CC BY
72Электронная компонентная база щ>смических,систем
УДК 621.385.632
НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКИ И ПРОИЗВОДСТВА В АО «НПП «АЛМАЗ» ЛАМП БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ ДЛЯ СПУТНИКОВ СВЯЗИ
Д. И. Кириченко, П. Д. Шалаев, В. И. Роговин
Акционерное общество «Научно-производственное предприятие «Алмаз» Российская Федерация, 410033, г. Саратов, ул. Панфилова, 1 Е-mail: kirichenkodi@almaz-rpe.ru
Проведен обзор ЛБВ космического применения производства АО «НПП «Алмаз» с 60-х годов ХХ века до 2018 г. Приведены основные параметры ЛБВ и технические решения, обеспечившие рост основных характеристик ЛБВ.
Ключевые слова: ЛБВ, СВЧ, параметры ЛБВ, спутники связи.
DEVELOPMENT AND PRODUCTION IN SC "RPE "ALMAZ" TRAVEL WAVE TUBE FOR COMMUNICATION SATELLITES
D. I. Kirichenko, P. D. Shalaev, V. I. Rogovin
JSC "Research-and-Production Enterprise "Almaz" 1, Panfilova Str., Saratov, 410033, Russian Federation Е-mail: kirichenkodi@almaz-rpe.ru
A review of TWT space applications of the production of SC "RPE "Almaz" from the 60s of the XX century to 2018 is given. The main parameters and growth of technical characteristics of TWT are given. The main parameters of the TWT and the technical solutions providing the growth of the main characteristics of the TWT are given.
Keywords: TWT, microwave, TWT parameters, communication satellites.
В радиопередающей аппаратуре спутников связи широко применяются усилители СВЧ-мощности на лампах бегущей волны (ЛБВ) О-типа. В России ЛБВ космического применения с выходной мощностью 50-80 Вт в частотных диапазонах С и Х разрабатывает и производит АО «НПП «Алмаз». С развитием российских систем космической связи потребовались ЛБВ с выходной мощностью более 100 Вт в частотных диапазонах от С до Ка. В НПП «Алмаз» ведутся работы по созданию таких ЛБВ.
До 1985 г в АО «НПП «Алмаз» были созданы базовые конструкции и технология производства основных узлов ЛБВ космического применения, позволяющие разрабатывать приборы средней мощности с КПД до 40 % и долговечностью до 50 тыс. ч в диапазонах частот до 10 ГГц. Высокие надёжность и КПД обеспечивались металлокерамическим вакуум-ноплотным корпусом, металлопористым катодом, магнитной периодической фокусирующей системой (МПФС) на основе магнитов из сплава самария и кобальта и двухступенчатым коллектором.
В следующие 20 лет проведены работы по совершенствованию основных конструкций и технологии ЛБВ. Направления совершенствования ЛБВ определялись потребностями отечественных Заказчиков. Основные задачи были направлены на увеличение мощности ЛБВ с 20-40 Вт до 50-80 Вт, увеличение КПД с 30 % до 45-50 %, увеличение минимальной наработки до отказа (далее - долговечность) с 30 тыс. ч. до 75-100 тыс. ч., освоение частотных диапазонов до 15 ГГц.
Для решения поставленных задач были разработаны замедляющие системы (ЗС) с малыми потерями и коллекторы с трёхступенчатой рекуперацией энергии электронов, позволившие увеличить КПД ЛБВ до 55 %. Разработаны двухкамерные металлопористые катоды позволившие значительно увеличить долговечность ЛБВ до 100 тысяч часов, разработаны конструкции и технология производства основных узлов ЛБВ и её арматуры, обеспечившие улучшение охлаждения наиболее теплонагруженных узлов и деталей лампы и увеличение выходной мощности ЛБВ до 100 Вт в частотных диапазонах до 15 ГГц [1].
С 2010 г. по заказам Минпромторга и АО «Российские космические системы» разработки новых типов ЛБВ были направлены на увеличение выходной мощности, КПД, долговечности, улучшение линейности характеристик и освоение новых частотных диапазонов до 30 ГГц.
Для новых приборов разработаны конструкции спиральных замедляющих систем с пролётными каналами малого диаметра и медными оболочками, разработаны новые технологии термомеханического закрепления спиральных линий замедления в медных оболочках, электронные пушки с эмиссионной долговечностью более 155 тыс. ч. при высокой плотности токоотбора с катода, четырёхступенчатые коллекторы электронов с высоким КПД коллектора, магнитные периодические фокусирующие системы с амплитудой индукции магнитного поля на оси систем до 400 мТл.
Решетневскуе чтения. 2018
ЛБВ производства АО «НПП «Алмаз», разработанные и разрабатываемые с 2007 г.
Годы Диапазон час- Выходная мощ- КПД, % Коэфициент Долговечность, час Масса, кг
разработки тот, ГГц ность, Вт усиления, дБ
2007-2014 3,4-3,9 130 60 50 155 000 2,2
7,45-7,55 120 55 50 100 000 1,98
7,2-7,8 120 60 50 155 000 1,9
18-22 75 50 45 150 000 1,8
17,3-22,5 200 55 50 155 000 2,3
2016-2019 20,2-21,2 135 55 50 150 000 1,4
25,3-26,7 60 50 50 150 000 1,4
25,5-27,5 100 50 50 150 000 1,4
15,0-15,5 150 60 50 150 000 1,1
20,2-21,2 60 Высокая линейность 150 000 1,2
Рис. 1. Внешний вид ЛБВ 18-22 ГГц космического назначения
Рис. 2. 3Б-модель малогабаритной электронной пушки с двухкамерным металлопористым катодом (а); 3Б-модель малогабаритного электростатического коллектора с четырёхступенчатой рекуперацией энергии электронов (б)
Параметры разработанных и разрабатываемых ЛБВ, в которых используются новые узлы приведены в таблице, а также приведены минимальные значения параметров, допустимые по ТУ и ТЗ. Типичные значения параметров на 5-15 % выше приведённых в таблице.
Внешний вид ЛБВ 18-22 ГГц, как типичного представителя, показан на рис. 1.
Высоковольтные провода, по требованию Заказчика, могут быть выведены в одну сторону ЛБВ и помещены в токопроводящий экран.
В настоящее время в «НПП «Алмаз» ведутся работы следующего этапа совершенствования ЛБВ космического применения, направленные на увеличение выходной мощности до 150-200 Вт, КПД до 65-70 %, снижение нелинейных искажений сигналов в ЛБВ и снижение её массы до 0,8-1,0 кг. Для решения этих задач необходимо не только разработка новых конст-
рукций и технологий производства ЛБВ, но и разработка новых материалов в кооперации с другими предприятиями. На этом этапе разрабатываются малогабаритные: электронная пушка (показана на рис. 2, а), МПФС и коллектор (показан на рис. 2, б).
Для обеспечения потребностей отечественных предприятий, разрабатывающих и ведущих производство радиоэлектронной аппаратуры для спутников связи АО «НПП «Алмаз» приступило к разработке и освоению производства комплектующих пассивных элементов радиочастотных трактов.
Разработанные в АО «НПП «Алмаз» конструкции и технологии ЛБВ космического назначения обеспечивают возможность производства этих приборов с техническими характеристиками, соответствующими современному уровню развития техники СВЧ-приборостроения.
Электронная компонентная база кдсмических,систем
Библиографическая ссылка
1. Технология и обеспечение качества ЛБВ для бортовой аппаратуры космических платформ / Д. Д. Милютин, П. Д. Шалаев, Б. А. Горский и др. // Электронные приборы и устройства СВЧ : материалы научно-технической конференции. Саратов. ФГУП «НПП «Алмаз». Изд-во Саратовского ун-та, 2007.
Reference
1. Technology and quality assurance TWT for on-board equipment of space platforms / D. D. Milyutin, P. D. Shalaev, B. A. Gorsky and others. // Proceedings of the scientific and technical conference "Electronic devices and microwave devices". Saratov. FSUE "NPP "Almaz", Saratov University, August 28-30, 2007.
© Кириченко Д. И., Шалаев П. Д., Роговин В. И., 2018
