Свч приемный модуль

 

Использование: приемные преобразовательные устройства дальней космической связи. Сущность изобретения: модуль выполнен в единой конструкции с коническим рупором с внутренней импедансной поверхностью , служащим облучателем параболической антенны и одновременно осуществляющим эффективный переход на входную МПЛ. Выполнение всех4 активных элементов на единой оксидированной подложке с толщиной окисла 0.15 ... 0,2 мм исключает возникновение неоднородностей при стыковке каскадов, поперечные резонансы и высшие типы волн. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s3)s Н 04 В 1/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4948046/09 (22) 24.06;91 (46) 23;04.93. Бюл. М 15 (71) Минский радиотехнический институт (72) B.Â.Ìóðàâüåâ, А.А,Тамело, А,В.Коровенков и Г.А.Годун (56) Патент Франции N . 2473808, кл, Н 03 D

7/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ь 262107, кл. Н 03 D 7/20, 1989.

Заявка Японии М 1-206732, кл. Н 04 В

1/08, 1989. (54) СВЧ ПРИЕМНЫЙ МОДУЛЬ, Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам СВЧ-техники, может быть использовано в приемных преобразовательных устройствах радиорелейных етанций, приемной аппаратуре дальней космической связи, приемных устройствах

РЛС.

Целью изобретения является увеличение коэффициента усиления СВЧ приемного модуля за счет изменения конструкций конического рупора, волноводно-микрополоскового перехода, выполнения входного усилителя, смесителя, гетеродина и УПЧ и размещения цепей питания на МПЛ, имеющей единое оксидированное металлическое основание, где тонкий слой окисла является диэлектрической подложкой.

На фиг. 1, 2 показаны виды СВЧ и риемного модуля с обеих сторон единого металлического основания; на фиг. 3 — сечение устройства.

„„. Ж„„1811008 А1 (57) Использование: приемные преобразовательные устройства дальней космической связи. Сущность изобретения: модуль выполнен в единой конструкции с коническим рупором с внутренней импедансной поверхностью, служащим облучателем параболической антенны и одновременно осуществляющим эффективный переход на входную МПЛ. Выполнение всех активных элементов на единой оксидированной подложке с толщиной окисла 0,15 ... 0,2 мм исключает возникновение неоднородностей при стыковке каскадов, поперечные резонансы и высшие типы волн. 3 ил.

Конический рупор 1(фиг. 1) своей внутренней импедансной образующей поверхностью соединен с единым оксидированным металлическим основанием 5. Волноводно-микрополосковый переход представляет собой соосное соединение диэлектрического цилиндра 2, возбуждающего проводящего штыря 3 и входной МПЛ 6. Диэлектрические втулки 4 предназначены для крепления диэлектрического цилиндра 2 и возбуждающего проводящего штыря 3. Входной усилитель состоит из каскадов 13, 15, 17, показанных пунктирными линиями. Каждый каскад состоит из межкаскадных отрезков МПЛ с двумя четвертьволновыми ступенями 8 и 12, разомкнутых шлейфов 9 и 11, полевого транзистора 10, соединенного выводом затвора с межкаскадным отрезком МПЛ 8, а выводом стока — с межкаскадным отрезком МПЛ 12, причем вход каскада 13 явля1811008 ется входом входного усилителя, выход кас- тор 41, каскады 46, 48, 50 соединяются межкада 17 — выходом входного усилителя, кас- ду собой с помощью развязывающих конкады 13, 15 и 17 соединены между собой денсаторов 47, 49, а выход каскада 50 через соответственно накладочными конденсато- развязывающий конденсатор 51 соединяетрами 14, 16, а входная МПЛ 6 соединена с 5 ся с одним концом отрезка МПЛ.52, другой каскадом 13 накладочным конденсатором 7. конец которого соединен с центральным

Выход каскада соединен с отрезком МПЛ проводом коаксиального разъема 55, С от18, который через накладочный конденса- резком МПЛ 52 соединены линии питания тор 19 соединен с первым концом первого 53., к которым, в свою очередь, подключены отрезка МПЛ смесителя 20, второй конец "0 контактные площадки питания 54 со сквозкоторого соедйнен с первым выводом сме- ными отверстиями. Питание к транзистору сительного диода 21. Второй вывод послед- гетеродина подводится через контактные него соединен с вторым отрезком МПЛ площадки питания 34 и фильтр питания 33. смесителя 23, который, в свою очередь, че- Питание к транзисторам входного усилитерез кольцевой микрополосковый резонатор "5 .ля подводится через контактные площадки

30 со средним диаметром, кратным длине питания и фильтры питания, конструкция волны гетеродина, соединен с первым кон- которых аналогична конструкции элементов цом отрезка МПЛ гетеродина с двумя чет- 34 и 33, Разводка питания входного усиливертьволновыми ступенями 32, Второй теля, гетеродина и УПЧ не приведена. Устконец отрезка МПЛ соединен с выводом 20 ройство помещено в корпус 56 (фиг. 3), стока йолевого транзистора гетеродина 35, который крепится к коническому рупору 1 вывод затвора которого соединен с отрез- уголками 57, ком МПЛ с двумя четвертьволновыми ступе-... С помощью конического рупора с внутнями 36, нагруженным на согласованный ренней импедансной образующей поверхрезистор 38 и имеющим с обеих сторон 25 ностью 1, диэлектрического цилиндра 2 кольцевыемикрополосковыерезонаторы37 длиной (1,5;.. 2,0) il,,ãäå iL — длина волны, со средним диаметром, кратным длине вол- возбуждающего проводящего штыря 3 длины гетеродина. Перпендикулярно отрезку ной (0,4 ... 0,6) А осуществляется фокусиМПЛ гетеродина 32 подсоединен cornaco- ровка электромагнитной энергии; ванньгй резистор 31. Перпендикулярно вто- 30 отраженной от параболической антенны, и рому отрезку МПЛ смесителя 23 эффективное возбуждение входной МПЛ 6. подсоединен фильтр частоты гетеродина 29, Указанные размеры возбуждающего провочерез развязывающий конденсатор 28 под- дящего штыря 3 и диэлектрического цилин- ключенный к отрезку МПЛ 27, с которым . дра 2 определены экспериментально. соединена база биполярного транзистора.35 Входной сигнал усиливается во входном предварительного УПЧ 26, à его эмиттер усилителе, собранном на каскадах13;15, 17. соединен с отрезком МПЛ 25, достигающим Четвертьволновые ступени в межкаскадных края единого металлического основания 5. отрезках МПЛ 8 и 12 и разомкнутые шлейфы

Элемент22, подсоединенный к первому от- 9 и 11 выполняют роль элементов настройрезку МПЛ смесителя 20, необходим для 40 ки. Смеситель, включающийпервый отрезок заземления смесителя по постоянному току. МПЛ смесителя 20, смесительный диод 21, Контактные площадки 24 необходимы для второй отрезок МПЛ смесителя 23; с поподключения элементов выделения сигнала мощью сигнала гетеродина, собранного на промежуточной частоты. Отрезок МПЛ 25, полевом транзисторе 35; преобразует сигдостигающий края единого металлического 45 нал входной частоты в сигнал промежуточоснования5,через полукруглый вырез 39 в ной частоты, усиливаемый транзистором едином металлическом основании (см. фиг. предварительного УПЧ и каскадами УПЧ 46, 2) соединен с отрезком МПЛ 40, УПЧ состо- . 48, 50. Такое построение тракта усиления ит из каскадов 46, 48, 50, показанных.пунк- сигнала. промежуточной частоты обеспечитирными линиями. Каждый каскад состоит 50 вает компенсацию потерь в смесителе и усииз межкаскадных отрезков МПЛ 42, 45, би- ление сигнала доуровня, необходимого для полярного транзистора 44, база которого дальнейшего использования. Кольцевой соединена с межкаскадным отрезком МПЛ мйкрополосковый резонатор 30 выполняет

42, а коллектор — с межкаскадным отрезком роль развязки входного усилителя и гетероМПЛ 45, контактных площадок 43, необхо- 55 дина. Фильтр 29 предотвращает попадание. димых для подведения напряжений пита- сигнала гетеродина и входного сигнала на ния, причем вход каскада 46 является . вход УПЧ. Усиленный сигнал промежуточ входом УПЧ, а выход каскада 50 — выходом . ной частоты выводится через коаксиальный

УПЧ, Отрезок МПЛ 40 соединяется с входом разъем 55, Напряжение питания, необходикаскада 46 через развязы вающий конденса1811008

30 (1,3 ... 1,6) Л, нагруженного на согласованный резистор 38 и содержащего с обеих 35

50 мое для работы входного усилителя, УПЧ, гетеродина подается через коаксиальный разъем 55. Центральный провод коаксиального разъема 55 — положительный полюс источника питания, а корпус этого разьема — отрицательный полюс. Напряжение питания подводится к линиям питания 53 и далее к входному усилителю, гетеродину, УПЧ. Развязка постоянного и переменного сигналов осуществляется с помощью накладочных конденсаторов 7, 14, 16, 19 и разделительных конденсаторов 28, 41,47, 49, 51, Все устройство выполнено на МПЛ, имеющей единое металлическое основание, и помещено в корпус 56.

Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения питания на соответствующие выводы транзисторов, в них устанавливается такое распределение внутреннего Электрического поля, при котором транзисторы способны усиливать сигнал. С помощью межкаскадных отрезков

МПЛ с двумя четвертьволновыми ступенями 8, 12 и разомкнутых шлейфов 9 и 11 осуществляется согласование импедансами полевых транзисторов 10. Длина накладочных конденсаторов 7, 14, 16, 19, выполненных оксидированием на межкаскадных отрезках МПЛ, составляет il !2. Стабильные колебания гетеродина обеспечиваются за счет подключения к затвору гетеродинного транзистора 35 отрезка МПЛ с двумя четвертьволновыми ступенями 36 длиной сторон кольцевые микрополосковые резонаторы 37 с длиной среднего диаметра, кратной длине волны гетеродина. Длина отрезка МПЛ с двумя четвертьволновыми ступенями 36 определена экспериментально по минимальному значению частотных и амплитудных шумов. На смесительный диод с одной стороны подается сигнал гетеродина, а с другой стороны — усиленный входной сигнал. Сигнал промежуточной частоты усиливается в предварительном УПЧ и подводится к коэксиальному разъему 55.

Выполнение устройства на МПЛ, имеющей металлическое основание, исключает рассогласования, возникающие при стыковке

МПЛ, имеющих раздельные подложки; кроме того, соединение выводов истока и эмиттера с единым металлическим основанием снижает контактное сопротивление в местах разварки выводов транзисторов по сравнению с контактным сопротивлением при разварке выводов транзисторов через сквозные отверстия в диэлектрической под5

15 ложке. Все это позволяет достичь большой величины коэффициента усиления.

На разработанном образце устройства единое алюминиевое основание 5 оксидировалось с двух сторон с помощью электролитического анодирования до толщины 150 мкм. Затем выполнялась металлизация, включающая осаждение подслоев ванадия, меди и никеля, Наконец наносилась топология МПЛ. Конический рупор 1, возбуждающий проводящий штырь 3 . и диэлектрический цилиндр 2 выполнены с помощью токарной обработки из дюралюминия и фторопласта соответственно. Монтаж кристаллов транзисторов марки 015, кристаллов биполярных транзисторов и

УПЧ марки 2Т3132А-2, бескорпусной мезаструктуры гетеродина типа ЗП326 и смесительного диода выполнялся с помощью разварки выводов расщепленным электродом, В местах соединения выводов истока и эмиттера соответствующих транзисторов с металлическим основанием с помощью лазера был удален слой окисла, осажден слой никеля, а затем рэзварены выводы. Корпус устройства выполнен из дюралюминия фрезерной обработкой, Для проведения испытаний образцов устройства была собрана следующая схема.

На излучающем пункте генератор СВЧсигнала через прецизионный аттенюатор соединялся с измерительным широкодиапазонным рупором. В приемном пункте, находящемся на расстоянии от излучающего пункта, превышающем 10 Л, в помещении, содержащем поглощающие модули для устранения отраженных сигналов, в фокусе параболической антенны диаметром 1,5 м с помощью соответствующего устройства крепления размещался СВЧ приемный модуль. Выход СВЧ приемного модуля подключался к входу измерительного приемника, с помощью которого фиксировался выходной сигнал, С помощью такой измерительной системы возможно сравнить СВЧ приемные модули при построении нэ отдельных подложках с разработанным

СВЧ приемным модулем и измерить усиление модуля при работе его в измерительном тракте.

Экспериментальные исследования показали, что усиление предлагаемого СВЧ приемного модуля в 1,06 ... 1,2 раза выше по сравнению с прототипом. Конструктивное выполнение устройства также обусловило снижение чувствительности к внешним дестабилизирующим факторам.

Формула изобретения

СВЧ приемный модуль, содержащий конический рупор, ортогональный волновод1811008 но-микрополосковый переход на входную микрополосковую линию, которая выполнена на первой диэлектрической подложке, размещенной на одной стороне несущей пластины корпуса, и подсоединена к затвору транзистора первого каскада, сток которого соединен через согласующую межкаскадную цепь с затвором транзистора последующего каскада входного усилителя, подключенного к смесителю, связанному с источником напряжения гетеродина, а транзисторы второго и последующих усилительных каскадов промежуточной частоты установлены на второй диэлектрической подложке, расположенной на другой стороне несущей пластины корпуса, цепи питания, отличающийся тем. что, с целью увеличения коэффициента усиления, конический рупор выполнен с внутренней импедансной образующей поверхностью и

l на его оси установлены введенные соосно соединенные возбуждающий проводящий штырь дл иной (0,4-0,6) il, где iL — длина волны, подключенный к входной микропо5 ласковой линии, и диэлектрический цилиндр длиной (1.5-2,0) il согласующие межкаскадные цепи выполнены накладного типа с двумя четвертьволновыми ступенями с разомкнутыми шлейфами, а транзистор

10 первого каскада усилителя промежуточной частоты размещен на первой диэлектрической подложке и подключен перпендикулярно полоску входной микрополосковой линии передачи, при этом истокитранзисто15 ров входного усилителя и эмиттеры транзисторов усилителя промежуточной частоты соединены с корпусом, с которым соединена внутренняя импедансная образующая поверхность конического рупора, 20

1811008

Составитель В. Муравьев

Редактор С, Кулакова . Техред М.Моргентал Корректор С. Шекмар

Заказ 1452 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101