eng
Выпуск #8/2009
Л.Белов.
Компания Farran Technology. Компоненты и подсистемы вплоть до терагецевого диапазона
Компания Farran Technology. Компоненты и подсистемы вплоть до терагецевого диапазона
Просмотры: 2793
Сегодня наблюдается тенденция к расширению применения радиосигналов миллиметровых и субмиллиметровых длин волн для интроскопии неметаллических объектов в системах контроля безопасности, в устройствах радиолокационных измерений, в медицинских системах томографии и терапии. В первую очередь это обусловлено тем, что излучение на таких длинах волн, позволяющее обнаруживать плотные объекты в различных средах, безвредно для живых организмов. Не последнюю роль играет и разработка малогабаритных фазированных антенных решеток с управляемой узкой диаграммой направленности. Построение устройств генерирования, канализации и обработки сигналов терагерцевого диапазона требует высокой технологической культуры. Лишь несколько компаний в мире решаются создавать электронные приборы, работающие на частотах этого диапазона. Одна из них – ирландская компания Farran Technology. Каковы достигнутые ею результаты и параметры выпускаемых изделий?
Коротко о компании
Компания Farran Technology [1] основана в 1977 году в г. Корк, Ирландия, доктором Жерардом Вриксоном (Gerard Thomas Wrixon). В 1996 году она аккредитована по сертификату ISO 9001, c 1998 года специализируется в области разработки и выпуска компонентов и изделий миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн на основе монолитных СВЧ-микросхем (Monolithic Microwave Integrated Circuits, MMIC) и волноводных изделий. С 2005 года компания входит в состав промышленной группы Smith Group PLC (Англия) [2]. Сегодня Farran Technology – один из основных поставщиков электронной продукции миллиметрового диапазона длин волн для ЕSА. Компания имеет представительства в Канаде, Китае, Франции, Германии, Великобритании, США, Южной Корее, Италии, Испании, Нидерландах. Одним из продуктов этой компании, получивших широкую известность, является представленное в 2005 году на выставке во Франкфурте экологически чистое оборудование 3-мм диапазона длин волн TADAR, предназначенное для досмотрового контроля пассажиров в аэропортах и позволяющее обнаруживать на расстоянии до нескольких десятков метров скрытые предметы, в том числе неметаллическую взрывчатку. Компания также поставляет на мировой рынок пассивные волноводные компоненты, смесители и детекторы диапазона частот от 10 ГГц до 3 ТГц, источники колебаний миллиметрового диапазона на диодах Ганна, умножители частоты, конверторы, усилители слабых сигналов, измерители мощности, тестовое и измерительное оборудование. Рассмотрим некоторые из этих изделий подробнее.
Детекторы и смесители
Детекторы сигналов с частотами от 18 до 170 ГГц серии WDP выполнены на GaAs-диодах Шоттки планарной конструкции (рис.1) с входом на стандартизованных волноводах от WR-42 до WR-6 и коаксиальным выходом. Детекторы отличаются высокой чувствительностью – от 2 (WR-42) до 0,22 В/мВт (WR-6) с неравномерностью вариаций этого параметра по диапазону частот не более ±2 дБ. Они функционируют во всей полосе частот выбранного волновода без внешнего источника питания при входной мощности от -20 до 20 дБмВт на нагрузке 1 МОм и с КСВН подводящего волновода не более 2,0:1. Диоды могут быть установлены в соответствии с выбранной полярностью выходного сигнала.
Детекторы серии WD волноводного исполнения для частот от 60 до 325 ГГц позволяют заменять диоды и выбирать полярность выходного сигнала. Они характеризуются повышенной чувствительностью (до 1 В/мВт в диапазоне 220–325 ГГц) и линейной зависимостью выходного напряжения от уровня детектируемой мощности. Для достижения максимальной чувствительности для смещения рабочей точки диодов, как опция, используется внешний источник питания на напряжение до 15 В.
Балансные смесители серии ВМС для частот от 26,5 до 220 ГГц (для более высоких частот предусмотрена возможность изготовления заказных изделий) выполнены на GaAs-диодах Шоттки. Смесители этой серии характеризуются низким уровнем собственного шума (7–10 дБ) и высокими для пассивного узла коэффициентами передачи (CLRF/IF от -7 до -9 дБ). Стандартный уровень опорного сигнала составляет 13 дБмВт; некоторые модели рассчитаны на мощность опорного сигнала от 0 до 3 дБмВт.
Гармониковые смесители серии WHMB c антипараллельными диодами для частот от 40 до 110 ГГц отличаются возможностью использовать опорный сигнал в четыре-восемь раз более низкой частоты, чем рабочая частота. Например, частота опорного сигнала модели WHMB-10 с рабочей частотой 75–100 ГГц, входной мощностью до 10 мВт и коэффициентом передачи CLRF/IF = -38 дБ составляет 9,4–14 ГГц при мощности опорного источника 19 дБмВт. В гармониковые смесители серии WHM для частот до 325 ГГц встроен внутренний диплексер, в них предусмотрен режим отключения. Смесители рассчитаны на минимальный уровень детектируемого сигнала -65 дБмВт в полосе частот до 40 ГГц и -44 дБмВт в полосе частот 110–170 ГГц.
Смесители с субгармонической подкачкой серии SPM для частот сигнала 60–350 ГГц функционируют при более низкой частоте опорного сигнала fLO. Значение частоты fLO связано с частотой сигнала fS и с промежуточной частотой fIF соотношением fLO = (fS ± fIF) /n, где значение кратности n = 2 или n = 4. Например, для преобразования информации с полосой частот до 18 ГГц на несущей частоте сигнала 350 ГГц в сигнал постоянного тока (fIF = 0) применяют источник опорного сигнала с частотой fLO = 87,5 ГГц. Для fS = 220 ГГц и fLO = 110 ГГц уровень мощности источника опорного сигнала должен составлять 3 мВт, а коэффициент передачи CLRF/IF = -5 дБ. Благодаря мерам по симметрированию антипараллельных диодов удается улучшить подавление собственного шума опорного источника до 15–20 дБ. На рис.2 показаны внешний вид и зависимость шумовой температуры Tш субгармоникового смесителя SPM-05 от частоты сигнала fS в полосе частот от 172 до 204 ГГц при опорной частоте fLO = 84–100 ГГц и промежуточной частоте 4 ГГц (среднее значение коффициента шума составляет 4,4 дБ). В заказных конфигурациях полоса частот выходного сигнала может превышать 18 ГГц.
Источники сигналов
Источники сигналов миллиметрового диапазона длин волн для опорных генераторов и измерительных устройств, а также для возбуждения умножителей частоты выполняются на диодах Ганна. Их выходная частота составляет 26–140 ГГц, мощность для диапазона 26–35 ГГц – от 300 мВт (волновод WR-28) до 15 мВт для частот 130—140 ГГц (волновод WR8). Генераторы серии GО подстраиваются по частоте в пределах ±(3–6) ГГц микрометрическим винтом, генераторы серии GN перерестраиваются в пределах ±(50–75) МГц механическим винтом. Генераторы же серии GMB перестраиваются механически во всей полосе частот волновода (для GMB-10 на WR-10 в пределах 90–105 ГГц). Генераторы серии GV, кроме механической перестройки, подстраиваются по частоте варикапом в пределах ±(300–500) МГц за счет изменения напряжения от 4 до 20 В. На рис.3 показаны типовые статические модуляционные характеристики управляемого напряжением генератора модели GV-15.
Источники сигналов серий FSD и FST (семь моделей) с каскадами удвоения и утроения частоты, соответственно, перекрывают диапазон частот от 120 до 400 ГГц. Их выходная мощность составляет от 5 до 0,3 мВт, соответственно, с возможностью перестройки частоты механически или электрически в пределах от 5 до 15 ГГц.
Компания предлагает фазосинхронизированные источники сигналов серии PLO с частотой от 60 до 325 ГГц и относительной нестабильностью частоты не более ±1·10-6, выполненные на основе системы фазовой синхронизации и умножителей частоты. Их выходная мощность составляет от 50 до 2 мВт в зависимости от типа волновода при внешнем опорном сигнале с частотой 100 МГц и мощностью 1 мВт.
Умножители частоты
Компания выпускает несколько моделей активных умножителей частоты (в том числе усилителей выходного сигнала) в два, три, четыре и восемь раз для входных частот 10–20 ГГц и выходных частот до 90 ГГц. Выходная мощность удвоителей частоты серии FDA с выходной частотой 20–44 ГГц составляет от 22 до 31 дБмВт; утроителей частоты серии FTA с выходной частотой 30–90 ГГц – от 18 до -5 дБмВт в зависимости от модели; учетверителей частоты серии FQA c выходной частотой 26—64 ГГц – от 10 до 15 дБмВт; умножителя частоты в восемь раз модели FXA-12 при выходной частоте 72–82 ГГц – 13 дБмВт. Частотная зависимость выходной мощности модели FXA-12 приведена на рис.4.
КПД преобразования входной мощности в выходную в диапазоне выходных частот 28–95 ГГц при выходной мощности от -26 до 13 дБмВт для утроителей частоты серии FTH достигает 25%.
Преобразователи частоты вниз и вверх
Модули преобразования полосы частот вниз из диапазона 26–110 ГГц в промежуточную частоту 4,5–18 ГГц серий ВDC и FBC содержат балансные смесители серии ВМС, генераторы опорных сигналов серии GN и цепи подавления зеркальных частотных составляющих. Полоса частот сигнала промежуточной частоты равна 15 ГГц и выше, нестабильность частоты генератора опорной частоты не превышает ±35 МГц в интервале рабочих температур 15–25°С. Коэффициент собственного шума преобразования NF SSB не превышает 10–18 дБ. Модуль получает электропитание от источника с напряжением 15 В и током 2 А. Он функционирует при максимальном КСВН входного волновода 1,4:1 и обеспечивает коэффициент передачи по мощности GRF/IF не менее 10 дБ.
Модели BDC-K-26 и BDC-K-40 предназначены для применения совместно с перестраиваемым приемником сигналов с полосой 2–20 ГГц. В их конструкции предусмотрен вход опорного сигнала с частотой 14,5 ГГц и мощностью от -3 до 0 дБмВт. Модель BDC-K-26.5 преобразует полосу частот входного сигнала 18–26,5 ГГц в полосу 2,5–11 ГГц (c использованием второй гармоники частоты опорного сигнала). При этом коэффициент шума не превышает 13 дБ, а уровень паразитных дискретных составляющих – -40 дБ. Модель BDC-K-40 преобразует полосу частот входного сигнала 26,5–40 ГГц в полосу 3,5–17 ГГц (c использованием третьей гармоники частоты опорного сигнала) при тех же показателях по шуму и дискретным составляющим. Во встроенном генераторе опорного сигнала используется стабилизирующий диэлектрический резонатор. Он синхронизирован по фазе внешнего источника с частотой 10 МГц.
Преобразователь частоты вверх модели BUC-22S с помощью встроенных источника опорного сигнала с частотой 1,3 ГГц (опционально, с генератором опорного сигнала с частотой 9,275– 9,531 ГГц на основе диэлектрического резонатора) и умножителя частоты в четыре раза преобразует полосу частот 6,4–7,4 ГГц сигнала промежуточной частоты с выходной мощностью -20...15 дБмВт в полосу частот 43,5–45,5 ГГц. В этой модели смеситель выполнен как гармониковый, его мощность достигает 27 дБмВт. В устройство BUC-22S встроены волноводные цепи фильтрации и подавления паразитных спектральных компонент.
Усилители радиосигналов миллиметрового диапазона длин волн
У малошумящих усилителей серии FLNA со средней частотой 18–96 ГГц мгновенная полоса частот в зависимости от модели составляет 4–13,5 ГГц, усиление – не менее 15–30 дБ, коэффициент шума – не хуже 3,5–6 дБ. Напряжение источника питания – 8 В, ток – от 50 до 200 мА. Коэффициент усиления малых сигналов G0 модулей серии FPA для сигналов с частотой от 18 до 96 ГГц при мгновенной полосе от 4 до 10 ГГц составляет 19–27 дБ, выходная мощность достигает 1 Вт при коэффициенте стоячей волны напряжения КСВН не хуже 2,0:1. Так, выходная мощность модели FPA-22-40-30 достигает 1 Вт в полосе частот 43–46 ГГц, коэффициент линейного усиления G0 – 27 дБ, мощность насыщения – 33 дБмВт. Напряжение и ток источника питания составляют 8 В и 4,6 А соответственно. Коэффициент шума модели FLNA-10-30 в полосе частот 92–96 ГГц равен 6 дБ, усиление G0 – 30 дБ, потребляемый ток – 100 мА, напряжение источника питания – 8 В. Частотная характеристика усилителя мощности FPA-10-19-21 приведена на рис.5.
Компоненты субмиллиметрового(терагер цевого) диапазона
Детекторы серии CD предназначены для систем плазменной диагностики, мониторинга электромагнитной обстановки и демодуляции сигналов с частотой от 300 ГГц до 3 ТГц (длина волны от 1 до 0,1 мм). Они расположены в фрезерованной кубической конструкции с квазиоптическими антенной и отражателем с шириной диаграммы направленности гауссовского типа 24–28 град (рис.6), соединенными с детектором на основе GaAs-диода Шоттки.
Полоса частот стандартного видеовыхода детектора в зависимости от модели составляет от 10 кГц до 100 МГц; максимальная входная мощность – 60–30 мВт, чувствительность – 200–15 В/Вт. Диоды, встроенные в детекторы серии CD, снабжены СВЧ-ключами для защиты от пробоев из-за статических зарядов.
Смесители серии СМ для сигналов с частотой от 300 ГГц до 3 ТГц имеют квазиоптическую конструкцию, подобную показанной на рис.6. Их коэффициент передачи по мощности составляет -9 дБ для частот 300—600 ГГц и -18 дБ для частот 2–3 ТГц; собственная шумовая температура варьируется от 3 до 40·103К; необходимая мощность опорного сигнала – 5–30 мВт; промежуточная частота – 0,5–15 ГГц при полосе 100–1000 МГц. Выпускаются варианты конструкции с фиксированной настройкой отражателя на входную частоту и с управляемой его настройкой.
Квазиоптические смесители серии СНМ предназначены для радиосигналов с частотой 0,3–3 ТГц и опорного сигнала с частотой 100 ГГц с использованием от пятой до двенадцатой гармоник этой частоты. Рекомендуемая мощность опорного сигнала составляет 5–15 мВт, коэффициент передачи CLRF-IF – -35...55 дБ, отношение сигнал/шум 53–40 дБ.
Блоки расширения частотного диапазона измерительных приборов
Компания Farran Technology выпускает устройства, расширяющие до 140 ГГц частотный диапазон имеющихся у потребителя измерительных приборов диапазона 26–40 ГГц (генераторов, анализаторов цепей, анализаторов спектра) (рис.7). По заказу могут быть поставлены блоки расширения частотного диапазона до 3 ТГц.
В качестве вспомогательных узлов измерительных устройств компания предлагает ферритовые вентили и циркуляторы (серии ISO и CIRC) для частот 8–110 ГГц, пропускающие мощность от 5 до 1 Вт с коэффициентом изоляции 23–18 дБ (серия ISFB до 30 дБ) с полосой пропускания 1–3 ГГц. Измерительные источники шума с частотой 26–170 ГГц выполнены на GaAs ЛПД, что позволяет работать с низкими напряжениями питания.
Наряду с компонентами и субблоками, Farran Technology предлагает устройства миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов (радиометры, интерферометры, радиолокаторы) с частотой сигналов от 89 до 300 ГГц для бесконтактных систем контроля безопасности на расстояниях порядка 100 м, систем предотвращения столкновений, контроля перемещений и других приложений.
Благодаря развитию техники генерирования, преобразования и усиления сигналов терагерцевого диапазона частот (миллиметрового и субмиллиметрового – инфракрасного – диапазонов) становятся доступными узлы, позволяющие создавать перспективные радиотехнические устройства и системы. Основные технические направления освоения этих диапазонов – умножение частоты, преобразование занимаемой сигналом полосы частот вниз, применение гармониковых режимов нелинейных узлов, на наиболее высоких частотах — реализация квазиоптических конструкций. Компания Farran Technology существенно продвинулась в освоении полосы частот 0,1–3 ТГц. Приобрести ее изделия можно через ее официального дистрибьютора в России – ООО "Радиокомп" [3].
Литература
1. www.farran.com
2. www.smithsinterconnect.com
3. www.radiocomp.net
Компания Farran Technology [1] основана в 1977 году в г. Корк, Ирландия, доктором Жерардом Вриксоном (Gerard Thomas Wrixon). В 1996 году она аккредитована по сертификату ISO 9001, c 1998 года специализируется в области разработки и выпуска компонентов и изделий миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн на основе монолитных СВЧ-микросхем (Monolithic Microwave Integrated Circuits, MMIC) и волноводных изделий. С 2005 года компания входит в состав промышленной группы Smith Group PLC (Англия) [2]. Сегодня Farran Technology – один из основных поставщиков электронной продукции миллиметрового диапазона длин волн для ЕSА. Компания имеет представительства в Канаде, Китае, Франции, Германии, Великобритании, США, Южной Корее, Италии, Испании, Нидерландах. Одним из продуктов этой компании, получивших широкую известность, является представленное в 2005 году на выставке во Франкфурте экологически чистое оборудование 3-мм диапазона длин волн TADAR, предназначенное для досмотрового контроля пассажиров в аэропортах и позволяющее обнаруживать на расстоянии до нескольких десятков метров скрытые предметы, в том числе неметаллическую взрывчатку. Компания также поставляет на мировой рынок пассивные волноводные компоненты, смесители и детекторы диапазона частот от 10 ГГц до 3 ТГц, источники колебаний миллиметрового диапазона на диодах Ганна, умножители частоты, конверторы, усилители слабых сигналов, измерители мощности, тестовое и измерительное оборудование. Рассмотрим некоторые из этих изделий подробнее.
Детекторы и смесители
Детекторы сигналов с частотами от 18 до 170 ГГц серии WDP выполнены на GaAs-диодах Шоттки планарной конструкции (рис.1) с входом на стандартизованных волноводах от WR-42 до WR-6 и коаксиальным выходом. Детекторы отличаются высокой чувствительностью – от 2 (WR-42) до 0,22 В/мВт (WR-6) с неравномерностью вариаций этого параметра по диапазону частот не более ±2 дБ. Они функционируют во всей полосе частот выбранного волновода без внешнего источника питания при входной мощности от -20 до 20 дБмВт на нагрузке 1 МОм и с КСВН подводящего волновода не более 2,0:1. Диоды могут быть установлены в соответствии с выбранной полярностью выходного сигнала.
Детекторы серии WD волноводного исполнения для частот от 60 до 325 ГГц позволяют заменять диоды и выбирать полярность выходного сигнала. Они характеризуются повышенной чувствительностью (до 1 В/мВт в диапазоне 220–325 ГГц) и линейной зависимостью выходного напряжения от уровня детектируемой мощности. Для достижения максимальной чувствительности для смещения рабочей точки диодов, как опция, используется внешний источник питания на напряжение до 15 В.
Балансные смесители серии ВМС для частот от 26,5 до 220 ГГц (для более высоких частот предусмотрена возможность изготовления заказных изделий) выполнены на GaAs-диодах Шоттки. Смесители этой серии характеризуются низким уровнем собственного шума (7–10 дБ) и высокими для пассивного узла коэффициентами передачи (CLRF/IF от -7 до -9 дБ). Стандартный уровень опорного сигнала составляет 13 дБмВт; некоторые модели рассчитаны на мощность опорного сигнала от 0 до 3 дБмВт.
Гармониковые смесители серии WHMB c антипараллельными диодами для частот от 40 до 110 ГГц отличаются возможностью использовать опорный сигнал в четыре-восемь раз более низкой частоты, чем рабочая частота. Например, частота опорного сигнала модели WHMB-10 с рабочей частотой 75–100 ГГц, входной мощностью до 10 мВт и коэффициентом передачи CLRF/IF = -38 дБ составляет 9,4–14 ГГц при мощности опорного источника 19 дБмВт. В гармониковые смесители серии WHM для частот до 325 ГГц встроен внутренний диплексер, в них предусмотрен режим отключения. Смесители рассчитаны на минимальный уровень детектируемого сигнала -65 дБмВт в полосе частот до 40 ГГц и -44 дБмВт в полосе частот 110–170 ГГц.
Смесители с субгармонической подкачкой серии SPM для частот сигнала 60–350 ГГц функционируют при более низкой частоте опорного сигнала fLO. Значение частоты fLO связано с частотой сигнала fS и с промежуточной частотой fIF соотношением fLO = (fS ± fIF) /n, где значение кратности n = 2 или n = 4. Например, для преобразования информации с полосой частот до 18 ГГц на несущей частоте сигнала 350 ГГц в сигнал постоянного тока (fIF = 0) применяют источник опорного сигнала с частотой fLO = 87,5 ГГц. Для fS = 220 ГГц и fLO = 110 ГГц уровень мощности источника опорного сигнала должен составлять 3 мВт, а коэффициент передачи CLRF/IF = -5 дБ. Благодаря мерам по симметрированию антипараллельных диодов удается улучшить подавление собственного шума опорного источника до 15–20 дБ. На рис.2 показаны внешний вид и зависимость шумовой температуры Tш субгармоникового смесителя SPM-05 от частоты сигнала fS в полосе частот от 172 до 204 ГГц при опорной частоте fLO = 84–100 ГГц и промежуточной частоте 4 ГГц (среднее значение коффициента шума составляет 4,4 дБ). В заказных конфигурациях полоса частот выходного сигнала может превышать 18 ГГц.
Источники сигналов
Источники сигналов миллиметрового диапазона длин волн для опорных генераторов и измерительных устройств, а также для возбуждения умножителей частоты выполняются на диодах Ганна. Их выходная частота составляет 26–140 ГГц, мощность для диапазона 26–35 ГГц – от 300 мВт (волновод WR-28) до 15 мВт для частот 130—140 ГГц (волновод WR8). Генераторы серии GО подстраиваются по частоте в пределах ±(3–6) ГГц микрометрическим винтом, генераторы серии GN перерестраиваются в пределах ±(50–75) МГц механическим винтом. Генераторы же серии GMB перестраиваются механически во всей полосе частот волновода (для GMB-10 на WR-10 в пределах 90–105 ГГц). Генераторы серии GV, кроме механической перестройки, подстраиваются по частоте варикапом в пределах ±(300–500) МГц за счет изменения напряжения от 4 до 20 В. На рис.3 показаны типовые статические модуляционные характеристики управляемого напряжением генератора модели GV-15.
Источники сигналов серий FSD и FST (семь моделей) с каскадами удвоения и утроения частоты, соответственно, перекрывают диапазон частот от 120 до 400 ГГц. Их выходная мощность составляет от 5 до 0,3 мВт, соответственно, с возможностью перестройки частоты механически или электрически в пределах от 5 до 15 ГГц.
Компания предлагает фазосинхронизированные источники сигналов серии PLO с частотой от 60 до 325 ГГц и относительной нестабильностью частоты не более ±1·10-6, выполненные на основе системы фазовой синхронизации и умножителей частоты. Их выходная мощность составляет от 50 до 2 мВт в зависимости от типа волновода при внешнем опорном сигнале с частотой 100 МГц и мощностью 1 мВт.
Умножители частоты
Компания выпускает несколько моделей активных умножителей частоты (в том числе усилителей выходного сигнала) в два, три, четыре и восемь раз для входных частот 10–20 ГГц и выходных частот до 90 ГГц. Выходная мощность удвоителей частоты серии FDA с выходной частотой 20–44 ГГц составляет от 22 до 31 дБмВт; утроителей частоты серии FTA с выходной частотой 30–90 ГГц – от 18 до -5 дБмВт в зависимости от модели; учетверителей частоты серии FQA c выходной частотой 26—64 ГГц – от 10 до 15 дБмВт; умножителя частоты в восемь раз модели FXA-12 при выходной частоте 72–82 ГГц – 13 дБмВт. Частотная зависимость выходной мощности модели FXA-12 приведена на рис.4.
КПД преобразования входной мощности в выходную в диапазоне выходных частот 28–95 ГГц при выходной мощности от -26 до 13 дБмВт для утроителей частоты серии FTH достигает 25%.
Преобразователи частоты вниз и вверх
Модули преобразования полосы частот вниз из диапазона 26–110 ГГц в промежуточную частоту 4,5–18 ГГц серий ВDC и FBC содержат балансные смесители серии ВМС, генераторы опорных сигналов серии GN и цепи подавления зеркальных частотных составляющих. Полоса частот сигнала промежуточной частоты равна 15 ГГц и выше, нестабильность частоты генератора опорной частоты не превышает ±35 МГц в интервале рабочих температур 15–25°С. Коэффициент собственного шума преобразования NF SSB не превышает 10–18 дБ. Модуль получает электропитание от источника с напряжением 15 В и током 2 А. Он функционирует при максимальном КСВН входного волновода 1,4:1 и обеспечивает коэффициент передачи по мощности GRF/IF не менее 10 дБ.
Модели BDC-K-26 и BDC-K-40 предназначены для применения совместно с перестраиваемым приемником сигналов с полосой 2–20 ГГц. В их конструкции предусмотрен вход опорного сигнала с частотой 14,5 ГГц и мощностью от -3 до 0 дБмВт. Модель BDC-K-26.5 преобразует полосу частот входного сигнала 18–26,5 ГГц в полосу 2,5–11 ГГц (c использованием второй гармоники частоты опорного сигнала). При этом коэффициент шума не превышает 13 дБ, а уровень паразитных дискретных составляющих – -40 дБ. Модель BDC-K-40 преобразует полосу частот входного сигнала 26,5–40 ГГц в полосу 3,5–17 ГГц (c использованием третьей гармоники частоты опорного сигнала) при тех же показателях по шуму и дискретным составляющим. Во встроенном генераторе опорного сигнала используется стабилизирующий диэлектрический резонатор. Он синхронизирован по фазе внешнего источника с частотой 10 МГц.
Преобразователь частоты вверх модели BUC-22S с помощью встроенных источника опорного сигнала с частотой 1,3 ГГц (опционально, с генератором опорного сигнала с частотой 9,275– 9,531 ГГц на основе диэлектрического резонатора) и умножителя частоты в четыре раза преобразует полосу частот 6,4–7,4 ГГц сигнала промежуточной частоты с выходной мощностью -20...15 дБмВт в полосу частот 43,5–45,5 ГГц. В этой модели смеситель выполнен как гармониковый, его мощность достигает 27 дБмВт. В устройство BUC-22S встроены волноводные цепи фильтрации и подавления паразитных спектральных компонент.
Усилители радиосигналов миллиметрового диапазона длин волн
У малошумящих усилителей серии FLNA со средней частотой 18–96 ГГц мгновенная полоса частот в зависимости от модели составляет 4–13,5 ГГц, усиление – не менее 15–30 дБ, коэффициент шума – не хуже 3,5–6 дБ. Напряжение источника питания – 8 В, ток – от 50 до 200 мА. Коэффициент усиления малых сигналов G0 модулей серии FPA для сигналов с частотой от 18 до 96 ГГц при мгновенной полосе от 4 до 10 ГГц составляет 19–27 дБ, выходная мощность достигает 1 Вт при коэффициенте стоячей волны напряжения КСВН не хуже 2,0:1. Так, выходная мощность модели FPA-22-40-30 достигает 1 Вт в полосе частот 43–46 ГГц, коэффициент линейного усиления G0 – 27 дБ, мощность насыщения – 33 дБмВт. Напряжение и ток источника питания составляют 8 В и 4,6 А соответственно. Коэффициент шума модели FLNA-10-30 в полосе частот 92–96 ГГц равен 6 дБ, усиление G0 – 30 дБ, потребляемый ток – 100 мА, напряжение источника питания – 8 В. Частотная характеристика усилителя мощности FPA-10-19-21 приведена на рис.5.
Компоненты субмиллиметрового(терагер цевого) диапазона
Детекторы серии CD предназначены для систем плазменной диагностики, мониторинга электромагнитной обстановки и демодуляции сигналов с частотой от 300 ГГц до 3 ТГц (длина волны от 1 до 0,1 мм). Они расположены в фрезерованной кубической конструкции с квазиоптическими антенной и отражателем с шириной диаграммы направленности гауссовского типа 24–28 град (рис.6), соединенными с детектором на основе GaAs-диода Шоттки.
Полоса частот стандартного видеовыхода детектора в зависимости от модели составляет от 10 кГц до 100 МГц; максимальная входная мощность – 60–30 мВт, чувствительность – 200–15 В/Вт. Диоды, встроенные в детекторы серии CD, снабжены СВЧ-ключами для защиты от пробоев из-за статических зарядов.
Смесители серии СМ для сигналов с частотой от 300 ГГц до 3 ТГц имеют квазиоптическую конструкцию, подобную показанной на рис.6. Их коэффициент передачи по мощности составляет -9 дБ для частот 300—600 ГГц и -18 дБ для частот 2–3 ТГц; собственная шумовая температура варьируется от 3 до 40·103К; необходимая мощность опорного сигнала – 5–30 мВт; промежуточная частота – 0,5–15 ГГц при полосе 100–1000 МГц. Выпускаются варианты конструкции с фиксированной настройкой отражателя на входную частоту и с управляемой его настройкой.
Квазиоптические смесители серии СНМ предназначены для радиосигналов с частотой 0,3–3 ТГц и опорного сигнала с частотой 100 ГГц с использованием от пятой до двенадцатой гармоник этой частоты. Рекомендуемая мощность опорного сигнала составляет 5–15 мВт, коэффициент передачи CLRF-IF – -35...55 дБ, отношение сигнал/шум 53–40 дБ.
Блоки расширения частотного диапазона измерительных приборов
Компания Farran Technology выпускает устройства, расширяющие до 140 ГГц частотный диапазон имеющихся у потребителя измерительных приборов диапазона 26–40 ГГц (генераторов, анализаторов цепей, анализаторов спектра) (рис.7). По заказу могут быть поставлены блоки расширения частотного диапазона до 3 ТГц.
В качестве вспомогательных узлов измерительных устройств компания предлагает ферритовые вентили и циркуляторы (серии ISO и CIRC) для частот 8–110 ГГц, пропускающие мощность от 5 до 1 Вт с коэффициентом изоляции 23–18 дБ (серия ISFB до 30 дБ) с полосой пропускания 1–3 ГГц. Измерительные источники шума с частотой 26–170 ГГц выполнены на GaAs ЛПД, что позволяет работать с низкими напряжениями питания.
Наряду с компонентами и субблоками, Farran Technology предлагает устройства миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов (радиометры, интерферометры, радиолокаторы) с частотой сигналов от 89 до 300 ГГц для бесконтактных систем контроля безопасности на расстояниях порядка 100 м, систем предотвращения столкновений, контроля перемещений и других приложений.
Благодаря развитию техники генерирования, преобразования и усиления сигналов терагерцевого диапазона частот (миллиметрового и субмиллиметрового – инфракрасного – диапазонов) становятся доступными узлы, позволяющие создавать перспективные радиотехнические устройства и системы. Основные технические направления освоения этих диапазонов – умножение частоты, преобразование занимаемой сигналом полосы частот вниз, применение гармониковых режимов нелинейных узлов, на наиболее высоких частотах — реализация квазиоптических конструкций. Компания Farran Technology существенно продвинулась в освоении полосы частот 0,1–3 ТГц. Приобрести ее изделия можно через ее официального дистрибьютора в России – ООО "Радиокомп" [3].
Литература
1. www.farran.com
2. www.smithsinterconnect.com
3. www.radiocomp.net
Отзывы читателей
