В.Дикарев, м. Воронеж

Дивіться інші статті розділу Довідкові матеріали.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Створено найбільшу віртуальну модель Всесвіту 04.08.2017 Команда китайських дослідників вирішила протестувати найшвидший суперкомп'ютер у світі, використавши його для створення найбільшої віртуальної моделі Всесвіту. Вони назвали це "розминкою" для машини під назвою Sunway TaihuLight, яка обробляла дані для симуляції за допомогою 10 мільйонів процесорних ядер. Стверджується, що Всесвіт китайських учених у п'ять разів більший за той, який у червні створили астрофізики з Цюріхського університету. Щоправда, швейцарська симуляція пропрацювала 80 годин, а китайська – лише одну годину. Такі симуляції допомагають астрономам шукати найбільш привабливі для дослідження регіони космосу і проливають світло на загадкові його компоненти - наприклад, темну матерію та темну енергію. Китайці, зокрема, відтворили на суперкомп'ютері зародження та десятки мільйонів років розвитку Всесвіту. На жаль, невдовзі їм довелося зупинитися: керівник команди Гао Лян (Gao Liang) сказав, що в той день Sunway TaihuLight на черзі були завдання інших клієнтів. Китайські суперкомп'ютери часто мають серйозні недоліки і рідко працюють на повну потужність. Вчені, ймовірно, знайшли спосіб максимізувати потужність Sunway TaihuLight, оскільки машина досягла ліміту без будь-яких поломок. Тепер Гао сподівається запустити симуляцію, яка починається із зародження Всесвіту і закінчується поточною ерою – тобто тривалістю приблизно 13,8 мільярда років. Але спочатку йому доведеться дочекатися появи нового суперкомп'ютера, який має стати в 10 разів потужнішим за свого попередника і заробити в 2019 році.

Інші цікаві новини:

▪ ATSAMR34/35 - радіо LoRa плюс мікроконтролер Cortex-M0+ для інтернету речей

▪ Хромбук Samsung Galaxy Chromebook 2

▪ Lenovo – найбільший виробник ноутбуків

▪ Озоновий шар відновлюється

▪ Літак, здатний їздити дорогами

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Світлодіоди. Добірка статей

▪ стаття Імпеллер. Поради моделісту

▪ стаття Де вітер найсильніше? Детальна відповідь

▪ стаття Правила безпеки (ПБ, РД, ВРД). Довідник

▪ стаття Цифровий магнітофон. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Проходить монета. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024