Сверхвысокочастотный усилитель мощности с переключателем. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Компьютеры

 Комментарии к статье

Специфика применения некоторых зарубежных средств связи в российских условиях состоит в необходимости дополнения функциональности этих средств разнообразными приставками отечественного производства. Так, например, беспроводные системы связи стандарта IEEE802.11 [1], выполненные в конструктиве PCMCIA карт, применяются за рубежом для подключения портативных компьютеров к сетям общедоступного и корпоративного пользования в магазинах, университетах, аэропортах, складах и т.п. Так как они предназначены для работы с портативным компьютером, их схема минимизирована по потреблению энергии, с чем связана невысокая мощность передатчика (30-100 мВт). Вследствие же относительно невысокой цены такие устройства в России применяются повсеместно для любых применений беспроводной связи. И часто их невысокая выходная мощность - это единственное, что не удовлетворяет конечного заказчика. В этом случае на сцене появляются отечественные усилители мощности, предназначенные для совместного использования с миниатюрными устройствами IEEE802.11 и позволяющие значительно поднять их выходную мощность. О проектировании и испытании одного из таких усилителей и пойдет речь в этой статье.

Обычно устройства IEEE802.11 имеют один СВЧ разъем, используемый для подключения антенны, переключение прием-передача происходит внутри устройства, так как эта система - с временным разделением. Поэтому первая проблема, которую предстояло решить при разработке усилителя мощности - это разделения каналов приема и передачи с целью усиления последнего и по возможности минимального ослабления первого. Для описанного разделения можно использовать пассивные устройства - циркуляторы. О проектировании усилителей мощности с циркулятором было подробно рассказано в [2], поэтому в настоящей статье речь пойдет о другом способе - использовании активного переключателя.

Рис. 1. Структурная схема усилителя мощности с переключателем

Особенность использования СВЧ переключатели состоит в необходимости формирования сигнала управления для переключения режимов прием-передача. Конечно, такой сигнал можно брать с самого устройства IEEE802.11, но в этом случае теряется удобство пользования усилителем, так как кроме СВЧ кабелей необходимо подключение еще одного управляющего кабеля. Кроме того, в явном виде сигнал переключения прием-передача на разъем PCMCIA не выведен. Для получения сигнала управления переключателем в разработанном усилителе применен СВЧ детектор, реализованный на диоде Шоттки типа HSMS-2850 фирмы Agilent. Диод Шоттки HSMS-2850, предназначенный для детектирования, модуляции, смешивания и деления частоты в диапазоне от 915 МГц до 5.8 ГГц на частоте 2.45 ГГц (средней рабочей частоте разработанного усилителя) обладает чувствительностью 35 мВ/мкВатт. Более подробно о технических параметрах этого компонента можно прочитать в [3] или в Интернете на сайте agilent.ru. Для согласования диода Шоттки на частоте 2.45 ГГц применена резонансная цепь, состоящая из двух полосков. Ее расчет приведен в [4], кроме того, для ее расчета можно использовать бесплатно распространяемый компанией Agilent микроволновый калькулятор AppCad.

Рис. 2. Внешний вид устройства

Структурная схема разработанного усилителя показана на рис. 1, внешний вид - на фотографии, рис. 2. В качестве активного элемента усилителя использован полевой транзистор SHF-0289 на арсениде галлия фирмы Stanford Microdevices. Этот перспективный компонент обеспечивает выходную мощность не менее 30 дБм на частоте 2.45 ГГц при входной мощности 20 дБм. Некоторым недостатком его применения можно назвать необходимость напряжения питания 8 Вольт, но как показали эксперименты, он удовлетворительно работает и при напряжении 5 Вольт, если не требовать от него полной мощности на выходе. Схема включения транзистора, приведенная в документации по применению [5], достаточно сложна, при этом значениями некоторых компонентов при настройке необходимо варьировать для получения приемлемых параметров, но такова судьба всех полевых транзисторов.

С выхода транзисторного усилителя усиленный сигнал передатчика поступает на СВЧ переключатель SW-438 фирмы MA-COM. Этот недорогой арсенид-галлиевый переключатель, размещенный в пластмассовом корпусе SOT-363 для поверхностного монтажа, обеспечивает малое затухание при прямом прохождении сигнала (не более 0.7 дБ на 2.4 ГГц), высокую изоляцию (не менее 25 дБ) и практически не потребляет энергии (менее 10 мкА на 3 Вольт). Обычно полевые СВЧ переключатели управляются отрицательным напряжением, поэтому еще одним из его достоинств можно назвать возможность управления как отрицательным, так и положительным напряжением - при проектировании своего драйвера это очень удобно. Подробную техническую документацию [6] на этот компонент можно найти на сайте фирмы-производителя: macom.com.

Рис. 3. Принципиальная схема

СВЧ переключателем управляет драйвер, в роли которого в данной схеме выступает быстродействующий мультиплексор аналоговых сигналов фирмы Analog Devices ADG774ABRQ. В его функции входит одновременное переключение сигналов 0 и +2.5 Вольта на управляющих входах переключателя SW-438 по сигналу обнаружения мощности на входе СВЧ детектора, передающегося через исполнительный элемент - транзистор КТ-3130. Уровень + 2.5 Вольта формируется резистивным делителем R7/R8 - смотрите принципиальную схему на рис. 3. ADG774ABRQ обладает низким сопротивлением в открытом состоянии - 2.2 Ом, может функционировать при напряжении как 5, так и 3 Вольта, по управляющим входам совместим ТТЛ/КМОП. Основное достоинство, отличающее ADG774ABRQ от своей первой реализации - ADG774BRQ, состоит в удвоенной полосе пропускания аналогового сигнала - 400 МГц и малого времени переключения - 3 нс, что позволяет использовать такой мультиплексор в любых современных телекоммуникациях, подробнее о нем в [7].

Рис. 4. Результаты испытаний

Результаты испытаний разработанного устройства показаны на графике, рис 4. Коэффициент усиления устройства в децибелах и выходная мощность в децибелах к милливатту показаны на графике в зависимости от рабочей частоты. В заключение хотелось бы отметить, что использование фольгированного фторопласта толщиной 1 мм вместо фольгированного стеклотекстолита толщиной 1.5 мм в качестве материала подложки усилителя позволило бы существенно улучшить полученные результаты.

Список использованной литературы

1. Шахнович И. "Беспроводные локальные сети. Анатомия стандартов IEEE802.11". - Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - № 1, 2003. - С. 38-48.
2. Малыгин И.В. "Разработка и исследование усилителей мощности СВЧ радиомодемов стандарта IEEE802.11" - Компоненты и технологии. - № 9, 2002. - С. 24 - 25.
3. Surface Mount Microwave Schottky Detector Diodes HSMS-2850 Series. Technical Data. Communications Components Designer’s Catalog. Hewlett Packard. 5966-0895E (9/97).
4. 2.45 GHz Detector Demonstration Board. Assembly and Operating Instructions. HSMS-2850. Semiconductor Products Designer’s Catalog. Agilent Technologies. CD. 5968-7805E (11/99).
5. SHF-0289. DC - 3 GHz, 1.0 Watt, CaAs HFET. Product Description. Stanford Microdevices, stanfordmicro.com. EDS-101241 Rev A.
6. GaAs SPDT Switch DC-3.0 GHz SW-438. Ver. 2.00, MA-COM, Tyco/Electronics.
7. Low Voltage 400 VHz Quad 2:1 Mux with 3 ns Switching Time ADG774A. REV.0. Analog Devices Inc., 2001, analog.com.

Автор: Малыгин И.В.; Публикация: library.espec.ws

Смотрите другие статьи раздела Компьютеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Физическая активность ускоряет обмен веществ 28.10.2025 Физические упражнения давно считаются ключом к поддержанию здоровья и контроля веса, но до недавнего времени ученые спорили о том, насколько организм увеличивает расход энергии во время тренировок. Новое исследование показало: движение действительно заставляет тело сжигать больше калорий, не экономя энергию на других жизненно важных функциях. К такому выводу пришли специалисты Технологического университета Виргинии (Virginia Tech) совместно с коллегами из университетов Абердина (Великобритания) и Шэньчжэня (Китай). Они изучили, как физическая нагрузка влияет на общий "энергетический бюджет" организма, включая затраты на дыхание, циркуляцию крови, терморегуляцию и другие базовые процессы. До этого существовали две гипотезы: либо организм перераспределяет фиксированный объем энергии, "забирая" ее у других функций ради движения, либо общий расход калорий увеличивается за счет дополнительной физической активности. Результаты исследования однозначно показали, что организм не экономит энергию на базовых процессах, компенсируя тренировку. В исследовании приняли участие 75 человек в возрасте от 19 до 63 лет, от малоподвижных людей до ультрамарафонцев. Каждый участник носил сенсор на поясе, который фиксировал движения в разных направлениях, чтобы оценить уровень физической активности. Для точного измерения дневного расхода энергии участники выпивали изотопы водорода и кислорода, а затем сдавали мочу на анализ в течение двух недель. Разница в выведении изотопов позволила определить объем выделяемого углекислого газа и, соответственно, общее количество сожженных калорий. Результаты показали: с увеличением физической активности базовые функции организма - дыхание, терморегуляция, сердечный ритм - продолжали потреблять привычное количество энергии. Организм не пытался компенсировать расход энергии на движение за счет других процессов. "Наши данные подтверждают, что физическая активность ведет к увеличению суточного расхода калорий независимо от телосложения", - объясняет профессор Кевин Дэви, ведущий автор исследования. Соавтор исследования Кристен Говард уточнила, что компенсация, о которой говорили ранее, может проявляться только при дефиците энергии, например, при строгих диетах. В условиях адекватного питания тело просто сжигает больше калорий без снижения других функций. Кроме того, исследование подтвердило простую, но важную закономерность: чем активнее человек, тем меньше времени он проводит в состоянии малоподвижности. Это означает, что регулярные упражнения не только повышают расход энергии, но и снижают сидячий образ жизни, что дополнительно положительно влияет на здоровье.

Другие интересные новости:

▪ Блокчейн-технологии для исследования космоса

▪ Сенсор для телефонных камер от Micron

▪ Кресло с кардиографом не даст водителю заснуть за рулем

▪ Алмазный квантовый компьютер

▪ Электрический ценник

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Охрана труда. Подборка статей

▪ статья Каратаев, Каратаевщина. Крылатое выражение

▪ статья Почему в Саудовской Аравии запрещены игры о покемонах? Подробный ответ

▪ статья Заведующий медпунктом. Должностная инструкция

▪ статья Асинхронные двигатели. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой телефон. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026