C-sávú erősítőmodul és passzív RF komponensek tervezése nagy teljesítményű SSPA rendszerhez

Fájlok
Dátum
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt

A nagy teljesítményű rádiófrekvenciás rendszerek fejlődése fokozott követelményeket támaszt az RF erősítők irányába. A tanulmány célja egy C-sávban működő, 5 kW-os teljesítményerősítő (SSPA) egyik 200W-os moduljának fejlesztése, valamint a hozzá kapcsolódó teljesítményösszegzők és iránycsatolók tervezése. A munka során részletesen ismertetésre kerültek a nagy teljesítményű rádiófrekvenciás rendszerekhez kapcsolódó elméleti alapok. A munka során kiemelt szerepet kapott a csőtápvonalak viselkedésének vizsgálata olyan extrém körülmények között, mint a megnövekedett hőmérséklet, magas páratartalom vagy felületi érdesség. Az erősítőmodul kialakításához a GaN (gallium-nitrid) alapú félvezető használata bizonyult optimális választásnak, mivel az előírt frekvenciatartományban nincsenek szilícium eszközök. A magas frekvencia és nagy teljesítmény miatt a PCB anyaga alacsony veszteségű és jó hővezető képességű RF-35TC. A teljes fejlesztési folyamatot szimulációkkal támasztottam alá, melyeket AWR Design Environment és ANSYS HFSS környezetben végeztem. Az illesztett tranzisztor -21dB reflexióval és 0 dB gain flattness-el rendelkezik. A T-osztók és a 3-utas combiner képes a -25 dB alatti reflexióra. A hibaanalízis kimutatta, hogy tranzisztorhiba esetén az izoláció hiánya a kimeneti teljesítmény csökkenését és további FET-ek meghibásodását okozhatja, ezért az izolációt minden PAM-modulban integrált cirkulátorokkal javasolt megvalósítani, így a rendszer 3U magas rack-be is beépíthető. A rack-szintű összegzéshez Magic Tee elemeket alkalmaztam, melyek szimulációs eredményei -35 dB alatti reflexiót és -68 dB E–H izolációt mutattak. A külső és belső iránycsatolóknál a csatolás egyenessége 0.01 dB, illetve az irányhatás is nagyobb mint 20 dB. Az iránycsatolók és a Magic Tee elemek gyártása során ±0,1 mm-es mérettűrés elegendő a megfelelő elektromos illesztés biztosításához, míg a háromutas T-elágazás esetében a szimulációk alapján szigorúbb, ±0,05 mm-es pontosság szükséges. A teljesítmény tolerancia szimulálása rámutattak, hogy ideális környezetben a Magic Tee 25 kW-ot, E-Tee 470 kW-ot, a 3-utas H-Tee 870 kW-ot, míg az egyenes szakasz 1420 kW-ot képes elviselni 7,05 GHz-en.

Leírás
Kulcsszavak
RF, mikrohullám, SSPA, E-Tee, H-Tee, crossguide coupler, C-band, 3-way, 6-way combiner, HFSS
Forrás