Высокочастотные монолитные усилители мощности фирмы MITSUBISHI

   
В. Лымарь, С. ВорсаВысокочастотные монолитные усилители мощности фирмы MITSUBISHI

Фирма MITSUBISHI Electric Corp. давно и хорошо известна как одиниз ведущих мировых производителей обширной номенклатуры высококачественной полупроводниковой продукцииразличного назначения. Достойное место в списке продукции фирмы занимают малогабаритные радиочастотныеусилительные модули, представляющие собой функционально законченные изделия, широко используемые всовременной портативной и мобильной аппаратуре связи, работающей в различных стандартах (GSM, AMPS, DAMPS,ETACS, NMT и пр.), а также в ряде других сфер.
    Данная статья содержит краткую справочную информацию о номенклатуре, основныхтехнических характеристиках и рекомендациях по применению мощных (до 60 Вт) высокочастотных (от 50 до 1660МГц) монолитных кремниевых (Si) усилительных модулей фирмы MITSUBISHI Electric Corp. производства 1995–99 гг.Представленные сведения могут заинтересовать разработчиков связной (в том числе любительской),телекоммуникационной, навигационной, радиолокационной, медицинской, поисково-спасательной и другойрадиоэлектронной аппаратуры (РЭА), работающей в разрешённых участках указанного диапазона частот.
    Применение монолитных высокочастотных (ВЧ) усилителей фирмы MITSUBISHI (далее —просто модулей) обеспечивает разработчикам РЭА целый ряд преимуществ. Так, к примеру, можно существенноуменьшить количество электронных компонентов, массу и габариты РЭА. Упрощается и ускоряется процесспроектирования, монтажа и настройки схемы. Содержащиеся в модулях оптимизированные цепи согласования повходу и выходу обеспечивают высокий коэффициент полезного действия (КПД), низкий уровень гармоник и шума,устойчивость к самовозбуждению, стабильность и повторяемость параметров изделий.
    Модули различаются по диапазону частот, выходной мощности, виду модуляции сигнала,назначению и многим другим важным параметрам.
    Модули с выходной мощностью (Po) до 7…8 Вт фирма MITSUBISHI рекомендует дляприменения в портативной РЭА, а с Po = 8 Вт — в мобильной РЭА.
    Модули предназначены для работы в диапазонах частот VHF (50…300 МГц), UHF (300…520 МГц), 800 МГц (800…940 МГц) и 1,2 ГГц (1240…1660 МГц).
    Номенклатура и основные технические характеристики различных типов кремниевых модулей,производимых фирмой MITSUBISHI для применения в качестве ВЧ усилителей мощности в портативной и мобильнойРЭА с частотной (FM), амплитудной (AM), фазовой (PSK) и однополосной (SSB) модуляцией сигнала, приведены втабл. 2 и 3.

Рис. 1. Габаритный чертеж модуля

Модули изготавливаются в герметичных керамических корпусах сзаземлённым теплоотводящим фланцем и имеют широкий (от -30 до +110°С) диапазон рабочих температур. В мощныхмодулях для мобильной РЭА применён улучшенный теплоотвод, выполненный на основе окиси бериллия (BeO).
    Основные сведения о форме и габаритных размерах наиболее распространённых типовкорпусов ВЧ модулей MITSUBISHI представлены на рис. 1 и в табл. 1. При этом в табл. 3 в строке “суммарноеколичество выводов” приведено общее число выводов электродов модуля (т. е. число штыревых выводов плюс одинзаземляющий вывод корпуса — теплоотвод).
Таблица 1 Параметры модуля Тип корпуса модуля ВЧ усилителя MITSUBISHI H2, H2R H3, H3R H11 H12 H13 H16 H18 H27, H27R H28 H46, H47 H50 Р
а
з
м
е
р
ы
,
мм L 66 66 60,5 45 45 56 67 42 90 30 45 K 52 52 50,2 35 35 42 54 30 70 21,2 35 N 23,5 23,5 14 14 12 23,3 20,6 10 34,5 10 12 M 22 22 11 11 9 22 17 7 29 6 9 P 12 12 5 10 10 12 7 10 16,5 4 12 H 9,8 9,8 6,3 6,3 6,3 9,8 8,8 5,5 11 5,5 6,3 h 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 2,6 1,5 3,5 1,5 2,3 D 4 4 3,2 3,2 3 4 3,6 3 5 3 3 d 0,5
0,8 0,5
0,8 0,45 0,4 0,4 0,5 0,7 0,4
0,5 0,8 0,45 0,45 Суммарное количество выводов 5 6 6 6 6 6 8 6 6 5 5

Можно отметить, что самые большие габариты имеют модули в корпусетипа Н28 (без учёта длины выводов размеры корпуса вместе с теплоотводом составляют 90ґ35ґ11 мм),предназначенные для использования в составе мобильной РЭА с выходной мощностью до 60 Вт. Наименьшие габариты(30ґ10ґ5,5 мм) — у модулей в корпусах Н46 и Н47, используемых в портативной РЭА с выходной мощностью до 10Вт. Корпус Н47 отличается от корпуса Н46 реверсивным расположением выводов. Другие типы корпусов модулей среверсивным расположением выводов имеют в своём обозначении букву R.
    Во всех модулях MITSUBISHI применяется одинаковая схема подключения выводов. Первыйпо счёту вывод обычно является ВЧ входом, последний (штыревой) вывод — выходом, а остальные выводы (кромевывода теплоотвода, который всегда подключается к массе) служат для подачи питающих напряжений.
    Важнейшими параметрами ВЧ модулей являются полоса рабочих частот F и гарантируемые вней значения выходной мощности Po, коэффициента усиления Gp, КПД ht и коэффициента стоячей волны напряжения(КСВН) rin. Именно эти параметры, измеренные при рекомендуемых номинальных значениях мощности на входемодулей Pin, напряжений питания их каскадов Vcc и цепей базового смещения Vвв, и приведены (для случаясогласованных сопротивлений источника сигнала ZG и нагрузки ZL) в табл. 2 и 3. Величины согласованныхсопротивлений источников сигнала и нагрузки одинаковы для всех рассматриваемых модулей и составляют ZG =ZL = 50 Ом. Реальные значения указанных пара-метров могут быть лучше гарантируемых в среднем на 10…30%. Вкачестве примера на рис. 2 приведены типовые зависимости выходной мощности Po и эффективности ht модулейMITSUBISHI новых серий от частоты F.
Подробные данные по модулям ВЧ усилителей мощности фирмы MITSUBISHI для портативной РЭАможно получить здесь
    Электропитание модулей осуществляется по однополярной схеме. При этом напряжениепитания модулей, предназначенных для использования в мобильной аппаратуре, из-за необходимости обеспечениядостаточно высокой выходной мощности составляет, как правило, Vcc = 12,5 В. Ряд модулей, предназначенных дляиспользования в портативной РЭА, также имеет напряжение питания Vcc = 12,5 В. Вместе с тем, благодаряприменению в современных модулях для портативной РЭА полевых MOS FET транзисторов, наметилась явная тенденцияснижения их напряжения питания до 9,6 В, 7,2 В, а в последних разработках (М68710, М68712 и М68742) — даже до6 В. При этом максимально допустимые уровни напряжения питания и выходной мощности ВЧ модулей MITSUBISHIобычно на 20…40% выше приведенных в табл. 2 и 3 номинальных значений.
Подробную информацию по модулям ВЧ усилителей мощности фирмы MITSUBISHI для мобильной РЭАможно получить здесь    Регулировка уровня выходной мощности модулей может осуществляться различным образом.Одним из распространённых способов является изменение (уменьшение) напряжения питания коллекторных цепейодного или нескольких каскадов усиления модуля. Однако, этот способ требует адекватных по мощностиуправляющих схем и из-за значительной нелинейности применяется, в основном, в простой FM аппаратуре. Болееэффективным способом управления уровнем выходной мощности модуля является подача напряжения смещения Vвв вцепь базы транзистора (для полевых MOS FET транзисторов — в цепь затвора). В этом случае требуемая мощностьуправляющей схемы сравнительно невелика, ниже уровень гармоник и лучше обеспечивается линейный режим работыкаскадов, что весьма желательно при использовании таких видов модуляции как АМ и SSB, а также ввысококачественной FM и PSK аппаратуре.
    С этой целью в большинстве модулей, предназначенных для работы в портативной РЭА, иво многих модулях для мобильной аппаратуры предусмотрены выводы для подачи соответствующего управляющегонапряжения смещения Vвв.
    Коэффициент усиления модуля зависит от числа используемых в нём каскадов (от 2 до 5)и для большинства изделий в среднем составляет Gp = 20…30 дБ. При этом имеются серии с Gp = 35…40 дБ и более,прекрасно подходящие для применения в малогабаритной РЭА.
    Модули, предназначенные для работы в режиме SSB, отличаются более линейнымиусилительными свойствами и малым уровнем гармоник 2fo и 3fo. В связи с этим они являются универсальными имогут успешно использоваться в РЭА с другими видами модуляции сигнала.
    Ширина полосы рабочих частот модулей производства 1995–97 гг. не превышала DF = 15…20МГц в диапазоне VHF и 20…30 МГц в диапазоне UHF. В 1998–99 гг. для диапазона VHF начали выпускаться модули сDF, расширенной до 40 МГц (серия М68776), а для диапазона UHF — с DF = 50…70 МГц (серии М67760, М67776,М68732 и М68757).

Рис. 2. Зависимость выходной мощности PO и эффективности nt модулей MITSUBISHIот частоты F

Эффективность модулей за последние годы также существенно возросла— с 35…40% (в 1995–97 гг.) до 45…50% (в 1998–99 гг.). Вместе с тем по понятным причинам эффективность модулейв диапазоне VHF в целом продолжает оставаться более высокой, чем в диапазоне UHF.
    Направлениями дальнейшего развития ВЧ модулей MITSUBISHI являются повышение выходноймощности, коэффициента усиления и КПД, уменьшение габаритов и создание миниатюр-ных модулей (например, серияМ68758) в корпусах SMD для поверхностного монтажа на печатные платы, расширение полосы рабочих частот,снижение цен при постоянном совершенствовании других важных характеристик.
    Для обеспечения устойчивой работы модулей MITSUBISHI (как и любой ВЧ техники)требуется соблюдение ряда стандартных условий, в частности, использование блокирующих конденсаторов в цепяхэлектропитания и максимально коротких внешних схемных соединений, защита корпуса модуля от сильных ударов инедопущение нештатных (по питанию, сопротивлениям нагрузки и температуре) режимов функционирования.






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.