CC BY
95Высокочастотные компоненты фирмы Tyco Electronics M/A-COM:
широкополосные транзисторные усилители
Николай СКРИПНИК
Эта публикация продолжает серию статей, посвященных высокочастотным компонентам фирмы Tyco Electronics M/A-COM [1, 2]. В данной статье рассмотрены особенности широкополосных транзисторных усилителей.
Фирма Тусо Екйгошсз М/А-СОМ является одним из ведущих производителей ВЧ и СВЧ компонентов для систем радиосвязи и навигации оборонного и космического комплексов, а также для специального промышленного оборудования. Одним из важных направлений в деятельности фирмы является разработка и производство широкополосных транзисторных усилителей для различных областей применения. Тусо Екйгошсз М/А-СОМ производит более 500 типов широкополосных транзисторных усилителей для диапазона частот от 10 кГц до 36 ГГц. В этом широком диапазоне имеются поддиапазоны частот, для которых разработаны отдельные типы транзисторных усилителей (таблица). Разработчик новой аппаратуры может оценить пригодность усилителей фирмы Тусо Екйгошсб М/А-СОМ для своих проектов в соответствии с требованиями на диапазон рабочих частот.
Широкополосные транзисторные усилители фирмы Тусо Екйгошсб М/А-СОМ обеспечивают достаточно большие значения мощности сигнала на выходе (РВЫХ), большие коэффициенты усиления (ОР), малые коэффициенты шума (Ыр). Многие усилители обладают высокой линейностью усиления и большим динамическим диапазоном, что позволяет эффективно использовать их для усиления сложных сигналов. Имеются транзисторные усилители с внутренними входными и выходными согласующими цепями, которые обеспечивают входной и выходной им-педансы усилителей, близкими к 50 или 75 Ом. Это облегчает решение задач согласования отдельных каскадов при их последовательном соединении и создания усилительных трактов радиопередающих и радиоприемных устройств. Усилители фирмы Тусо Екйгошся М/А-СОМ отличаются разнообразием корпусов и способов их монтажа на плату.
Среди широкополосных транзисторных усилителей фирмы Tyco Electronics M/A-COM можно выделить следующие группы усилителей: усилители общего применения, усилители с регулируемым коэффициентом усиления, усилители сигналов промежуточных частот, малошумящие усилители.
Рассмотрим особенности некоторых групп усилителей.
Широкополосные усилители общего применения
В этой группе имеются усилители, которые используются в радарах различных диапазонов частот и различного применения, в наземных станциях системы VSAT, в системах радиочастотной идентификации, кабельного телевидения, телеметрии и ISM приложениях. Усилители этой группы применяются в промежуточных и выходных каскадах усилительных трактов радиопередатчиков различных диапазонов частот (от 0,01 МГц до 36 ГГц), в трактах принимаемой частоты радиоприемников. Выходная мощность усилителей находится в пределах от -3,5 до +43 дБм.
Для радаров различного применения можно использовать усилители типа MA01502D (РВЫХ = 20 дБм, GP = 14 дБ) и MA01503D (РВЫХ = 20 дБм, GP = 19 дБ) на диапазон частот 8,5-12 ГГц. Это двухкаскадные и трехкаскадные монолитные интегральные СВЧ-мик-росхемы на основе GaAs (рис. 1), входной и выходной импедансы которых равны 50 Ом. Микросхемы имеют защиту от воздействия непрерывного излучения мощностью 40 дБм (10 Вт) в течение 30 минут. Их параметры при этом практически не изменяются. Размеры микросхемы 4,58x3,08x0,125 мм. Для радаров используются также усилители типа MA03501D (РВЫХ = 21 дБм, GP = 18 дБ) и MA03503D (РВЫХ = 22 дБм, GP = 18 дБ) на
Таблица. Диапазоны рабочих частот (в МГц) широкополосных транзисторных усилителей фирмы Тусо Е1ес1готсз М/А-СОМ
0,01-2500 850-900 (960) 3300-3800 10 000-13 250 (13 500)
2-1500 (2400) 900-942 (2000) 3500-6500 (7000) 10 500-15 500
5-100 (200; 250; 300; 400; 500; 600; 700;1000;1200; 1500) 1000-4000 (15 000; 18 000) 3600-6500 11 000-15 000 (16 000)
6-600 1200-1750 (3200) 4000-8500 (18 000) 11 500-15 000 (16 000; 16 500)
10-100 (200; 250; 300; 400; 500; 600; 700;800;1000;1005; 1200;1500; 2000) 1300-2500 4500-9000 12 000-15 500 (16 000; 19 000)
15-100 1400-1450 (2000) 4800-6700 12 700-15 400
20-250 (500; 2700) 1435-1525 4900-6000 12 750-15 350
30-250 1500-1600(1700; 2300) 5000-8000 (8500; 9000) 13 500-15 000
35-350 (500) 1550-1600 5500-7000 14 000-14 500
50-860 (870; 1000; 2000; 2500; 3300) 1700-2000 (2100; 2400; 2500) 5700-8500 15 500-18 000
70-3000 1710-1910 5900-7100 16 000-19 500
100-400 (600; 800; 1200; 2000; 2300;2600;3200) 1800-1900 (1930; 2000; 2200) 6500-9500 (13 000) 17 700-19 700
200-2000 (2600; 3000) 1880-1900 (1930) 7000-11 000 (15 000) 24 000-30 000
250-4000 2000-2200 (3000; 4000; 6000; 6500; 7000; 8000; 12 000; 13 000; 18 000) 7100-11 700 30 000-35 000
300-1000 (1800) 2200-2400 (2600) 7500-10 500 (12 000; 13 000; 13 500) 31 500-36 000
400-500 2300-2700 (2800) 8000-11 000 (12 000; 12 500) 32 000-36 000
500-2400 (2500) 2400-2500 8500-10 500 (11 500; 12 000)
700-2500 2500-5500 (6000) 9500-11 000 (12 000; 13 000)
800-960 (1000; 3300) 3000-6000 9800-13 000
диапазон частот 8-11 ГГц. Монолитная интегральная СВЧ-микросхема таких усилителей кроме каскада усиления (используется как буферный усилитель) содержит 5-битный аттенюатор (0,75 дБ; 1,5 дБ; 3 дБ; 6 дБ; 12 дБ) и 6-битный фазовращатель (5,6°; 11,25°; 22,5°; 45°; 90°; 180°). Наличие таких элементов в трактах усиления позволяет менять затухание сигнала с шагом 0,75 дБ и фазу сигнала с шагом 5,6°. Входной и выходной импедан-сы микросхемы равны 50 Ом. Размеры микросхемы 5,994x3,987x0,076 мм. Для радаров и станций радиопомех может использоваться усилитель типа МААМ26100Р1 (диапазон частот 2-6 ГГц, РВЫХ = 30 дБм, ОР = 18 дБ). Это двухкаскадный усилитель, у которого входной и выходной импедансы равны 50 Ом. Корпус усилителя монолитный керамический. Размеры корпуса 17,28x8,33x2,286 мм.
Для диапазона частот 0,7-8 ГГц фирма Тусо Иейгогшх М/А-СОМ начала выпуск усилителей типа МААР0М0074-Э1Е, МААР0М0076-Э1Е и МААР0М0078-Б1Е с выходными мощностями 8-16 Вт. Эти усилители можно использовать в высокочастотных трактах аппаратуры как промышленного, так и военного применения — связное оборудование, наземные станции систем спутниковой связи, радары, аппаратура радиоэлектронного противодействия и т. д. Усилители данных типов являются двухкаскадными монолитными СВЧ инте-
гральными схемами на основе ОаА8 с входным и выходным импедансами, близкими к 50 Ом. Питание усилителей 4-10 В. Допустимая температура перехода транзисторов усилителей 180 °С. Размеры корпуса 5,0x6,346x0,075 мм (рис. 2), у усилителя типа МААР00074-Б1Е — 5,0x8,15x0,075 мм.
Для диапазона частот 7,5-10,5 ГГц, в котором возможна работа радаров, систем авионики и космической связи, пригоден усилитель типа MAAP-000079-PRG001. Этот трехкаскадный усилитель в заданном диапазоне частот обеспечивает мощность на выходе 16 Вт (42 дБм) при коэффициенте усиления 29 дБ, напряжении питания 8-10 В, КПД = 30%. В диапазоне частот 8-10 ГГц данный усилитель обеспечивает выходную мощность 20 Вт (43 дБм).
В аппаратуре систем кабельного телевидения, в том числе и цифрового, можно использовать широкополосные транзисторные усилители фирмы Тусо ИейгоШсб М/А-СОМ типа:
• МАМи880007 — диапазон частот 50-660 МГц, коэффициент усиления 5 дБ, коэффициент шума 5,7 дБ, согласование с 50 Ом, корпус PQFN. Реализована возможность деления выходного сигнала усилителя на три выхода с изоляцией между выходами 24 дБ.
• МААМ880001 — диапазон частот 50-870 МГц, коэффициент усиления 12 дБ, РВЫХ = 23 дБм, коэффициент шума 3,3 дБ, согласование с 75 Ом. В одном корпусе типа SOICN размещены 2 усилителя.
• MAAMSS0003 — диапазон частот 50-1000 МГц, коэффициент усиления 12,2 дБ, РВЫХ = 24 дБм, коэффициент шума 3,3 дБ, согласование с 75 Ом. В одном корпусе типа PQFN размещены 2 усилителя.
• MAAMSS0031 — диапазон частот 50-1000 МГц, коэффициент усиления 14,8 дБ, РВЫХ = 23 дБм, коэффициент шума 2,7 дБ, согласование с 75 Ом, корпус SOT-89.
• MAAMSS0042—диапазон частот 50-1000 МГц, коэффициент усиления 15 дБ, РВЫХ = 21 дБм, коэффициент шума 2,7 дБ, согласование с 75 Ом, корпус SOT-89.
В усилительных трактах радиопередатчиков базовых станций сотовой связи, а также 'ШБго и WiMax в диапазоне частот 250-4000 МГц можно использовать широкополосные усилители типа MAAMSS0048, MAAMSS0049 и MAAMSS0050 с выходными мощностями 27; 28,5 и 30 дБм соответственно. С помощью внешних согласующих устройств усилители можно оптимизировать для специфических диапазонов частот, например, для 300, 900, 1900, 2140 МГц. Транзисторные усилители выполнены в пластмассовом корпусе SOT-89, предназначенном для поверхностного монтажа. Диапазон рабочих температур от -40 до +85 °С.
В промежуточных каскадах радиопередатчиков базовых станций сотовой связи и ретрансляторах можно использовать ультрали-нейные усилители серии РА2000 (рис. 3) мощностью 1 Вт (усилитель типа РА2001) и 2 Вт (усилитель типа РА2003). Усилители предназначены для диапазона частот 1800-2000 МГц.
Рис. 3. Внешний вид усилителей типа РА2001 и РА2003
Коэффициент усиления 21 дБ, коэффициент шума 2 дБ, напряжение питания 12 В. Типовое значение интермодуляционных составляющих третьего порядка (1Р3) равно 46,5 дБм.
Для систем телеметрии используются транзисторные усилители типа АМ42-0054 (РВЫХ = 30 дБм, GP = 26 дБ), АМ59-0028 (Р ВЫХ = 24 дБм, GP = 32 дБ), МА05515Б (РВЫХ = 24 дБм, GP = 32 дБ) на диапазон частот 1,435-1,525 ГГц и АМ42-0055 (РВЫХ = 33 дБм, GP = 29 дБ), АМ59-0029 (РВЫХ = 24 дБм, Gp = 29 дБ), МА05535Б (РВЫХ = 24 дБм, Gp = 29 дБ) на диапазон частот 2,2-2,4 ГГц. Это двухкаскадные усилители, входной и выходной импеданс которых равен 50 Ом. Усилители выполнены в монолитных керамических корпусах размером 17,28x8,33x2,286 мм с фланцем (усилители типа АМ42-0054 и АМ42-0055), в корпусах типа FQFP-16 размером 4,0x4,0x0,335 мм (усилители типа АМ59-0028 и АМ59-0029) и в виде кристалла размером 1,76x1,5x0,102 мм (усилители типа МА05515Б и МА05535Б).
Для усилительных трактов станций системы VSAT (наземные станции, работающие с узконаправленным лучом спутника связи) применяются усилители типа АМ42-0039 (РВЫХ = 33 дБм, Gp = 33 дБ), АМ42-0046 (РВЫХ = 36 дБм, Gp = 20 дБ) для диапазона частот 5,9-7,1 ГГц и АМ42-0002 (РВЫХ = 31,5 дБм, Gp = 22 дБ), АМ42-0007 (РВЫХ = 33 дБм, Gp = 22 дБ) для диапазона частот 14-14,5 ГГц. Это трехкаскадные усилители, входной и выходной импеданс которых равен 50 Ом. В составе усилителей имеется детектор выходной мощности. Эти усилители можно использовать в качестве промежуточных и выходных каскадов усилительных трактов. Корпус усилителей монолитный керамический размером 17,28x8,33x2,286 мм с фланцем.
Для радаров и спутниковой связи в диапазоне частот 31,5-36 ГГц находят применение усилители типа MAAPGM0012-DIE (РВЫХ= 17дБм, Gp = 16 дБ, размеры 3,801x1,524x0,075 мм) и MAAPGM0013-DIE (диапазон частот 32-36 ГГц, РВЫХ = 23 дБм, Gp = 13 дБ, размеры 3,799x x2,997x0,075 мм). Это трехкаскадные усилители, входной и выходной импедансы которых равны 50 Ом.
Особым классом усилителей являются распределенные усилители типа MAAMGM0002-DIE (диапазон частот 1-18 ГГц, РВЫХ = 21 дБм,
Рис. 2. Монолитная интегральная СВЧ-микросхема усилителя МААР0М0074-й!Е (размеры 5,0x6,346x0,075 мм)
Рис. 4. Монолитная интегральная СВЧ-микросхема усилителя MAAPGM0052-DIE (размеры 3,0x3,0x0,075 мм)
GP = 9 дБ, размеры 2,98x1,98x0,075 мм), MAAMGM0007-DIE (диапазон частот 2-18 ГГц, РВЫХ = 23 дБм, GP = 8 дБ, размеры 3,0x1,67x x0,075 мм) и MAAPGM0052-DIE (диапазон частот 4-18 ГГц, РВЫХ = 26 дБм, GP = 13 дБ, размеры 3,0x3,0x0,075 мм). Это монолитные интегральные СВЧ-микросхемы (рис. 4), входной и выходной импедансы которых равны 50 Ом. Такие усилители используются для радаров различного применения, в тестирующем оборудовании.
Усилители с регулируемым коэффициентом усиления
К этой группе относятся широкополосные усилители, в которых предусмотрена возможность регулировки усиления сигнала. Например, усилитель типа АМ55-0024 содержит в одном корпусе типа PBGA два отдельных усилителя с 6-битными аттенюаторами на входе каждого усилителя. Такие аттенюаторы позволяют регулировать затухание сигнала на входе усилителей с шагом 0,5 дБ до 31,5 дБ в диапазоне частот 100-400 МГц. В усилителе типа MAAMGM0003-DIE, который является усилителем с распределенным усилением, имеется возможность плавно регулировать усиление сигнала в широких пределах в диапазоне частот 1-15 ГГц.
Фирма Tyco Electronics M/A-COM производит многие высокочастотные компоненты для систем радиочастотной идентификации (RFID). Среди этих компонентов следует выделить усилитель типа MAAPSS0095. Это трехкаскадный усилитель в корпусе PQFN-16 (3 мм) для поверхностного монтажа на диапазон частот 850-960 МГц с выходной мощностью 32,5 дБм при КПД = 55 % и напряжении питания 3,3 В.
Усилители сигналов промежуточных частот
Эта группа содержит более 50 усилителей для диапазонов частот от 5 МГц до 2 ГГц с коэффициентом усиления до 30,3 дБ и мощностью до 25 дБм. Усилители находят приме-
нение в высоконадежных усилительных трактах радиопередатчиков и радиоприемников.
В качестве примера рассмотрим усилитель типа АМ-134 для диапазона частот 5-200 МГц (РВЫХ = 23 дБм, GP = 14 дБ). Усилитель обладает высокой температурной стабильностью: при изменении температуры от -55 до +85 °С его коэффициент усиления изменяется не более чем на 0,5 дБ. Корпус усилителя плоский с фланцем. Размеры корпуса 30,15x15,87x3,8 мм.
В некоторых усилителях сигналов промежуточных частот входной и выходной импедан-сы равны 50 Ом.
Малошумящие усилители
Эти усилители обеспечивают усиление сигналов в диапазоне частот от 10 МГц до 8 ГГц.
В группу малошумящих усилителей входят более 40 типов усилителей с коэффициентом шума менее 2 дБ. Коэффициент усиления таких устройств находится в пределах от 8 до 31,7 дБ при выходной мощности от 0 до 27,5 дБм. Для приемных устройств системы GPS можно использовать усилитель типа АМ50-0002, у которого коэффициент шума не более 1,15 дБ на частоте 1,575 ГГц при Gp = 27 дБ и РВЫХ = 1 дБм. Для аппаратуры спутниковой связи и аппаратуры, работающей в диапазоне частот ISM (5,8 ГГц), рекомендуется использовать усилитель типа MAALGM0003-DIE с коэффициентом шума не более 2 дБ при Gp = 14 дБ и РВЫХ = 13 дБм в диапазоне частот 5-8 ГГц. Это двухкаскадный усилитель, у которого входной и выходной импедансы равны 50 Ом. Напряжение питания 3-5 В. Размеры монолитной интегральной СВЧ-микросхемы этого усилителя равны 2,708x1,232x0,125 мм. В группу мало-шумящих усилителей входит усилитель типа РА1152 с коэффициентом шума менее
0.5.дБ в диапазоне частот 1,8-2 ГГц при GP более 16,5 дБ и РВЫХ более 10 дБм. Размеры керамического корпуса с фланцем равны 43,18x14,224x10,668 мм.
Все усилители проходят контроль на соответствие заявленным характеристикам.
Производство высокочастотных компонентов фирмы Tyco Electronics M/A-COM соответствует нормам IS09001, IS014001 и QS9000.
Дополнительную информацию по широкополосным транзисторным усилителям фирмы Tyco Electronics M/A-COM можно получить на сайтах w ww.macom.c om, ww w.otkcm.r u. ■
Литература
1. Скрипник Н. Высокочастотные компоненты фирмы Tyco Electronics M/A-COM: мощные высокочастотные транзисторы и транзисторные модули // Компоненты и технологии. 2003. № 9.
2. Скрипник Н., Петров А. Высокочастотные компоненты фирмы Tyco Electronics M/A-COM для специальных применений // Вестник Электроники. 2005. № 2.
