Transistorë me mikrovalë shtëpiake. drejtoria

Transistorët me mikrovalë përdoren në shumë fusha të veprimtarisë njerëzore: transmetues të transmetimit televiziv dhe radio, përsëritës, radarë për qëllime civile dhe ushtarake, stacione bazë të sistemit të komunikimit celular, avionikë, etj.

Vitet e fundit ka pasur një tendencë të dukshme të kalimit nga teknologjia bipolare për prodhimin e transistorëve me mikrovalë në teknologjitë VDMOS (Vertical Diffusion Metal Oxide Semiconductors) dhe LDMOS (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductors). Teknologjia më e avancuar LDMOS ka karakteristikat më të mira si lineariteti, fitimi, performanca termike, toleranca e mospërputhjes, efikasiteti i lartë, marzhi i shpërndarjes së fuqisë dhe besueshmëria. Transistorët e prodhuar nga Philips kanë përsëritshmëri jashtëzakonisht të lartë nga grupi në grup, dhe Philips është krenar për këtë. Kur zëvendësoni transistorët e dështuar, nuk duhet të shqetësoheni për vendosjen e pajisjeve përsëri, pasi të gjithë parametrat e transistorëve janë absolutisht identikë. Asnjë nga konkurrentët e Philips nuk mund të mburret me këtë.

Të gjitha zhvillimet e reja të Philips bazohen në teknologjinë e re moderne LDMOS.

Transistorë për stacionet bazë celulare

Përveç transistorëve të paketuar në kuti, Philips prodhon module të integruara.

Karakteristikat dalluese të moduleve të integruara:

• Teknologjia LDMOS (bashkim direkt në ftohësin, lineariteti, fitimi më i lartë), o deformim i reduktuar,
• më pak ngrohje e gjysmëpërçuesit për shkak të përdorimit të një fllanxha bakri, o kompensim i integruar për kompensimin e temperaturës,
• hyrje/dalje 50 ohm,
• fitimi linear,
• mbështetje e shumë standardeve (EDGE, CDMA).

BGF0810-90

• Fuqia e daljes: 40 W,
• fitimi: 16 dB,
• Efikasiteti: 37%,

BLF1820-90

• Fuqia e daljes: 40 W,
• fitimi: 12 dB,
• Efikasiteti: 32%,
• dobësimi i fuqisë së kanalit ngjitur ACPR: -60 dB,
• Amplituda e vektorit të gabimit EVM: 2%.

Transistorë për stacionet e transmetimit

Gjatë 25 viteve të fundit, Philips ka ruajtur lidershipin në këtë fushë. Përdorimi i përparimeve më të fundit në teknologjinë LDMOS (seritë BLF1xx, BLF2xx, BLF3xx, BLF4xx, BLF5xx) na lejon të forcojmë vazhdimisht pozicionin tonë në treg. Një shembull është suksesi i madh i transistorit BLF861 për transmetuesit televizivë. Ndryshe nga transistorët konkurrues, BLF861 ka provuar veten të jetë një element shumë i besueshëm dhe shumë i qëndrueshëm, i mbrojtur nga dështimi kur antena shkëputet. Asnjë nga konkurrentët nuk mund t'i afrohej karakteristikave të stabilitetit të BLF861. Fushat kryesore të aplikimit të transistorëve të tillë mund të emërtohen: transmetues për frekuenca nga HF deri në 800 MHz, radio stacione private PMR (TETRA), transmetues VHF për qëllime civile dhe ushtarake.

Karakteristikat themelore të tranzistorit BLF861A

• Tranzistor push-tërheqës (përforcues shtytje-tërheqje),
• fuqia dalëse më shumë se 150 W,
• fitoni më shumë se 13 dB,
• Efikasiteti më shumë se 50%,
• mbulon brezin nga 470 në 860 MHz (bandat IV dhe V),
• është standardi i industrisë në transmetuesit televizivë sot.

Modeli i ri i tranzistorit BLF647

• zhvilluar bazuar në BLF861A,
• fitim i lartë 16 dB në 600 MHz,
• fuqia dalëse deri në 150 W,
• mbulon brezin nga 1.5 në 800 MHz,
• i besueshëm, rezistent ndaj mospërputhjes,
• rezistent ndaj shkëputjes së antenës,
• ka një rezistencë të integruar që lejon funksionimin në frekuencat HF ​​dhe VHF,
• Transistor Push-pull (përforcues push-pull).

Transistor BLF872

• është duke u zhvilluar si një zëvendësim më i fuqishëm për BLF861A,
• fillimi i prodhimit tremujori i parë i vitit 2004,
• fuqia dalëse deri në 250 W,
• tranzistori më i besueshëm për sa i përket rezistencës ndaj mospërputhjes,
• ruan linearitetin,
• ruan besueshmërinë,
• kompensimi aktual Idq më pak se 10% për 20 vjet,
• fitoni më shumë se 14 dB,
• mbulon brezin nga 470 në 860 MHz.

Transistorë për radarë dhe avionikë

Transistorët e rinj Philips për radarët dhe pajisjet avionike janë prodhuar gjithashtu duke përdorur teknologjinë më të fundit LDMOS. Kristalet e bëra duke përdorur teknologjinë LDMOS nxehen më pak, janë më të besueshëm, kanë fitim më të madh dhe nuk kërkojnë një izolues midis nënshtresës dhe radiatorit. Prandaj, për të arritur të njëjtat karakteristika, kërkohen më pak transistorë, gjë që rrit më tej besueshmërinë dhe zvogëlon koston e produktit.

Zhvillimet e reja:

BLA0912-250

• brezi nga 960 në 1250 MHz (të gjitha frekuencat kryesore të avionikës),
• fitim i lartë deri në 13 dB,
• besueshmëria, rezistenca ndaj mospërputhjes së fazës 5:1,
• lineariteti,
• mostrat do të jenë të disponueshme nga qershori 2003.

BLS2934-100

• brezi nga 2.9 në 3.4 GHz (të gjitha frekuencat kryesore të avionikës),
• përdorimi i një strehimi standard jo hermetik,
• mostrat do të jenë të disponueshme deri në fund të vitit 2003.

Për ta përmbledhur, mund të themi me besim se Philips vazhdon me kohën dhe ofron transistorë që lejojnë krijimin e pajisjeve të reja që kanë karakteristika më të avancuara: madhësi më të vogël, fuqi më të madhe të prodhimit, më pak komponentë dhe çmim më të ulët të produktit përfundimtar.

Libra referencë për radio amator

Niveli aktual i zhvillimit të REA dhe bazës së tij elementare bën të mundur krijimin e transmetuesve VHF FM dhe televizionit plotësisht në gjendje të ngurtë me një fuqi dalëse deri në 5 kW. Shtigjet e amplifikimit të bazuara në amplifikatorët e tranzistorit me brez të gjerë kanë një sërë përparësish në krahasim me amplifikatorët e tubave. Transmetuesit e gjendjes së ngurtë janë më të besueshëm, të sigurt elektrik, të përshtatshëm për t'u përdorur dhe më të lehtë për t'u prodhuar.

Me një dizajn bllok-modular të transmetuesit, dështimi i njërit prej blloqeve të amplifikatorit të terminalit nuk çon në ndërprerje të transmetimit në ajër, pasi transmetimi do të vazhdojë derisa blloku të zëvendësohet, vetëm me fuqi të reduktuar. Për më tepër, rruga me brez të gjerë të amplifikatorit të tranzitorit nuk kërkon akordim shtesë në një kanal specifik brenda brezit të frekuencës së funksionimit.

Në përgjithësi pranohet se besueshmëria e një transmetuesi varet, para së gjithash, nga besueshmëria e përbërësve aktivë të përdorur. Falë përdorimit të transistorëve modernë me mikrovalë linearë me fuqi të lartë, tiparet e projektimit dhe teknologjia e prodhimit të të cilave sigurojnë një rritje të konsiderueshme të kohës së tyre midis dështimeve, çështja e rritjes së besueshmërisë së transmetuesve të gjendjes së ngurtë ka marrë një zgjidhje themelore.

Kërkesat në rritje për treguesit teknikë dhe ekonomikë të VHF FM dhe transmetuesve televizivë me fuqi të lartë, si dhe niveli i arritur i teknologjisë vendase në fushën e krijimit të transistorëve bipolarë silikoni me fuqi të lartë, stimuluan zhvillimin e një klase të re pajisjesh - të lartë -Tranzistorë me mikrovalë linearë me fuqi. Instituti i Kërkimeve të Teknologjisë Elektronike (Voronezh) ka zhvilluar dhe prodhon një gamë të gjerë të tyre për përdorim në intervalet e gjatësisë së valëve metër dhe decimetër.

Transistorët janë krijuar posaçërisht për t'u përdorur në transmetuesit e transmetimit televiziv dhe radio me fuqi të lartë, përsëritësit, veçanërisht, në përsëritësit televizivë me përforcim të përbashkët të sinjaleve audio dhe imazhe, si dhe në amplifikatorët e sinjalit shumëkanalësh të stacioneve bazë të një sistemi komunikimi celular. Këta transistorë plotësojnë kërkesa jashtëzakonisht të rrepta për linearitetin e karakteristikës së transferimit, kanë një diferencë të shpërndarjes së fuqisë dhe, si rezultat, besueshmëri të rritur.

Strukturisht, transistorë të tillë janë bërë në strehë metalike-qeramike. Pamja e tyre është paraqitur në Fig. 1 (shtresat e jo të gjithë transistorëve të përmendur në artikull janë paraqitur; ato që mungojnë mund të shihen në artikull). Vetitë e larta lineare dhe të frekuencës së strukturave të tranzistorit realizohen nëpërmjet përdorimit të teknologjisë izoplanare precize. Shtresat e difuzionit kanë një standard të projektimit nën mikron. Gjerësia e elementeve të topologjisë së emituesit është rreth 1.5 mikron me një perimetër jashtëzakonisht të zhvilluar.

Për të eliminuar dështimet e shkaktuara nga prishja dytësore elektrike dhe termike, struktura e tranzistorit është formuar në një kristal silikoni me një kolektor epitaksial me dy shtresa dhe përdorimin e rezistorëve stabilizues të emetuesit. Tranzistorët gjithashtu i detyrohen besueshmërisë së tyre afatgjatë përdorimit të metalizimit me bazë ari me shumë shtresa.

Transistorët linearë me një shpërndarje të fuqisë prej më shumë se 50 W (me përjashtim të KT9116A, KT9116B, KT9133A), si rregull, kanë një qark të integruar strukturor të përputhjes së hyrjes LC, të bërë në formën e një mikromontimi të bazuar në një sistem të integruar në kondensator MIS dhe një sistem me tel. Qarqet e brendshme të përputhjes ju lejojnë të zgjeroni brezin e frekuencës së funksionimit, të thjeshtoni përputhjen e hyrjes dhe daljes dhe gjithashtu të rrisni CUR-in e fitimit të fuqisë në brezin e frekuencës.

Në të njëjtën kohë, këta transistorë janë "të balancuar", që do të thotë prania e dy strukturave identike të tranzitorit në një fllanxhë, të bashkuar nga një emetues i përbashkët. Ky dizajn dhe zgjidhje teknike bën të mundur reduktimin e induktivitetit të daljes së elektrodës së përbashkët dhe gjithashtu ndihmon në zgjerimin e brezit të frekuencës dhe thjeshtimin e përputhjes.

Kur transistorët e balancuar janë të ndezur në shtytje-tërheqje, potenciali i pikës së mesit të tyre është teorikisht i barabartë me zero, që korrespondon me gjendjen e një "toke" artificiale. Ky përfshirje në të vërtetë siguron afërsisht një rritje të katërfishtë në rezistencën komplekse të daljes në krahasim me një me një fund në të njëjtin nivel sinjali dalës dhe shtypje efektive të komponentëve madje harmonikë në spektrin e sinjalit të dobishëm.

Dihet mirë se cilësia e transmetimit televiziv, para së gjithash, varet nga sa lineare është karakteristika e transferimit të rrugës elektronike. Çështja e linearitetit është veçanërisht e mprehtë kur dizajnohen nyje për amplifikimin e përbashkët të sinjaleve të imazhit dhe zërit për shkak të shfaqjes së komponentëve të kombinuar në spektrin e frekuencës. Prandaj, u miratua metoda me tre ngjyra e propozuar nga ekspertë të huaj për vlerësimin e linearitetit të karakteristikës së transferimit të transistorëve vendas bazuar në nivelin e shtypjes së komponentit të kombinimit të rendit të tretë.

Metoda bazohet në analizën e një sinjali televiziv real me një raport të nivelit të sinjalit të frekuencës së bartësit të imazhit prej -8 dB. frekuenca anësore -16 dB dhe frekuenca bartëse -7 dB në lidhje me fuqinë dalëse në kulmin e mbështjelljes. Transistorët për amplifikimin e bashkimit, në varësi të serisë së frekuencës dhe fuqisë, duhet të japin një vlerë për koeficientin e përbërësve të kombinuar të MS, si rregull, jo më shumë se -53...-60 dB.

Klasa e transistorëve me mikrovalë në shqyrtim me rregullim të rreptë të shtypjes së komponentëve të kombinuar quhet transistorë superlinearë jashtë vendit. Duhet të theksohet se një nivel kaq i lartë i linearitetit zakonisht realizohet vetëm në modalitetin e klasës A, ku mund të kryhet linearizimi maksimal i modalitetit të karakteristikës së transferimit.

Në diapazonin e njehsorit, siç shihet nga tabela, ka një numër transistorësh, të përfaqësuar nga pajisjet KT9116A, KT91166, KT9133A dhe KT9173A me një fuqi kulmore të daljes Pvmkh.peak përkatësisht 5.15, 30 dhe 50 W. Në rangun e gjatësisë së valës decimetër, një gamë e tillë përfaqësohet nga pajisjet KT983A, KT983B, KT983V, KT9150A dhe POZ me RVV1X, PIK të barabartë me 0.5, 1.3.5, 8 dhe 25 W.

Transistorët superlinearë zakonisht përdoren në amplifikatorët e përbashkët (në modalitetin A) të përsëritësve televizivë dhe modulet e amplifikatorit të fuqisë së transmetuesve me një fuqi deri në 100 W.

Sidoqoftë, fazat e daljes së transmetuesve me fuqi të lartë kërkojnë transistorë më të fuqishëm që sigurojnë nivelin e kërkuar të kufirit të sipërm të diapazonit dinamik linear kur funksionojnë në një mënyrë energjie të favorshme. Shtrembërimet e pranueshme jolineare në nivele të larta të sinjalit mund të merren duke përdorur amplifikimin e veçantë në modalitetin e klasës AB.

Bazuar në një analizë të kushteve termofizike të funksionimit të transistorit dhe veçorive të formimit të linearitetit të një sinjali me një ton, një seri tranzistorë me mikrovalë u zhvillua posaçërisht për mënyrën e funksionimit në klasën AB. Lineariteti i karakteristikave të këtyre pajisjeve sipas metodave të huaja vlerësohet nga niveli i ngjeshjes (kompresimit) të faktorit të fitimit bazuar në fuqinë e një sinjali me një ton - faktori i kompresimit Kszh ose ndryshe - fuqia dalëse përcaktohet në një Kszh i caktuar i normalizuar.

Për përdorim në diapazonin e gjatësisë së valës së njehsorit në modalitetin e klasës AB, tani ka transistorë KT9151A me një fuqi dalëse 200 W dhe transistorë KT9174A me një fuqi dalëse 300 W. Për gamën e decimetrit, janë zhvilluar transistorët 2T9155A, KT9142A, 2T9155B, KT9152A, 2T9155V, KT9182A me fuqi dalëse nga 15 në 150 W.

Për herë të parë, nga specialistët e NEC u demonstrua mundësia e krijimit të transmetuesve modularë të gjendjes së ngurtë në intervalin decimetër me përforcim të kombinuar të sinjaleve të imazhit dhe audios me fuqi 100 W. Më vonë, transmetues të ngjashëm u krijuan duke përdorur transistorë të brendshëm me mikrovalë me fuqi të lartë 12, 9]. Në veçanti, ai përshkruan kërkimin origjinal për të zgjeruar fushën e përdorimit të transistorëve me fuqi të lartë KT9151A dhe KT9152A kur krijohen module të amplifikimit të bashkimit 100 vat në modalitetin A. Tregohet se në këtë mënyrë është e mundur të shtypen komponentët e kombinuar kur ato fuqia është e nënshfrytëzuar 3...4 herë nga nominale në modalitetin e klasës AB.

Specialistët nga Universiteti Teknik Shtetëror i Novosibirsk kanë kryer kërkime mbi përdorimin e transistorëve të brendshëm me mikrovalë me fuqi të lartë në modulet e amplifikatorit të fuqisë televizive me amplifikim të veçantë.

Në Fig. Figura 2 tregon një bllok diagram të një përforcuesi të fuqisë së sinjalit të imazhit për kanalet televizive 1 - 5 me një fuqi kulmore të daljes prej 250 W. Përforcuesi është projektuar sipas qarkut të amplifikimit të veçantë të sinjaleve të imazhit dhe zërit. Për kanalet 6 - 12, amplifikatori është bërë sipas një qarku të ngjashëm me shtimin e një faze të ndërmjetme në një transistor KT9116A që funksionon në modalitetin e klasës A për të marrë fitimin e kërkuar.

Në fazën e daljes, transistorët KT9151A funksionojnë në klasën AB. Është montuar sipas një qarku të balancuar shtytje-tërheqje. Kjo ju lejon të merrni fuqinë e vlerësuar të daljes me qarqe mjaft të thjeshta përputhëse në mungesë të plotë të "jehonës ushqyese" dhe nivelit të komponentëve madje harmonikë jo më shumë se -35 dB. Jolineariteti i karakteristikës së amplitudës së amplifikatorit përcaktohet për një sinjal të vogël duke zgjedhur zhvendosjen e pikës së funksionimit në çdo fazë, si dhe duke rregulluar jolinearitetin në modulatorin e video ngacmuesit.

Diagrami bllok i një përforcuesi të energjisë për kanalet televizive 21 - 60 është paraqitur në Fig. 3. Faza e daljes së amplifikatorit bëhet gjithashtu sipas një qarku të balancuar shtytje-tërheqje.

Për të siguruar përputhjen e brezit të gjerë dhe kalimin nga një ngarkesë asimetrike në një ngarkesë simetrike, një filtër me kalim të ulët me dy lidhje përdoret si një qark korrigjues në fazat e daljes së amplifikatorëve të kanaleve 6 - 12, 21 - 60. Induktiviteti i lidhjes së parë të qarkut të përputhjes zbatohet në formën e seksioneve të mikrolinave të shiritit në elementë të topologjisë së përgjithshme të tabelës së qarkut të printuar. Bobinat e lidhjes së dytë janë terminalet e bazës së tranzitorit.

Struktura e këtyre amplifikatorëve korrespondon me Fig. 2 dhe 3. Ndarja e fuqisë në hyrje të fazave të amplifikimit dhe shtimi i saj në daljen e tyre, si dhe përputhja e hyrjeve dhe daljeve me një ngarkesë standarde, kryhet duke përdorur bashkues me drejtim tre dB. Strukturisht, çdo bashkues është bërë në formën e mbështjelljeve bifilare (linjat çerek-valore) në një kornizë të vendosur në një shtresë mbrojtëse.

Kështu, transistorët modernë të brendshëm linearë me mikrovalë bëjnë të mundur krijimin e moduleve të fuqishme të amplifikatorit televiziv - deri në 250 W. Duke përdorur bateritë e moduleve të tilla, është e mundur të rritet fuqia dalëse e furnizuar në shtegun e furnizuesit të antenës në 2 kW. Si pjesë e transmetuesve, amplifikatorët e zhvilluar plotësojnë të gjitha kërkesat moderne për karakteristikat elektrike dhe besueshmërinë.

Tranzistorë të fuqishëm linearë me mikrovalë kanë filluar së fundmi të përdoren gjerësisht në ndërtimin e amplifikatorëve të fuqisë për stacionet bazë të një sistemi komunikimi celular.

Sipas nivelit të tyre teknik, transistorët linearë me mikrovalë me fuqi të lartë të zhvilluar nga NIIET mund të përdoren si bazë elementare për krijimin e transmetimeve moderne radiofonike, televizionit dhe pajisjeve të tjera kombëtare ekonomike dhe radio amatore.

Materiali i përgatitur
A. Assessorov, V. Vlerësues, V. Kozhevnikov, S. Matveev, Voronezh

LITERATURA
1. Hlraoka K., FuJIwara S., IkegamI T. etj. Fuqi e lartë të gjithë transmetuesit UHF në gjendje të ngurtë.- NEC Pes. & Zhvilloni. 1985. deri në 79, f. 61 -69.
2. Vlerësuesi V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Kërkimi shkencor për inxhinierët rusë. Trendi në zhvillimin e transistorëve me mikrovalë me fuqi të lartë - Radio, 1994, nr. 6, f. 2.3.
3. Pajisjet radiotransmetuese me brez të gjerë. Ed. Alekseeva O. A. - M.: Svyaz, 1978, f. 304.
4. FuJIwurdS., IkegamI T., Maklagama I. etj. Transmetues televiziv i gjendjes së ngurtë të serisë SS. -NEC Res. & Zhvilloni. 1989. Nr 94, f. 78-89.
5. Acessorov V., Kozhevnikov V., Kosoy A. Trendi në zhvillimin e transistorëve me mikrovalë me fuqi të lartë për përdorim në transmetimet radio, televizion dhe komunikim.
- Industria elektronike. 1994. Nr 4, f. 76-80.
6. Vlerësuesi V., Kozhevnikov V.. Kosoy A. Transistorë të rinj me mikrovalë. - Radio. 1996. Nr 5, f. 57. 58.
7. Mipler O. Transistorë superlinearë me fuqi të lartë të diapazonit decimetër për televizor me tela - TIIER, 1970. v. 58. Nr. 7. Me. 138-147.
8. Kojlwara Y., Hlrakuwa K., Sasaki K. etj Përforcues me transistor me fuqi të lartë UHF me substrat me dielektrikë të lartë. - NEC Res- & Develop. 1977. Nr 45, f. 50-57.
9. Grebennikov A., Nikiforov V., Ryzhikov A. Modulet e fuqishme të amplifikatorit të transistorit për transmetimin VHF FM dhe TV - Telekomunikacioni. 1996, nr. 3, f. 28-31.

Tabela përdor përcaktimet e mëposhtme për parametrat elektrikë të transistorëve:

Ikbo- rryma e kundërt e kolektorit (kolektor-bazë), në numërues, me tension ndërmjet kolektorit dhe bazës, në emërues.
Iebo- rryma e kundërt e emetuesit (bazë emetues), në numërues, në një tension midis emetuesit dhe bazës, në emërues.
h21e- koeficienti i transferimit të rrymës statike (përfitimi).
Fgr- frekuenca e kufirit të sipërm të koeficientit të transmetimit të transistorit.
Sk- kapaciteti i kryqëzimit të kolektorit, d.m.th. - konstanta kohore e qarkut të reagimit (jo më shumë).
Ukb max- tensioni maksimal i lejuar ndërmjet kolektorit dhe bazës.
Uke max- Tensioni maksimal i lejuar ndërmjet kolektorit dhe emetuesit
Ueb max- Tensioni maksimal i lejuar ndërmjet emetuesit dhe bazës.
Ik max- rryma maksimale e kolektorit.
Ik imp.- rryma maksimale e kolektorit të pulsit.
Ib max- rryma maksimale e bazës.
Рmax- Fuqia maksimale pa ngrohje.
RT max- fuqia maksimale me lavaman.