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:

Особенности почек помогают легче переносить высоту 18.01.2025

Высокогорные регионы всегда привлекали внимание исследователей, изучающих, как человек адаптируется к жизни в условиях разреженного воздуха. Недавнее исследование группы ученых из Университета Маунт-Ройал в Канаде, возглавляемое доктором Тревором Деем, проливает свет на важную роль почек в акклиматизации к большим высотам. Работы канадских ученых объясняют, почему представители народности шерпа, которые веками живут в высокогорных районах Тибета, значительно лучше переносят высокогорье. В своем исследовании ученые наблюдали за дыханием и составом крови участников во время их подъема на высоту 4300 метров в Гималаях, в Непале. Эксперимент проводился с участием двух групп: одна состояла из жителей низменностей, не привыкших к горной среде, а другая - из шерпов, чей организм приспособлен к жизни на большой высоте. Основное различие между этими группами было в том, как их организмы реагировали на дефицит кислорода в воздухе. У шерпов наблюдалась более быстрая и масштабная адаптация к ...>>

Производство электричества с помощью термоядерного синтеза 18.01.2025

Американская компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) нацелена на создание первой в мире термоядерной электростанции, способной подключаться к электрической сети. Этот амбициозный проект, известный как ARC (Affordable, Robust, Compact), будет построен вблизи города Ричмонд, штат Вирджиния. В соответствии с планами, новая электростанция сможет производить до 400 мегаватт чистой энергии, что вполне хватит для обеспечения электричеством 150 тысяч домохозяйств. Прогнозируется, что станция начнет работу в 2030-х годах. Принцип работы термоядерной электростанции основан на процессе термоядерного синтеза, который происходит в ядре звезд. В отличие от традиционной атомной энергетики, где используется деление ядер атомов с образованием радиоактивных отходов, термоядерный синтез создает в качестве побочного продукта безопасный гелий. Для того чтобы удерживать плазму с температурой свыше 100 миллионов градусов Цельсия, установка будет использовать мощные магнитные поля. Тем не менее, н ...>>

Экологическая защита для овощей и фруктов 17.01.2025

Исследователи из женского колледжа Шри Нараяна в Колламе, Керала, Индия, разработали инновационный способ продления свежести фруктов и овощей. Группа под руководством Пурнимы Виджаян предложила использовать съедобное покрытие, созданное на основе целлюлозных нановолокон (CNF), полученных из луковой шелухи. Этот подход не только продлевает срок хранения продуктов, но и способствует их безопасности благодаря включению нанокуркумина, известного своими антимикробными свойствами. Основным компонентом покрытия являются CNF, полученные из переработанных отходов лука. Эти нановолокна соединяются с синтетическим биополимером, который улучшает структуру покрытия, устраняя проблемы с водостойкостью и термической стабильностью, ранее свойственные материалам на основе CNF. Кроме того, добавление нанокуркумина усиливает антимикробные свойства покрытия, делая его особенно эффективным для предотвращения порчи. Для проверки эффективности этой разработки ученые провели эксперимент с апельсинами. П ...>>

Случайная новость из Архива Найдены звезды второго поколения 27.04.2021 Группа астрономов провела спектроскопическое исследование 23 звезд в шаровом скоплении NGC 6544 в рамках обзора APOGEE. Ученые под руководством Фелипе Грана из Папского католического университета Чили в Сантьяго провели химический анализ звезд ветви красных гигантов (RGB) NGC 6544 и обнаружили, что гиганты имеют среднюю металличность около -1,44 и содержание альфа-элементов на уровне 0,2. Для звезд с асимптотической ветвью гигантов (AGB), эти значения составили -1,66 и 0,25 соответственно. Согласно данным ученых, у 14 из 23 исследованных звезд были обнаружены различные химические структуры, что делает их так называемыми звездами второго поколения, то есть космическим объектом, возникшим из вещества, обогащенного тяжелыми элементами (тяжелее гелия). Шаровое скопление NGC 6544 расположено на расстоянии около 8 тысяч световых лет от Земли. Оно представляет собой кластер средней плотности, который находится в 326 световых годах от галактической плоскости, что является ближайшим расстоянием, обнаруженным учеными. Ветвь красных гигантов (red giant branch - RGB), также называемая первой гигантской ветвью. Это этап эволюции звезд, в ядрах которых происходит слияние гелия-4 в углерода-12 посредством тройной альфа-реакции. В звездах асимптотической ветви гигантов (asymptotic giant branch - AGB) термоядерное горение гелия происходит во внешней оболочке вырожденного углерод-кислородного ядра (временами с горением водорода в более внешней оболочке ядра).

Другие интересные новости:

▪ Рукомойник для дальнобойщика

▪ Олимпийские видеорекордеры

▪ Сундук с кинофильмами

▪ Первая успешная роботизированная трансплантация печени

▪ Применение кукол в медицине

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Индикаторы, датчики, детекторы. Подборка статей

▪ статья Свадебная видеосъемка. Искусство видео

▪ статья Где и когда хоккейные вратари получали денежный штраф во время игры? Подробный ответ

▪ статья Автомобиль Козлик. Личный транспорт

▪ статья Питание низковольтной аппаратуры в автомобиле. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Применение термокомпенсированной оптронной развязки в преобразователях напряжения. Часть 1. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025