Разработка выходного усилителя М-типа для комплексированного изделия 2-см диапазона

Задание на выпускную квалификационную работу
Реферат……………………………………………………………………………… 6
Аннотация…………………………………………………………………………… 7
Annotation…………………………………………………………………………… 8
Введение……………………………………………………………………………. 10
1 Аналитический обзор литературы………………………………………………. 12
1.1 Приборы М-типа………………………………………………………………. 15
1.2 Классификация приборов М-типа……………………………………………. 25
1.3 Усилители………………………………………………………………………. 33
1.4 Диапазоны и частоты длин волн……………………………………………….. 38
2 Конструкторская часть…………………………………………………………… 46
2.1 Основные технические характеристики………………………………………. 46
2.2 Оценка надежности……………………………………………………………... 49
2.3 Описание конструкции………………………………………………………… 52
2.4 Холодные измерения…………………………………………………………… 53
2.5 Схема и режим испытаний…………………………….………………………. 55
2.6 Исследование полосковых свойств усилителя………...……………………… 58
2.7 Результаты изготовленных образцов…………...……………………………… 62
3 Расчетная часть……………………………………………………………….…… 65
3.1 Расчет схемы электрической функциональной………………………………. 65
3.2 Расчет схемы электрической принципиальной……….………………………. 70
4 Экспериментальная часть………………………………………………………… 75
Заключение…………………………………………………………………………. 79
Список используемых источников………………………………………………… 80

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время, развитие радиолокационной аппаратуры идет по пути расширения ее функциональных возможностей, что требует совершенствование передающих модулей и замены устаревших технических средств новыми.
Для обеспечения сопровождения большого числа скоростных целей требуется многорежимная радиолокационная система с расширенными функциональными возможностями по обнаружению и мониторингу. Многорежимная работа передающего модуля должна включать в себя возможность использования режима с большой паузой между импульсами, для обнаружения целей на большой дальности. При этом необходимо располагать большой энергией в импульсе.
Таким образом, все основные параметры передающего модуля – выходная импульсная мощность, длительность импульса и частота их повторения, а также рабочая частота сигнала должны иметь возможность быстро и независимо друг от друга изменяться в широких пределах. Это требует создания мощных передающих устройств, обеспечивающих возможность изменения длительности импульса в широких пределах при сохранении энергии в импульсе.
Известно, что малая величина импульсной выходной мощности у полупроводников (ПП) ограничивает возможности ее регулировки. Наличие этого «потолка» по мощности вынуждает разработчиков РЛС для обеспечения дальности обнаружения набирать нужную энергию в импульсе за счет увеличения длительности импульса. Это ведет к использованию режимов с низкой скважностью. Возможностей для обеспечения многорежимности практически не остается.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Аналитический обзор литературы
СВЧ-электроника, область электроники, охватывающая проблемы создания и применения электронных приборов и устройств, предназначенных для работы в сверхвысокочастотном диапазоне (СВЧ, условно от 300 МГц до 3000 ГГц). При приближении к СВЧ работа многих электронных вакуумных приборов с сеточным управлением (тетродов, пентодов и др.) становится практически невозможной вследствие соизмеримости периода колебаний с временем пролёта электронов в межэлектродном пространстве. Ухудшение работы электронных приборов с повышением частоты обусловлено также влиянием индуктивностей и ёмкостей электродов и вводов, соизмеримостью линейных размеров прибора и его внешней электрической цепи с рабочей длиной волны.
В основу большинства современных СВЧ-приборов положены принципы взаимодействия носителей заряда (главным образом электронов) с электромагнитными СВЧ-полями. Важную роль в работе таких приборов играют явления группирования электронов и наведения тока во внешних цепях при движении носителей заряда, а также принципы отбора кинетической или потенциальной энергии от электронных потоков. Решение проблем СВЧ-электроники требует органического слияния электронного прибора с электродинамическими устройствами – резонаторами, замедляющими системами и другими элементами СВЧ-цепи.
Доминирующее положение в СВЧ-электронике занимают приборы вакуумной и твердотельной (главным образом полупроводниковой, далее ПП) электроники, обеспечивающие генерирование, усиление и преобразование СВЧ-колебаний. Существует также класс газоразрядных приборов СВЧ, используемых в основном для целей коммутации и управления СВЧ-колебаниями. Приборы квантовой электроники применяются в СВЧ-диапазоне преимущественно в качестве высокостабильных стандартов частоты, в т. ч. квантовых стандартов частоты, и сверхмалошумящих усилителей слабых сигналов (Квантовый усилитель).
Становление СВЧ-электроники в 1920-х гг. обусловлено прежде всего потребностью радиолокации в значительном повышении частоты используемых радиоволн для получения высокой направленности излучения и увеличения числа каналов связи. На основе достижений в области физических основ электроники были разработаны принципы динамического управления и фазовой фокусировки электронных потоков, позволившие преодолеть недостатки электростатического сеточного управления на частотах свыше 3 ГГц.
Важный этап развития СВЧ-электроники связан с изобретением и разработкой в 1937–40 гг. СВЧ-триодов, органически объединённых с внешними объёмными резонансными системами, пролётных и отражательных клистронов, а также многорезонаторных магнетронов; в середине 1940-х гг. созданы лампы бегущей волны (далее ЛБВ), использующие длительное взаимодействие электронного потока и замедленной электромагнитной волны. Эти приборы, оставаясь основными приборами вакуумной СВЧ-электроники, обеспечивают получение в сантиметровом диапазоне длин волн средних мощностей до 1 МВт и импульсных мощностей вплоть до сотен МВт при высоких значениях КПД, широкой полосе рабочих частот и высокой стабильности частоты и фазы колебаний.
Твердотельная СВЧ-электроника вплоть до середины 20 в. была представлена в основном детекторными и смесительными полупроводниковыми диодами, в которых использовались малоинерционные свойства p–n-перехода; такие диоды широко применяются в контрольно-измерительной аппаратуре и во входных цепях приёмных СВЧ-устройств. Открытие в 1959 г. лавинно-пролётных диодов, а в 1963 г. диодов Ганна позволило создать на их основе твердотельные маломощные генераторы и усилители СВЧ, приближающиеся по своим параметрам и характеристикам к отражательным клистронам. На основе ПП диодов с нелинейной ёмкостью в 1950–60-х гг. разработаны также параметрические усилители, не уступающие по уровню шума наиболее совершенным ЛБВ.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Канащенков, А. И. Создание перспективной малогабаритной многорежимной бортовой радиолокационной системы / А. И. Канащенков, С.В. Новиков, Д.С, Кулаков – 1-е изд. – М.: Москва, 2016. -105 с.
2. Друзин, С. В. Создание перспективной системы вооружения войсковой ПВО нового облика / С. В. Друзин, В. В. Майоров, Б.Н. Горевич // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». - 2019. - № 4. - С. 7-18.
3. Верба, В. С. Анализ состояния и тенденций развития бортовых РЛС авиационных комплексов радиолокационного дозора и наведения / В.С. Верба // Журнал радиоэлектроники. - 2012. - № 1 – С. 6-13.
4. Быстров, Р. П. Особенности развития радиолокационных систем / Р.П. Быстров, Ю.В. Гуляев, В.А. Черепенин В.А // Радиотехника. - 2010. - № 8. – С. 71-90.
5. Белоус, А. И. СВЧ-электроника в системах радиолокации и связи: монография / А.И. Белоус, М.К. Мерданов, С.В. Шведов. М.: Техносфера, 2016. - 688 с.
6. Грундман, М. Основы физики полупроводников, нанофизика и технические приложения: монография. – М.: Физматлит, 2012. - 772 c.
7. Pasternak Irvin. Radar Technology Advancements and New Applications / Pasternak Irvin // Microwave Journal California. 2017. - №131 – С. 107-116.
8. Фурсаев, М. А. Усилители М-типа с катодом в пространстве взаимодействия / М.А. Фурсаев, В.П. Еремин, Э.М. Гутцайт. – М.: МЭИ, 1976. - 85 с.
9. Суходолец, Л. Г. Мощные Вакуумные СВЧ-приборы / Л. Г. Суходолец - М.: Изд-во ИКАР, 2014. - 272 с.
10. Л. Клэмпитт. (ред). Мощные электровакуумные приборы СВЧ. В кн. Усилитель М-типа с распределенной эмиссией. В кн.: Мощные электровакуумные приборы СВЧ. – М.: Мир, 1974. С. 69-101.

Весь текст будет доступен после покупки