Tranzistoare domestice cu microunde de putere mică. Tranzistoare cu microunde puternice de joasă tensiune pentru comunicații mobile. Date de referință

Tranzistorii cu microunde sunt utilizați în multe domenii ale activității umane: emițătoare de televiziune și radio, repetoare, radare în scopuri civile și militare, stații de bază ale sistemului de comunicații celulare, avionică etc.

În ultimii ani, a existat o tendință notabilă de tranziție de la tehnologia bipolară pentru producția de tranzistori cu microunde la tehnologiile VDMOS (semiconductori cu oxid de metal cu difuzie verticală) și LDMOS (semiconductori cu oxid de metal cu difuzie laterală). Cea mai avansată tehnologie LDMOS are cele mai bune caracteristici, cum ar fi liniaritatea, câștigul, condițiile termice, rezistența la nepotrivire, eficiența ridicată, marja de disipare a puterii, fiabilitatea. Tranzistoarele produse de Philips au o repetabilitate excepțional de mare de la lot la lot, iar Philips este mândru de acest lucru. Când înlocuiți tranzistoarele defectuoase, nu trebuie să vă faceți griji cu privire la configurarea echipamentului din nou, deoarece toți parametrii tranzistorilor sunt absolut identici. Niciunul dintre concurenții Philips nu se poate lăuda cu asta.

Toate noile dezvoltări Philips se bazează pe noua tehnologie modernă LDMOS.

Tranzistoare pentru stații de bază comunicatii celulare

Pe lângă tranzistoarele ambalate în carcase, Philips produce module integrate.

Tabelul 4. Principalele module integrate

Tip	Put, W	Tehnologie	Frecvență	Zona de aplicare
BGY916	19	BIPOLAR	900 MHz	GSM
BGY916/5	19	BIPOLAR	900 MHz	GSM
BGY925	23	BIPOLAR	900 MHz	GSM
BGY925/5	23	BIPOLAR	900 MHz	GSM
BGY2016	19	BIPOLAR	1800-2000 MHz	GSM
BGF802-20	4	LDMOS	900-900 MHz	CDMA
BGF 844	20	LDMOS	800-900 MHz	GSM/EDGE (SUA)
BGF944	20	LDMOS	900-1000 MHz	GSM/EDGE (EUROPA)
BGF1801-10	10	LDMOS	1800-1900 MHz	GSM/EDGE (EUROPA)
BGF1901-10	10	LDMOS	1900-2000 MHz	GSM/EDGE (SUA)

Caracteristici distinctive ale modulelor integrate:

• Tehnologia LDMOS (lidura direct la radiator, liniaritate, câștig mai mare), o distorsiune redusă,
• mai puțină încălzire a semiconductorului datorită utilizării unei flanșe de cupru, o compensare integrată pentru compensarea temperaturii,
• intrări/ieșiri 50 ohmi,
• câștig liniar,
• suport pentru multe standarde (EDGE, CDMA).

BGF0810-90

• putere de iesire: 40 W,
• câștig: 16 dB,
• Eficiență: 37%,

BLF1820-90

• putere de iesire: 40 W,
• câștig: 12 dB,
• Eficiență: 32%,
• atenuarea puterii canalului adiacent ACPR: -60 dB,
• Amplitudinea vectorului de eroare EVM: 2%.

Tranzistoare pentru posturi de emisie

În ultimii 25 de ani, Philips și-a menținut liderul în acest domeniu. Utilizarea celor mai recente progrese în tehnologia LDMOS (seria BLF1xx, BLF2xx, BLF3xx, BLF4xx, BLF5xx) ne permite să ne consolidăm constant poziția pe piață. Un exemplu este succesul imens al tranzistorului BLF861 pentru transmițătoarele TV. Spre deosebire de tranzistoarele concurenților, BLF861 s-a dovedit a fi un element extrem de fiabil și extrem de stabil, protejat de defecțiuni atunci când antena este deconectată. Niciunul dintre concurenți nu s-a putut apropia de caracteristicile de stabilitate ale BLF861. Principalele domenii de aplicare ale unor astfel de tranzistoare pot fi denumite: emițătoare pentru frecvențe de la HF până la 800 MHz, stații radio private PMR (TETRA), transmițătoare VHF pentru scopuri civile și militare.

Tabelul 5. Tranzistoare în bandă L și S pentru radare

	Tip	F, GHz	Vcc,B	Tp, μs	Coeff. umplere, %	Putere, W	Eficienţă,%	Câștig, dB
Banda L	RZ1214B35Y	1,2-1,4	50	150	5	>35	>30	>7
	RZ1214B65Y	1,2-1,4	50	150	5	>70	>35	>7
	RX1214B130Y	1,2-1,4	50	150	5	>130	>35	>7
	RX1214B170W	1,2-1,4	42	500	10	>170	>40	>6
	RX1214B300Y	1,2-1,4	50	150	5	>250	>35	>7
	RX1214B350Y	1,2-1,4	50	130	6	>280	>40	>7
	Bill 21435	1,2-1,4	36	100	10	>35	45	>13
	BLL1214-250	1,2-1,4	36	100	10	>250	45	>13
Banda S	BLS2731-10	2,7-3,1	40	100	10	>10	45	9
	BLS2731-20	2,7-3,1	40	100	10	>20	40	8
	BLS2731-50	2,7-3,1	40	100	10	>50	40	9
	BLS2731-110	2,7-3,1	40	100	10	>110	40	7,5
Banda S superioară	BLS3135-10	3,1-3,5	40	100	10	>10	40	9
	BLS3135-20	3,1-3,5	40	100	10	>20	40	8
	BLS3135-50	3,1-3,5	40	100	10	>50	40	8
	BLS3135-65	3,1-3,5	40	100	10	>65	40	>7

Tabelul 6. Tranzistoare aviatice

	Tip	F,GHz	Vcc,B	Tp, μs	Coeff. umplere, %	Putere, W	Eficienţă,%	Câștig, dB
BIPOLAR	MZ0912B50Y	0,96-1,215	50	10	10	>50	>42	>7
	MX0912B100Y	0,96-1,215	50	10	10	>100	>42	>7
	MX0912B251Y	0,96-1,215	50	10	10	>235	>42	>7
	MX0912B351Y	0,96-1,215	42	10	10	>325	>40	>7
LDMOS			Vds
	BLA1011-200	1,03-1,09	36	50	1	>200	50	15
	BLA1011-10	1,03-1,09	36	50	1	>10	40	16
	BLA1011-2	1,03-1,09	36	50	1	>2	-	18

Caracteristicile de bază ale tranzistorului BLF861A

• tranzistor push-pull (amplificator push-pull),
• putere de ieșire mai mare de 150 W,
• câștig mai mult de 13 dB,
• Eficiență peste 50%,
• acoperă banda de la 470 la 860 MHz (benzile IV și V),
• este standardul industrial în transmițătoarele TV astăzi.

Model nou de tranzistor BLF647

• dezvoltat pe baza BLF861A,
• câștig mare 16 dB la 600 MHz,
• putere de ieșire de până la 150 W,
• acoperă banda de la 1,5 la 800 MHz,
• fiabil, rezistent la nepotrivire,
• rezistent la deconectarea antenei,
• are o rezistență încorporată care permite funcționarea la frecvențe HF și VHF,
• Tranzistor push-pull (amplificator push-pull).

tranzistor BLF872

• este dezvoltat ca un înlocuitor mai puternic pentru BLF861A,
• începerea producției trimestrul I 2004,
• putere de ieșire de până la 250 W,
• cel mai fiabil tranzistor în ceea ce privește rezistența la nepotrivire,
• menține liniaritatea,
• menține fiabilitatea,
• deplasarea curentă Idq mai mică de 10% timp de 20 de ani,
• câștig mai mult de 14 dB,
• acoperă banda de la 470 la 860 MHz.

Tranzistoare pentru radar și avionică

Noile tranzistoare Philips pentru radar și avionică sunt, de asemenea, fabricate folosind tehnologia de ultimă oră LDMOS. Cristalele realizate folosind tehnologia LDMOS se încălzesc mai puțin, sunt mai fiabile, au câștig mai mare și nu necesită un izolator între substrat și radiator. În consecință, pentru a obține aceleași caracteristici, sunt necesari mai puțini tranzistori, ceea ce crește și mai mult fiabilitatea și reduce costul produsului.

Noi evoluții:

BLA0912-250

• banda de la 960 la 1250 MHz (toate frecvențele avionice principale),
• câștig mare de până la 13 dB,
• fiabilitate, rezistență la nepotrivirea fazelor 5:1,
• liniaritate,
• mostrele vor fi disponibile din iunie 2003.

BLS2934-100

• banda de la 2,9 la 3,4 GHz (toate frecvențele avionice principale),
• utilizarea unei carcase standard neermetice,
• mostrele vor fi disponibile până la sfârșitul anului 2003.

Pentru a rezuma, putem spune cu încredere că Philips ține pasul cu vremurile și oferă tranzistoare care permit crearea de noi dispozitive care au caracteristici mai avansate: dimensiuni mai mici, putere de ieșire mai mare, componente mai puține și preț mai mic al produsului final.

tranzistor

Parametru

n-p-n

Ikbo la Ukb mA/V

Iebo la Ueb mA/V

unități h21e

Frp MHz

SK pf

t la ps

Ukb max V

Uke max V

Ueb max V

Eu max A

eu la imp A

Ib max A

P max W

RT max W

2Т606А

1/65

0,1/4

3,5

0,01

0,4

0,8

0,1

0,8

2,5

KT606A

1,5/65

0,3/4

0.012

0,4

0,8

0,1

0,8

2,5

KT606B

1,5/65

0,3/4

0,012

0,4

0,8

0,1

0,6

2,0

2Т607А-4

N / A

N / A

0,125

N / A

N / A

0,3

1,0

KT607A-4

N / A

N / A

0,15

N / A

N / A

0.9

1.5

KT607B-4

N / A

N / A

4,5

0,15

N / A

N / A

0,8

1,5

2T610A

0,5/20

0,1/4

50-250

4,1

0,3

N / A

N / A

1,5

N / A

2T610B

0,5/20

0,1/4

20-250

4,1

0,3

N / A

N / A

1,5

N / A

KT610A

0,5/20

0,1/4

50-300

4,1

0,3

N / A

N / A

1,5

N / A

KT610B

0,5/20

0,1/4

50-300

4,1

0,3

N / A

N / A

1,5

N / A

2Т633А

0,003/30

0,003/4

40-140

3,3

N / A

4,5

0,2

0,5

0,12

0,36

1,2

KT633B

0,01/30

0,01/4

20-160

3,3

N / A

4,5

0,2

0,5

0,12

0,36

1,2

2Т634А

1/30

0,2/3

N / A

3,5

0,15

0,25

0,07

0,96

1.8

KT634B

2/30

0,4/3

N / A

3,5

0,15

0,25

0,07

0,96

1,8

2Т637А

0,1/30

0,2/2,5

30-140

2,5

0,2

0,3

0,1

1,5

N / A

KT637A

0,1/30

0,2/2,5

30-140

2,5

0,2

0,3

0,1

1,5

N / A

KT637B

2/30

0,2/2,5

30-140

2,5

0,2

0,3

0,1

1,5

N / A

2Т640А

0,5/25

0,1/3

min 15

1,3

0,6

0,06

N / A

N / A

0,6

N / A

KT640A

0,5/25

0,1/3

min 15

1,3

0,6

0,06

N / A

N / A

0,6

N / A

KT640B

0,5/25

0,1/3

min 15

1,3

0,06

N / A

N / A

0,6

N / A

KT640V

0,5/25

0,1/3

min 15

1,3

0,06

N / A

N / A

0,6

N / A

2Т642А

1/20

0,1/2

N / A

1,1

N / A

0,06

N / A

N / A

0,5

N / A

KT642A

1/20

0,1/2

N / A

1,1

N / A

0,06

N / A

N / A

0,5

N / A

2Т642А1

0,5/15

0,1/2

N / A

N / A

N / A

0,04

N / A

N / A

0.35

N / A

2T642B1

0,5/15

0,1/2

N / A

N / A

N / A

0,04

N / A

N / A

0,35

N / A

2Т642В1

0,5/15

0,1/2

N / A

N / A

N / A

0,04

N / A

N / A

0,2s

N / A

2T642G1

0,5/15

0,1/2

N / A

N / A

N / A

0,04

N / A

N / A

0,23

N / A

2Т643А-2

0,02/25

0,01/3

50-150

1,8

N / A

0,12

0,12

N / A

3,15

N / A

2T643B-2

0,02/25

0,01/3

50-150

1,8

N / A

0,12

0,12

N / A

0,15

N / A

2Т647А-2

0,05/18

0,2/2

N / A

1,5

N / A

N / A

0,09

N / A

N / A

5,56

0,8

KT647A-2

0,05/18

0,2/2

N / A

1.5

N / A

N / A

0,09

N / A

N / A

0,56

0,8

2Т648А-2

1/18

0.2/2

N / A

1,5

N / A

N / A

0,06

N / A

N / A

0,4

0,6

KT648A-2

1/18

0,2/2

N / A

1,5

N / A

N / A

0,06

N / A

N / A

0,4

0,6

2Т657А-2

1/12

0,1/2

60-200

N / A

N / A

0,06

N / A

N / A

0,31

N / A

2T657B-2

1/12

0,1/2

60-200

N / A

N / A

0.06

N / A

N / A

0,31

N / A

2Т657В-2

1/12

0,1/2

35-50

N / A

N / A

0,06

N / A

N / A

3,37

N / A

KT657A-2

1/12

0,1/2

60-200

N / A

N / A

0,06

N / A

N / A

3,37

N / A

KT657B-2

1/12

0,1/2

60-200

N / A

N / A

0,06

N / A

N / A

3,37

N / A

KT657V-2

1/12

0,1/2

35-50

N / A

N / A

0.06

N / A

N / A

3,37

N / A

KT659A

N / A

N / A

min 35

N / A

1,2

N / A

N / A

N / A

2T671A

1/15

0,4/1,5

N / A

1,5

N / A

1,5

0,15

0,15

N / A

0,9

N / A

2Т682А-2

1uA/10

0,02/1

40-70

N / A

N / A

0,05

N / A

N / A

0,33

N / A

2T682B-2

1uA/10

0,02/1

80-100

N / A

N / A

0,05

N / A

N / A

0,33

N / A

KT682A-2

1uA/10

0,02/1

40-50

N / A

N / A

0,05

N / A

N / A

0,33

N / A

Următoarele denumiri sunt utilizate în tabel parametrii electrici tranzistoare:

Ikbo- curent de colector invers (colector-bază), la numărător, cu tensiune între colector și bază, la numitor.
Iebo- curent invers al emițătorului (emițătorului - bază), la numărător, la o tensiune între emițător și bază, la numitor.
h21e- coeficient de transfer de curent static (castig).
Fgr- frecvenţa limită superioară a coeficientului de transmisie a tranzistorului.
Sk- capacitatea joncțiunii colectorului, tk - constanta de timp a circuitului părere(nu mai).
Ukb max- tensiunea maxima admisa intre colector si baza.
Uke max- tensiunea maxima admisa intre colector si emitator
Web max- tensiunea maximă admisă între emițător și bază.
Ik max - curent maxim colector
Ik imp.- curent maxim al colectorului de impulsuri.
Ib max- curent de bază maxim.
Рmax - putere maxima fără radiator.
RT max- putere maxima cu radiator.

Cărți de referință pentru radioamatori

Nivelul actual de dezvoltare al REA și baza sa elementară face posibilă crearea de transmițătoare FM și televiziune VHF complet cu stare solidă, cu o putere de ieșire de până la 5 kW. Căile de amplificare bazate pe amplificatoare cu tranzistori în bandă largă au o serie de avantaje în comparație cu amplificatoarele cu tuburi. Transmițătoarele cu stare solidă sunt mai fiabile, mai sigure din punct de vedere electric, mai ușor de utilizat și mai ușor de fabricat.

Cu un design bloc-modular al transmițătorului, defecțiunea unuia dintre blocurile amplificatoare terminale nu duce la întreruperea difuzării în aer, deoarece transmisia va continua până când blocul este înlocuit, doar cu putere redusă. În plus, calea de bandă largă amplificator tranzistor nu necesita setari aditionale către un canal specific din banda de frecvență de funcționare.

Este general acceptat că fiabilitatea unui transmițător depinde, în primul rând, de fiabilitatea componentelor active utilizate. Datorită utilizării tranzistoarelor moderne cu microunde liniare de mare putere, ale căror caracteristici de proiectare și tehnologie de fabricație oferă o creștere semnificativă a timpului lor între defecțiuni, problema creșterii fiabilității transmițătorilor cu stare solidă a primit o soluție fundamentală.

Cerințele tot mai mari pentru indicatorii tehnici și economici ai transmițătorilor de televiziune VHF FM și de mare putere, precum și nivelul atins de tehnologie internă în domeniul creării de tranzistori bipolari de siliciu de mare putere, au stimulat dezvoltarea unei noi clase de dispozitive - înaltă -tranzistoare liniare cu microunde de putere. Institutul de Cercetare a Tehnologiei Electronice (Voronezh) a dezvoltat și produce o gamă largă de ele pentru a fi utilizate în intervalele de lungimi de undă de metri și decimetru.

Tranzistoarele sunt special concepute pentru a fi utilizate în emițătoare de televiziune și radio de mare putere, repetoare, în special, în repetoare de televiziune cu amplificare comună a semnalelor audio și imagine, precum și în amplificatoare de semnal multicanal ale stațiilor de bază ale unui sistem de comunicații celulare. Acești tranzistori răspund foarte mult cerințe stricte la liniaritatea caracteristicii de transfer, au o marjă de disipare a puterii și, ca urmare, o fiabilitate crescută.

Din punct de vedere structural, astfel de tranzistoare sunt realizate în carcase metal-ceramice. Al lor aspect prezentat în Fig. 1 (nu sunt afișate carcasele tuturor tranzistoarelor menționate în articol; cele care lipsesc pot fi văzute în articol). Proprietățile liniare și de frecvență ridicate ale structurilor tranzistoarelor sunt realizate prin utilizarea tehnologiei izoplanare de precizie. Straturile de difuzie au un standard de design submicron. Lățimea elementelor de topologie emițătorului este de aproximativ 1,5 microni cu un perimetru extrem de dezvoltat.

Pentru a elimina defecțiunile cauzate de defecțiunea electrică și termică secundară, structura tranzistorului este formată pe un cristal de siliciu cu un colector epitaxial cu două straturi și utilizarea unor rezistențe de stabilizare a emițătorului. De asemenea, tranzistorii își datorează fiabilitatea pe termen lung utilizării metalizării pe bază de aur multistrat.

Tranzistoarele liniare cu o putere disipată de peste 50 W (cu excepția KT9116A, KT9116B, KT9133A), de regulă, au un circuit de potrivire de intrare LC încorporat structural, realizat sub forma unui microansamblu bazat pe un în condensator MIS și un sistem de cabluri. Circuitele interne de potrivire vă permit să extindeți banda de frecvență de operare, să simplificați potrivirea de intrare și de ieșire și, de asemenea, să creșteți câștigul de putere al CUR în banda de frecvență.

În același timp, acești tranzistori sunt „echilibrati”, ceea ce înseamnă prezența a două structuri de tranzistori identice pe o flanșă, unite de un emițător comun. Această soluție de proiectare și tehnică face posibilă reducerea inductanței ieșirii electrodului comun și, de asemenea, contribuie la extinderea banda de frecventași simplificarea coordonării.

Când tranzistoarele echilibrate sunt pornite pe push-pull, potențialul punctului lor de mijloc este teoretic egal cu zero, ceea ce corespunde condiției unui „sol” artificial. Această includere oferă de fapt o creștere de aproximativ patru ori a impedanței complexe de ieșire în comparație cu una cu un singur capăt la același nivel de semnal de ieșire și suprimarea efectivă a componentelor armonice chiar din spectru. semnal util.

Este bine cunoscut faptul că calitatea difuzării de televiziune, în primul rând, depinde de cât de liniară este caracteristica de transfer a căii electronice. Problema liniarității este deosebit de acută la proiectarea unităților pentru amplificarea în comun a semnalelor de imagine și sunet datorită apariției componentelor combinaționale în spectrul de frecvență. Prin urmare, a fost adoptată metoda cu trei tonuri propusă de experții străini pentru evaluarea liniarității caracteristicii de transfer a tranzistoarelor autohtone pe baza nivelului de suprimare a componentei combinației de ordinul trei.

Metoda se bazează pe analiza unui semnal de televiziune real cu un raport al nivelului de semnal al frecvenței purtătoare a imaginii de -8 dB. frecvența laterală -16 dB și frecvența purtătoare -7 dB în raport cu puterea de ieșire la vârful anvelopei. Tranzistoarele pentru amplificarea comună, în funcție de frecvența și seria de putere, trebuie să ofere o valoare pentru coeficientul componentelor combinaționale ale MS, de regulă, nu mai mult de -53...-60 dB.

Clasa de tranzistoare cu microunde luate în considerare cu reglementarea strictă a suprimării componentelor combinaționale se numește tranzistori superliniari în străinătate. Trebuie remarcat că așa este nivel inalt Liniaritatea este de obicei realizată numai în modul clasa A, unde este posibil să se realizeze liniarizarea modului maxim a caracteristicii de transfer.

În domeniul contorului, după cum se poate observa din tabel, există o serie de tranzistoare, reprezentate de dispozitivele KT9116A, KT91166, KT9133A și KT9173A cu o putere de ieșire de vârf Pvmkh.pik de 5,15, 30 și, respectiv, 50 W. În intervalul de lungimi de undă decimetrice, un astfel de domeniu este reprezentat de dispozitivele KT983A, KT983B, KT983V, KT9150A și POZ cu RVV1X, PIK egal cu 0,5, 1,3,5, 8 și 25 W.

Tranzistoarele superliniare sunt de obicei utilizate în amplificatoarele comune (în modul clasa A) ale repetoarelor de televiziune și modulele amplificatoare de putere ale transmițătoarelor cu o putere de până la 100 W.

Cu toate acestea, treptele de ieșire ale transmițătoarelor de mare putere necesită tranzistoare mai puternice care asigură nivelul necesar al limitei superioare a intervalului dinamic liniar atunci când funcționează într-un mod de energie avantajos. Distorsiunile neliniare acceptabile la niveluri ridicate ale semnalului pot fi obținute prin utilizarea unei amplificari separate în modul clasa AB.

Pe baza unei analize a condițiilor termofizice de funcționare a tranzistorului și a particularităților formării liniarității unui semnal cu un singur ton, o serie de tranzistoare cu microunde a fost special dezvoltată pentru modul de funcționare în clasa AB. Liniaritatea caracteristicilor acestor dispozitive conform metodelor străine este evaluată prin nivelul de compresie (compresie) al factorului de câștig pe baza puterii unui semnal cu un singur ton - factorul de compresie Kszh sau altfel - puterea de ieșire este determinată la un anumit Kszh normalizat.

Pentru utilizarea în intervalul de lungimi de undă a contorului în modul clasa AB, există acum tranzistoare KT9151A cu o putere de ieșire de 200 W și tranzistoare KT9174A cu o putere de ieșire de 300 W. Pentru gama decimetrică, au fost dezvoltate tranzistoarele 2T9155A, KT9142A, 2T9155B, KT9152A, 2T9155V, KT9182A cu putere de ieșire de la 15 la 150 W.

Pentru prima dată, posibilitatea de a crea transmițătoare modulare în stare solidă în domeniul decimetrului cu amplificare combinată a semnalelor de imagine și audio cu o putere de 100 W a fost demonstrată de specialiștii NEC. Mai târziu și pe casă cuptor cu microunde puternic transmițătoare similare au fost create în tranzistoarele 12, 9]. În special, descrie cercetările originale pentru extinderea domeniului de utilizare a tranzistoarelor de mare putere KT9151A și KT9152A atunci când se creează module de amplificare comune de 100 de wați în modul de clasă A. Se arată că în acest mod este posibil să se suprima componentele combinaționale puterea este subutilizată de 3...4 ori față de nominală în modul clasa AB.

Specialiștii de la Universitatea Tehnică de Stat din Novosibirsk au efectuat cercetări cu privire la utilizarea tranzistoarelor domestice cu microunde de mare putere în modulele de amplificare de putere de televiziune cu amplificare separată.

În fig. Figura 2 prezintă o diagramă bloc a unui amplificator de putere a semnalului de imagine pentru canalele de televiziune 1 - 5 cu o putere de ieșire de vârf de 250 W. Amplificatorul este proiectat conform circuitului de amplificare separată a semnalelor de imagine și sunet. Pentru canalele 6 - 12, amplificatorul este realizat conform unui circuit similar cu adăugarea unei trepte intermediare pe un tranzistor KT9116A care funcționează în modul clasa A pentru a obține câștigul necesar.

În stadiul de ieșire, tranzistoarele KT9151A funcționează în clasa AB. Este asamblat conform unui circuit echilibrat push-pull. Acest lucru vă permite să obțineți puterea nominală de ieșire cu circuite de potrivire destul de simple în absența completă a „ecouului de alimentare” și a nivelului componentelor armonice chiar nu mai mult de -35 dB. Neliniaritate caracteristicile de amplitudine Amplificatorul este setat la un semnal mic prin selectarea deplasării punctului de operare în fiecare treaptă, precum și prin ajustarea neliniarității în modulatorul video excitator.

Schema bloc a unui amplificator de putere pentru canalele de televiziune 21 - 60 este prezentată în Fig. 3. Etapa de ieșire a amplificatorului este realizată și după un circuit echilibrat push-pull.

Pentru a asigura potrivirea în bandă largă și tranziția de la o sarcină asimetrică la o sarcină simetrică, un filtru trece-jos cu două legături este utilizat ca circuit de corecție în etapele de ieșire ale amplificatoarelor canalelor 6 - 12, 21 - 60. Inductanța primei legături a circuitului de potrivire este implementată sub formă de secțiuni de microlinii de bandă pe elemente ale topologiei generale a plăcii de circuit imprimat. Bobinele celei de-a doua legături sunt bornele bazei tranzistorului.

Structura acestor amplificatoare corespunde fig. 2 și 3. Împărțirea puterii la intrarea treptelor de amplificare și adăugarea acesteia la ieșirea acestora, precum și potrivirea intrărilor și ieșirilor cu o sarcină standard, se realizează cu ajutorul cuplelor direcționale de trei dB. Structural, fiecare cuplaj este realizat sub formă de înfășurări bifilare (linii de sfert de undă) pe un cadru plasat într-o carcasă de ecranare.

Astfel, tranzistoarele moderne cu microunde liniare interne fac posibilă crearea unor module de amplificare de televiziune puternice - de până la 250 W. Folosind bateriile unor astfel de module, este posibilă creșterea puterii de ieșire furnizată căii de alimentare a antenei la 2 kW. Ca parte a transmițătoarelor, amplificatoarele dezvoltate îndeplinesc toate cerințele moderne de caracteristici electrice și fiabilitate.

Tranzistoarele liniare puternice cu microunde au început recent să fie utilizate pe scară largă în construcția de amplificatoare de putere pentru stațiile de bază ale unui sistem de comunicații celulare.

În felul meu nivel tehnic Tranzistoarele liniare cu microunde de mare putere dezvoltate de NIIET pot fi utilizate ca bază elementară pentru crearea de radiodifuziune modernă, televiziune și alte echipamente naționale economice și de radio amatori.

Material pregătit
A. Assessorov, V. Evaluatori, V. Kozhevnikov, S. Matveev, Voronezh

LITERATURĂ
1. Hlraoka K., FuJIwara S., IkegamI T. etc. Putere mare toate transmițătoarele UHF în stare solidă.- NEC Pes. & Dezvolta. 1985. până la 79, p. 61 -69.
2. Evaluator V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Căutare științifică pentru ingineri ruși. Tendință în dezvoltarea tranzistoarelor cu microunde de mare putere - Radio, 1994, nr. 6, p. 2.3.
3. Dispozitive de transmisie radio de bandă largă. Ed. Alekseeva O. A. - M.: Svyaz, 1978, p. 304.
4. FuJIwurdS., IkegamI T., Maklagama I. etc. Transmițător de televiziune în stare solidă seria SS. -NEC Rez. & Dezvolta. 1989. Nr. 94, p. 78-89.
5. Acessorov V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Tendință în dezvoltarea tranzistoarelor cu microunde de mare putere pentru utilizarea în radiodifuziune, televiziune și comunicații.
- Industria electronică. 1994. Nr. 4, p. 76-80.
6. Evaluator V., Kozhevnikov V.. Kosoy A. Noi tranzistoare cu microunde. - Radio. 1996. Nr. 5, p. 57. 58.
7. Mipler O. Tranzistoare superliniare de mare putere din gama decimetrică pentru televiziune prin fir - TIIER, 1970. v. 58. Nr. 7. Cu. 138-147.
8. Kojlwara Y., Hlrakuwa K., Sasaki K. etc UHF ridicat amplificator tranzistor de putere cu substrat cu dielectric înalt. - NEC Res- & Development. 1977. Nr. 45, p. 50-57.
9. Grebennikov A., Nikiforov V., Ryzhikov A. Module puternice de amplificare cu tranzistori pentru transmisii VHF FM și TV - Telecomunicații. 1996, nr. 3, p. 28-31.

Tranzistoare cu microunde puternice de joasă tensiune pentru comunicații mobile

Revista Radio își informează în mod constant cititorii despre noile dezvoltări de la Institutul de Cercetare de Tehnologie Electronică Voronezh în domeniul creării de tranzistori cu microunde de mare putere pentru diverse aplicații. În acest articol, prezentăm specialiștilor și radioamatorilor cele mai recente evoluții ale grupului de tranzistoare cu microunde KT8197, KT9189, KT9192, 2T9188A, KT9109A, KT9193 pentru comunicații mobile cu o putere de ieșire de la 0,5 la 20 W în gamele MV și UHF. Înăsprirea cerințelor pentru parametrii funcționali și operaționali ai echipamentelor de comunicații moderne impune cerințe în mod corespunzător mai mari asupra parametrilor energetici ai tranzistoarelor cu microunde de mare putere, fiabilitatea acestora, precum și asupra proiectării dispozitivelor.

În primul rând, este necesar să țineți cont de faptul că posturile de radio portabile și portabile sunt alimentate direct din surse primare. În acest scop, se folosesc surse de curent chimic (baterii de dimensiuni mici ale celulelor sau bateriilor) cu o tensiune, de obicei de la 5 la 15 V. O tensiune de alimentare redusă impune restricții asupra proprietăților de putere și amplificare ale tranzistorului generatorului. În același timp, tranzistoarele puternice cu microunde de joasă tensiune trebuie să aibă parametri de energie înalți (cum ar fi câștigul de putere KuP și eficiența circuitului colector ηK) pe întregul interval de frecvență de funcționare.

Având în vedere faptul că puterea de ieșire a tranzistorului generatorului este proporțională cu pătratul tensiunii armonice fundamentale pe colector, efectul reducerii nivelului puterii de ieșire a acestuia cu o scădere a tensiunii colectorului de alimentare poate fi compensat constructiv printr-o creștere corespunzătoare a amplitudinea curentului de semnal util. Prin urmare, la proiectarea tranzistoarelor de joasă tensiune în combinație cu rezolvarea unui set de probleme de proiectare și tehnologice, trebuie rezolvate în mod optim problemele legate simultan de problema reducerii tensiunii de saturație colector-emițător și creșterea densității de curent critic al colectorului.

Funcționarea tranzistoarelor de joasă tensiune în moduri cu densități de curent mai mari în comparație cu tranzistoarele generatoare convenționale (destinate utilizării la Up = 28 V și mai mari) agravează problema asigurării fiabilității pe termen lung datorită necesității de a suprima manifestările mai intense de degradare. mecanisme în elementele purtătoare de curent și straturile de contact ale structurii tranzistorului de metalizare. În acest scop, tranzistoarele cu microunde de joasă tensiune dezvoltate utilizează un sistem de metalizare pe bază de aur, foarte fiabil, multistrat.

Tranzistoarele discutate în acest articol sunt proiectate ținând cont de utilizarea lor principală în amplificatoarele de putere în modul clasa C atunci când sunt conectate într-un circuit emițător comun. În același timp, funcționarea lor este permisă în modul claselor A, B și AB sub o tensiune diferită de valoarea nominală, cu condiția ca punctul de operare să se afle în zona sigură de operare și să se ia măsuri pentru a preveni intrarea în sine. -modul de generare.

Tranzistoarele sunt operaționale chiar dacă valoarea Up este mai mică decât valoarea nominală. Dar, în acest caz, valorile parametrilor electrici pot diferi de valorile pașaportului. Este permisă operarea tranzistoarelor cu o sarcină de curent, corespunzătoare valorii IK max, dacă puterea medie maximă admisibilă disipată a colectorului este continuă modul dinamic RK.av max nu depășește valoarea limită.

Datorită faptului că cristalele structurilor de tranzistori ale dispozitivelor luate în considerare sunt fabricate folosind tehnologia de bază și au design și caracteristici tehnologice comune, toate tranzistoarele au același nivel de tensiune de defalcare. În conformitate cu specificațiile tehnice pentru dispozitive, domeniul lor de aplicare este limitat de valoarea tensiunii continue maxime admisibile între emițător și bază UEBmax< 3 В и максимально допустимого постоянного напряжения между коллектором и эмиттером UКЭ max < 36 В. При этом указанные значения пробивного напряжения справедливы для всего интервала рабочей температуры окружающей среды.

Ideea conceptuală principală, care a făcut posibil să se facă un alt pas în domeniul creării de tranzistori puternici de joasă tensiune în design miniatural, a fost dezvoltarea de noi designuri originale și soluții tehnologice la crearea unei serii de tranzistoare neambalate KT8197, KT9189, KT9192. Esența ideii este de a crea un design de tranzistor bazat pe un suport de cristal ceramic din oxid de beriliu și cabluri de bandă metalizată pe un suport flexibil - folie de poliimidă.

Un suport de bandă cu un model fotolitografic special sub forma unui cadru de plumb servește ca un singur element conductor pe care contactul cu structura tranzistorului cu mai multe celule și bornele externe ale dispozitivului sunt formate simultan. Toate elementele armăturii interioare ale benzii sunt sigilate cu un compus. Dimensiunile bazei suportului ceramic metalizat sunt 2,5x2,5 mm. Suprafața de montare a suportului de cristal și bornele sunt acoperite cu un strat de aur. Tipul și dimensiunile tranzistorului sunt prezentate în Fig. 1, a. Pentru comparație, observăm că cei mai mici tranzistori străini dintr-un pachet metal-ceramic (de exemplu, CAZ 249-05 Motorola) au o bază rotundă din ceramică cu diametrul de 7 mm.

Proiectarea tranzistoarelor din seriile KT8197, KT9189, KT9192 prevede instalarea lor pe placă de circuit imprimat metoda de montare la suprafață. În conformitate cu recomandările de utilizare a acestor tranzistoare, lipirea bornelor externe trebuie făcută la o temperatură de 125...180°C timp de cel mult 5 s.

Datorită implementării rezervelor în parametrii electrici și termofizici, a fost posibilă extinderea semnificativă a gamei de funcții de consum ale tranzistoarelor cu microunde fără pachet. În special, pentru tranzistoarele din seria KT8197 cu o valoare nominală a tensiunii Upit = 7,5 V și seria KT9189, KT9192 (12,5 V), limita zonei de funcționare sigură în modul dinamic este extinsă la Upit max = 15 V. O creștere în tensiunea de alimentare în raport cu valoarea nominală permite creșterea nivelului puterii de ieșire a emițătorului portabil și, în consecință, creșterea razei radio. Tranzistoarele sunt capabile să funcționeze fără a reduce disiparea puterii în modul dinamic continuu pe întregul interval de temperatură de funcționare.

În general, la dezvoltarea acestor tranzistoare într-un mod fundamental, au fost rezolvate problemele nu numai ale miniaturizării, ci și ale reducerii costurilor. Drept urmare, tranzistoarele s-au dovedit a fi de aproximativ cinci ori mai ieftine decât cele străine din aceeași clasă într-o carcasă metal-ceramică. Tranzistoarele cu microunde miniaturale dezvoltate pot găsi cea mai largă aplicație atât în ​​utilizarea tradițională sub formă de componente discrete, cât și ca parte a amplificatoarelor de putere RF cu microcircuit hibrid. Evident, cea mai eficientă utilizare a acestora este în stațiile de radio portabile portabile.

Etapele de ieșire ale emițătoarelor mobile sunt de obicei alimentate direct de la vehicul baterie. Tranzistoarele pentru treptele de ieșire sunt proiectate pentru o tensiune nominală de alimentare Upit = 12,5 V. Seria parametrică de tranzistoare pentru fiecare domeniu conectat sunt construite ținând cont de nivelul maxim admis de putere de ieșire pentru transmițătoarele portabile Pout = 20 W. Dezvoltarea tranzistoarelor puternice cu microunde de joasă tensiune (cu Pout>10 W) este asociată cu probleme de proiectare mai complexe. În plus, există probleme de adăugare a puterii dinamice și de îndepărtare a căldurii din cristalele mari ale structurilor cu microunde.

Topologia cristalină a tranzistoarelor de putere are o structură de emițător foarte dezvoltată, caracterizată prin impedanță scăzută. Pentru a asigura banda de frecvență necesară, pentru a simplifica potrivirea și pentru a crește câștigul de putere, un circuit intern de potrivire LC la intrare este încorporat în tranzistoare. Din punct de vedere structural, circuitul LC este realizat sub forma unui microansamblu bazat pe un condensator MIS și un sistem de cabluri care acționează ca elemente inductive.

În dezvoltarea gamei de putere a tranzistoarelor dezvoltate anterior din seria 2T9175, tranzistoarele 2T9188A (Pout = 10 W) și KT9190A (20 W) au fost create pentru utilizare în gama VHF. Pentru gama UHF, au fost dezvoltate tranzistoarele KT9193A (Pout = 10 W) și KT9193B (20 W). Tranzistoarele sunt fabricate într-un pachet standard KT-83 (vezi Fig. 1,b).

Utilizarea acestei carcase metal-ceramice a făcut posibilă crearea de tranzistori cu scop dublu extrem de fiabili pentru dispozitive electronice cu cerințe crescute pentru factori externi și cu capacitatea de a funcționa în condiții climatice dure. Pentru a asigura fiabilitatea garantată la o temperatură a carcasei de +60°C în raport cu tranzistoarele cu o putere de ieșire Pout = 10 W, iar cu Pout = 20 W - de la +40 la +125°C, puterea medie maximă admisă disipată în modul dinamic continuu trebuie să se reducă liniar în conformitate cu formula RK.sr max=(200-Tcorp)/RT.p-c (unde Tcorp este temperatura carcasei, °C; RT.p-c este rezistența termică a carcasei de joncțiune tranziție, °C/W).

În prezent, în Rusia se creează o rețea federală de comunicații radio conform standardului NMT-450i (la o frecvență de 450 MHz). Seria dezvoltată de dispozitive KT9189, 2T9175, 2T9188A, KT9190A poate acoperi aproape în totalitate nevoia din sectorul considerat al pieței pentru echipamente bazate pe elemente de tranzistori domestice.

În plus, din 1995, în Rusia a fost implementată o rețea federală de sisteme de comunicații celulare pentru abonați mobil în cadrul standardului GSM (900 MHz) și un sistem celular pentru comunicatii regionale conform standardului american AMPS (800 MHz). Pentru a crea cele specificate sisteme celulare Pentru comunicațiile radio în UHF, pot fi utilizați tranzistori de dimensiuni mici din seria KT9192 cu o putere de ieșire de 0,5 și 2 W, precum și seria KT9193 cu o putere de ieșire de 10 și 20 W.

Soluția la problema miniaturizării echipamentelor și, în consecință, baza sa elementară a afectat nu numai transmițătoarele radio portabile portabile. Într-un număr de cazuri, pentru echipamentele portabile de comunicații radio, precum și pentru echipamentele speciale, este nevoie de a reduce greutatea și dimensiunile tranzistoarelor de joasă tensiune cu microunde de mare putere.

În aceste scopuri, a fost dezvoltat un design modificat de carcasă fără plăci pe baza KT-83 (Fig. 1, c), în care tranzistoarele 2T9175A-4-2T9175V-4, 2T9188A-4, KT9190A-4, KT9193A-4, Sunt produse KT9193B-4. Caracteristicile lor electrice sunt similare cu tranzistoarele corespunzătoare într-un design standard. Acești tranzistori sunt montați prin lipirea la temperatură scăzută a suportului de cristal direct pe radiatorul. Temperatura corpului în timpul procesului de lipire nu trebuie să depășească +150°C, iar timpul total de încălzire și lipire nu trebuie să depășească 2 minute.

De bază specificații tranzistoarele luate în considerare sunt prezentate în tabel. 1. Eficiența circuitului colector al tuturor tranzistorilor este de 55%. Valorile curentului continuu maxim admisibil de colector corespund întregului interval de temperatură de funcționare.

tabelul 1

tranzistor	Muncitor gama de frecvente, MHz	Putere de ieșire, W	Câștig de putere, ori	Tensiune de alimentare, V	Diss mediu maxim admis. putere în cont. dinamic modul, W	Maxim permis DC. colecționar, A	Valori maxime admise ale temperaturii ambiante, °C	Temperatura maximă admisă a carcasei, °C	Temperatura maximă admisă de tranziție, °C	Tranziție rezistență termică - carcasă, °C/W	Capacitatea colectorului, pF	Câștigă frecvența de tăiere, MHz
KT8197A-2	30...175	0,5	15	7,5	2	0,5	-45...+85	-	160	-	5	400
KT8197B-2		2	10		5	1					15
KT8197V-2		5	8		8	1,6					25
KT9189A-2	200...470	0,5	12	12,5	2	0,5	-45...+85	-	160	-	4,5	1000
KT9189B-2		2	10		5	1					13
KT9189V-2		5	6		8	1,6					20	900
KT9192A-2	800...900	0,5	6	12,5	2	0,5	-45...+85	-	160	-	4,5	1200
KT9192B-2		2	5		5	1,6					13
2Т9175А; 2Т9175А-4	140...512	0,5	10	7,5	3,75	0,5	-60	125	200	12	10	900
2T9175B; 2T9175B-4		2	6		7,5	1				6	16
2Т9175В; 2Т9175В-4		5	4		15	2				3	30	780
2Т9188А; 2Т9188А-4	200...470	10	5	12,5	35	5	-60	125	200	4	50	700
KT9190A; KT9190A-4	200...470	20	-	12,5	40	8	-60	125	200	3	65	720
KT9193A; KT9193A-4	800...900	10	4	12,5	23	4	-60	125	200	5	35	1000
KT9193B; KT9193B-4		20	-		40	8				3	60

În fig. 2,a este prezentată diagrama completa tranzistoarele 2T9188A, KT9190A, iar în fig. 2,b - tranzistoare din seriile KT8197, KT9189, KT9192, 2T9175 (l - distanța de la limita de lipire la cusătura adezivă a capacului de etanșare sau a stratului de etanșare al suportului de cristal. Această distanță este reglementată în recomandările de utilizare a tranzistoare cu microunde în specificațiile tehnice ale acestora și este neapărat luată în considerare la calcularea tranzistoarelor elemente reactive). Parametrii elementelor reactive prezentate în diagrame sunt rezumați în tabel. 2. Acești parametri sunt necesari pentru calcularea circuitelor de potrivire ale căii de amplificare a dispozitivelor în curs de dezvoltare.

Dezvoltarea unei noi baze de elemente tranzistoare deschide o perspectivă largă atât pentru crearea de echipamente profesionale moderne de comunicații radio comerciale și de amatori, cât și pentru îmbunătățirea a ceea ce a fost deja dezvoltat pentru a îmbunătăți parametrii electrici ai acestuia, a reduce greutatea, dimensiunile și costul. .

masa 2

Parametrii elementelor reactive ale tranzistorului	tranzistor
	2Т9175А; 2Т9175А-4	2T9175B; 2T9175B-4	2Т9175В; 2Т9175В-4	2Т9188А; 2Т9188А-4	KT9190A; KT9190A-4	KT9193A; KT9193A-4	KT9193B; KT9193B-4	KT8197A-2; KT9189A-2; KT9192A-2	KT8197B-2; KT9189B-2; KT9192B-2	KT8197V-2; KT9189V-2
L B1, nH	3	2,3	1,8	0,66	0,73	1	0,84	0,19	0,1	0,2
L B2, nH	-	-	-	0,17	0,38	0,58	0,37	-	-	-
L E1, nH	0,5	0,35	0,28	0,16	0,15	0,26	0,19	0,22	0,12	0,12
L E2, nH	-	-	-	0,2	0,22	0,31	0,26	-	-	-
L K1, nH	1,25	1,1	1	0,61	0,57	0,71	0,61	0,59	0,59	0,59
C1, pF	-	-	-	370	600	75	150	-	-	-

Literatură

1. Assessorov V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Căutare științifică pentru ingineri ruși. Tendința de dezvoltare a tranzistoarelor cu microunde de mare putere. - Radio, 1994, nr. 6, p. 2, 3.
2. Assessorov V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Noi tranzistoare cu microunde. - Radio, 1996, nr. 5, p. 57, 58.
3. Assesorov V., Assesorov A., Kozhevnikov V., Matveev S. Tranzistoare liniare cu microunde pentru amplificatoare de putere. - Radio, 1998, nr. 3, p. 49-51.
4. Posturi de radio cu modulația unghiulară serviciu mobil terestru. GOST 12252-86 (ST SEV 4280-83).

Citeste si scrie util