Главная  Интегральные схемы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [ 23 ] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36]

тот сигнала до 0,1, в то время как без синусоидальной несу, щей полоса расширяется до 0,9. Это различие дает улучшение разрешающей способности обнаружения цели на два порядка, т. е. появляется возможность распознавания более сложных целей.

В устройствах цифровой обработки информации суммарно-разностная матрица может быть использована в схеме сравнения импульсных сигналов.




Рис. 3.3

Схема Пейджа построена на кольцевых мостах (рис. 3.3 с). Она позволяет реализовать синфазно-противофазное деление СВЧ сигнала. Для нормальной работы данного устройства необходимо удовлетворить жестким требованиям на разбаланс фаз (не более 5°) и амплитуд (не более 0,3 дБ). Кроме этого должна быть исключена перекрестная связь каналов (развязка более 30 дБ) в пересекающихся ЛП, коммутирующих мостовые устройства между собой. До настоящего времени реализация моноимпульсных суммарно-разностных схем с такими параметрами была возможна только на волноводных ЛП, что приводило к неоправданно большим габаритам и весу, сложности изготовления, высокой себестоимости и т. д.

На рис. 3.3 б приведена топология матрицы Пейджа с минимальным размером 4X4. При ее построении использу-



ются четыре кольцевых моста длиной X (Л, й, С и D), коммутирующие четыре входных плеча {1-4) с четырьмя выходными (5-8). В гибридных кольцах мостов выполнены фазовращатели на 180° из полуволновых отрезков на НПЛ. Два из гибридных колец (С и D) реализованы на НПЛ с общим слоем металла 10, а два других (Л и Б) - в виде ОИС (см. гл. И). Входные плечи {1-4) на НПЛ расположены на внешних сторонах слоев диэлектрика 9, а выходные (5-8} .на СПЛ - Б среднем слое металла 10. Из рис. 3.3 ясно, что реализация схемы Пейджа в виде ОИС позволяет избежать пересечений коммутируемых ЛП.Кроме этого, в топологии геометрические размеры ЛП, расположенных с внешних сторон ОИС, полностью совпадают, создавая тем самым симметрию по электрическим длинам относительно-среднего слоя металла (это важно с точки зрения удовлетворения жестким требованиям к фазовым соотношениям). Такая конструкция многоканальной матрицы имеет удобное расположение входных и выходных плеч.

Рассмотренная многоканальная матрица Пейджа в полосе частот до 20 % имеет следующие характеристики: коэффициент стоячей волны на входах и выходах менее 1,1;. деление мощности в каждый выходной канал (6 + 0,5) дБ; развязка входных плеч более 35 дБ, а выходных плеч более 50 дБ; неравномерность фазы сигнала на выходных плечах менее 1° при сохранении разницы сдвига фазы О и 180°..

Отметим еще одно существенное достоинство суммарно-разностного многоканального делителя мощности на ОИС Описанная матрица не содержит в своей конструкции элементов, препятствующих получению таких же хороших, электрических характеристик при реализации данной структуры в более коротковолновой части СВЧ диапазона, а также позволяет обеспечить максимально простую схему сопряжения с микрополоскоБой антенной системой, один из вариантов которой приведен на рис. 3.3 в Необходимо при этом помнить, что поперечные размеры используемых ЛП выбираются из условия одномодового режима распространения волны.

На примере многоканальных матриц ярко демонстрируются возможности ОИС для решения не только задач миниатюризации, но и физических проблем коммутации пересекающихся ЛП с высокой степенью развязки между ними.

В заключение отметим, что по сравнению с существующей планарной и тем более волноводной реализацией диаграммообразующих матриц антенно-фидерной системы зна-, чительно сокращаются габаритные размеры и вес (более-

Ж . • 73.



чем на два порядка) при одновременном улучшении частотных характеристик. Кроме этого, существенно сокращена металлоемкость, включая драгоценные металлы (золото, платина и др.), и улучшена технологичность конструкции. Естественно, что полный экономический эффект за счет значительного сокращения габаритов и веса бортовой и особенно космической аппаратуры трудно переоценить.

§ 3.2. Усилительные структуры на ОИС

Задачи построения аналоговой и цифровой РЭА выдвигают широкий комплекс проблем, связанных с созданием активных элементов (АЭ) на полупроводниковых структурах СВЧ. В относительно низкочастотном диапазоне (до единиц гигагерц) АЭ реализуются на транзисторах (сосредоточенные АЭ), а в оптическом диапазоне - на квантовых генераторах и усилителях (распределенные АЭ). Сантиметровый и миллиметровый диапазоны оказались «неудобными» для полупроводниковых АЭ, т. е. сосредоточенные АЭ требуют малых размеров активных зон (барьер Шоттки), достигающих единиц микрометра и менее, а распределенные АЭ имеют низкий коэффициент усиления.

В последние годы при создании АЭ предпочтение отдается монолитным схемам, выполненным на основе GaAs. Эти схемы являются законченным функциональным узлом (например, усилитель), изготовленным в едином технологическом процессе, и представляют собой многослойную структуру, в которой размеры АЭ, согласующих устройств и коммутирующих цепей намного меньше длины волны. Поэтому монолитные функциональные узлы можно отнести к классу сосредоточенных АЭ и использовать их в ОИС СВЧ как «навесные» (встроенные) элементы. По возможности АЭ в ОИС выносятся на отдельную панель.

Успех научно-технического прогресса связан не в последнюю очередь с созданием элементно-технологической азы сверхбыстродействующих систем обработки информации. Если проанализировать достижения в разработках АЭ СВЧ последних лет, то можно выделить два взаимно дополняющих друг друга направления: совершенствование транзисторных систем на основе кремниевой и (или) арсе-нид-галлиевой технологии и разработка объемных АЭ с распределенными параметрами на базе комбинированного включения ЛП и полупроводниковых структур.

В области технологии изготовления транзисторных систем ведутся интенсивные разработки. Многие из них достигли



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [ 23 ] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36]

0.0007