Новая конструкция усилителя мощности СВЧ-диапазона

Аннотация

Предложена новая конструкция гибридной интегральной схемы усилителя мощности СВЧ-диапазона с двухъярусным расположением кристаллов монолитных интегральных схем усилителей мощности лицевыми сторонами друг к другу и непосредственным соединением однофункциональных балочных выводов кристаллов между собой, а также с проводниками входа и выхода микрополосковой печатной платы. Теплоотвод от верхнего кристалла монолитной интегральной схемы усилителя мощности в двухъярусной гибридной интегральной схеме осуществляется через пластину из хорошо теплопроводящего материала, края которой выступают за пределы кристалла и соединяются с выступами теплоотводящего основания. Цель создания новой конструкции гибридной интегральной схемы усилителя мощности --- улучшение электрических и массогабаритных характеристик. В результате расчетов тепловых возможностей для кристаллов монолитных интегральных схем из арсенида галлия и нитрида галлия выявлено, что при постоянной мощности кристаллов монолитных интегральных схем (10 Вт) обеспечивается эффективный теплоотвод, позволяющий добиться одинаковой температуры нагрева обоих кристаллов. Расчеты выполнены для различных значений теплопроводности теплоотводящей пластины (250...2000 Вт/(м • K)) и толщины пластины (0,2...0,5 мм). Сравнение электрических характеристик двухъярусной конструкции гибридной интегральной схемы усилителя мощности и одноярусной схемы подтверждает улучшение электрических параметров. Двухъярусная конструкция обеспечивает существенное уменьшение площади (на 36 %), занимаемой схемой, при незначительном увеличении высоты (на 0,3 мм). Это подтверждает улучшение массогабаритных характеристик. Доказана перспективность предлагаемой конструкции усилителя мощности СВЧ-диапазона

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Иовдальский В.А., Ганюшкина Н.В., Панас А.И. и др. Новая конструкция усилителя мощности СВЧ-диапазона. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2024, № 4 (149), с. 41--55. EDN: VDATYD

Литература

[1] Сечи Ф. Мощные твердотельные СВЧ-усилители. М., Техносфера, 2016.

[2] Исаев С.А., Кищинский А.А., Логинов Г.Л. и др. Мы делаем то, что умеем делать лучше всех. Электроника: наука, технология, бизнес, 2009, № 4, с. 10--16. EDN: CAMJH

[3] Бочкарёв Д.В., Никитин Д.В., Кищинский А.А. и др. Широкополосный усилительный модуль в диапазоне 2--4 ГГц с выходной мощностью 35 Вт. Матер. 19-й Крымской конф. "КрыМиКо". Т. 1. Севастополь, СевГУ, 2009, с. 94--95. EDN: XXSXNT

[4] Кищинский А.А. Широкополосные транзисторные усилители мощности СВЧ-диапазона: смена поколений. Электроника: наука, технология, бизнес, 2010, № 2, с. 60--67. EDN: OCAOAJ

[5] Roberg M., Zhang J., Flynt R., et al. A 50 W CW 1--6 GHz GaN MMIC power amplifier module with greater than 30 % power added efficiency. IEEE/MTT-S IMS, 2022, pp. 426--428. DOI: https://doi.org/10.1109/IMS37962.2022.9865433

[6] Гармаш С.В., Кищинский А.А., Геворкян В.М. Двухканальный волноводный сумматор мощности в Х-диапазоне длин волн. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2016, № 3, с. 81--87. EDN: UYSQHW

[7] Armagan G., Burak O.Y., Оmer C., et al. X-band GaN based MMIC power amplifier with 36.5 dBm P1-dB for space applications. Proc. EuMC, 2018, pp. 234--236. DOI: https://doi.org/10.23919/EuMC.2018.8541703

[8] Memioglu O., Karakuzulu O., Alper Gundel A., et al. Design and implementation of an encapsulated GaN X-band power amplifier family. Proc. EuMIC, 2018, pp. 89--92. DOI: https://doi.org/10.23919/EuMIC.2018.8539902

[9] Kazan O., Kocer N., Civi O. An X-band robust GaN low-noise amplifier MMIC with sub 2 dB noise figure. Proc. EuMIC, 2018, pp. 1313--1316. DOI: https://doi.org/10.23919/EuMIC.2018.8539909

[10] Иовдальский В.А., Пчелин В.А., Лапин В.Г. и др. Мощная гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона. Патент РФ 2298255. Заявл. 12.08.2005, опубл. 27.04.2007.

[11] Иовдальский В.А. Новая концепция сложения мощности кристаллов ПТШ в ГИС усилителей мощности СВЧ-диапазона. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2006, № 1, с. 44--51.

[12] Иовдальский В.А., Лапин В.Г., Пчелин В.А. Двухъярусная транзисторная сборка для усилителей мощности СВЧ-диапазона. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2009, № 4, с. 38--41. EDN: MNHFYN

[13] Иовдальский В.А., Пчелин В.Г., Лапин В.Г. и др. Улучшение характеристик ГИС выходного каскада усилителя мощности СВЧ-диапазона. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника, 2015, № 4, с. 63--67. EDN: XILKAH

[14] Иовдальский В.А., Манченко Л.В., Давронов С.К. Совершенствование геометрии плоских выводов кристаллов компонентов ГИС СВЧ-диапазона. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ- техника, 2015, № 4, с. 67--69. EDN: XILKBB

[15] Perm J., Moore G. Review the basic of VVIC design. Microwaves and RF, 2001, no. 6, pp. 55--70.

[16] Санников Е.С., Кобякин В.П., Елисеев В.А. и др. Монолитный двухватный усилитель мощности Х-мощности частот. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ--техника, 2003, № 1, с. 103--104.

[17] Иовдальский В.А., Дудинов К.В., Ганюшкина Н.В. Мощная гибридная интегральная схема СВЧ-диапазона. Патент РФ 2817537. Заявл. 19.12.2023, опубл. 16.04.2024.

[18] Алямовский А.А. SOLIDWORKS Simulation. Инженерный анализ для профессионалов. Задачи, методы, рекомендации. М., ДМК Пресс, 2015.

[19] Алямовский А.А. SOLIDWORKS Simulation и FloEFD. Практика, методология, идеология. М., ДМК Пресс, 2019.

[20] Васильев А., Данилин В., Жукова Т. Новое поколение полупроводниковых материалов и приборов. Электроника: наука, технология, бизнес, 2007, № 4, с. 68--76. EDN: NXAPXF