Рассмотрены пути создания мощных импульсных генераторов на лавинно-пролетных диодах миллиметрового диапазона длин волн в автономном и синхронном режимах работы с уровнями импульсной мощности десятки ватт, диапазоном синхронной работы более 10% и стабильностью частоты автогенераторов 0,01% в пределах импульса СВЧ сигнала с длительностью 50...200 нс.

Предложены твердотельные источники мощности с применением кольцевых лавинно-пролетных диодов с распределенными параметрами. Показана возможность значительного увеличения средней выходной СВЧ-мощности без использования алмазного теплоотвода. Конструкция диода позволяет создавать высокоэффективные сумматоры мощности и когерентные передающие устройства на их основе в диапазоне миллиметровых волн.

Індекс рубрикатора НБУВ: З852.5

Рубрики:

Напівпровідникові пристрої надвисокої частоти

Шифр НБУВ: Ж27665/рад. эл. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: З95-5-045

Рубрики:

Радіолокація

Шифр НБУВ: Ж27665/рад.эл. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто результати розробки напівпровідникових модулів міліметрового діапазону: імпульсні передавальні пристрої з використанням лавіно-прольотних діодів, перетворювачі частоти високої кратності, керуючі пристрої на pin-діодах. Запропоновано джерелапотужності із застосуванням кільцевих діодів розподіленого типу

Рассмотрены результаты разработки полупроводниковых модулей миллиметрового диапазона: импульсные передающие устройства с использованием лавинно-пролетных диодов, преобразователи частоты высокой кратности, управляющие устройства на pin-диодах. Предложены источники мощности с применением кольцевых диодов распределенного типа

The results of development of semiconductor modules of the millimeter range are considered: pulse transmitting devices with using IMPAT diodes, high divisible frequency converters, managing devices on pin-diodes. The power sources using of ring diodesof the distributed type are offered.

Індекс рубрикатора НБУВ: З842.1-54

Рубрики:

Радіотехнічні вимірювання на надвисоких частотах

Шифр НБУВ: Ж100091 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Приведены результаты разработок мощных твердотельных когерентных передающих устройств 8-ми миллиметрового диапазона длин волн с высокой фазовой стабильностью и быстрым переключением частот, предназначенных для нового поколения РЛС ближнего действия с высокими характеристиками обнаружения.

Індекс рубрикатора НБУВ: З848-041.7 + З852.2-06

Рубрики:

Радіопередавальні пристрої (радіопередавачі)

Напівпровідникові діоди

Шифр НБУВ: Ж100091 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Освоение субмиллиметрового диапазона частот вплоть до терагерцевого является одной из актуальных задач современной микро- и наноэлектроники. Повышению рабочей частоты существующих микроволновых диодов препятствует инерционность процессов переноса носителей заряда в них, среди которых туннелированию присущи наименьшие инерционность и уровень шумов. Впервые предложен и исследован диод на основе однобарьерной наноструктуры с нерезонансным туннелированием электронов и их последующим дрейфом в пролетном слое. Исследования проведены в рамках модели малосигнального импеданса с учетом времени задержки инжекции электрона, которое сравнимо с его временем пролета для данного диода. Получены и исследованы зависимости микроволнового импеданса диода в диапазоне частот его отрицательной проводимости от угла пролета, диаметра и паразитного сопротивления диода при различных параметрах барьерного слоя, соответствующих времени задержки инжекции электрона от десятых долей до более 1 пс. Показано, что наибольшая отрицательная проводимость достигается при оптимальных значениях угла пролета и диаметра диода на частоте, близкой к четверти обратного времени инжекции. Она значительно превышает таковую для резонансно-туннельного диода при сравнении их шумовых характеристиках, что свидетельствует о перспективности использования данного диода в микроэлектронике. Проведенные исследования могут служить основой для создания нового типа диода субмиллиметрового диапазона, технология изготовления которого значительно проще таковой для резонансно-туннельного диода.

Рабочая частота диода субмиллиметрового диапазона на AlGaN/GaN однобарьерной наноструктуре с нерезонансным туннелированием электронов определяется инерционностью их туннелирования через потенциальный барьер этой структуры. С целью повышения рабочей частоты исследован аналогичный диод на AlGaAs/GaAs наноструктуре, где эффективная масса и, следовательно, инерционность туннелирования электрона меньше. Получены зависимости отрицательной проводимости (ОП) и реактанса диода от его диаметра, пролетного угла, частоты и времени туннелирования. Определены оптимальные значения диаметра и угла пролета, соответствующие максимуму ОП диода при различном времени туннелирования. Показано, что рабочая частота арсенид-галлиевого диода выше, чем таковая нитрид-галлиевого диода при одинаковых параметрах барьерного слоя. Максимальная ОП для арсенид-галлиевого диода меньше ее величины для нитрид-галлиевого диода с таким же временем туннелирования. Полученные результаты подтверждают целесообразность проведенных исследований.

Приведены результаты разработки генераторов импульсного действия с электронным переключением частоты. В качестве задающего высокостабильного источника СВЧ-импульсов применен малогабаритный синтезатор частоты 8-миллиметрового диапазона длины волны, формирующий СВЧ-импульсы заданной длительности с уровнем мощности 1,0 - 1,2 Вт. Синхронизованный усилитель, выполненный на лавинно-пролетном диоде, обеспечивает мощность на выходе генератора до 20 Вт при длительности импульсов СВЧ 100 - 300 нс в рабочей полосе.

Наведено результати розробки генераторів імпульсної дії з електронним перемиканням частоти. Малогабаритний синтезатор частоти 8-міліметрового діапазону довжин хвиль застосовується як задавальне високостабільне джерело НВЧ-імпульсів, яке формує імпульси заданої тривалості з рівнем потужності 1,0 - 1,2 В. Синхронізований підсилювач, який виконано на лавинно-пролітному діоді, забезпечує потужність на виході генератора до 20 Вт за тривалості імпульсів НВЧ 100 - 300 нс в робочій смузі частот.

Transmitting devices for small radars in the millimeter wavelength range with high resolution on range and noise immunity. The work presents the results of research and development of compact pulse oscillators with digital frequency switching from pulse to pulse. The oscillator consists of a frequency synthesizer and a synchronized amplifier on the IMPATT diode. Reference oscillator of synthesizer is synchronized by crystal oscillator with digital PLL system and contains a frequency multiplier and anamplifier operating in pulse mode. Small-sized frequency synthesizer of 8 mm wave lengths provides an output power of ~1.2 W per pulse with a frequency stability of no worse than 2∙10–6. Radiation frequency is controlled by three-digit binary code inÒÒL levels. Synchronized amplifier made on IMPATT diodes provides microwave power up to 20 W in oscillator output with microwave pulse duration of 100—300 ns in an operating band. The oscillator can be used as a driving source for the synchronizationof semiconductor and electro-vacuum devices of pulsed mode, and also as a transmitting device for small-sized radar of millimeter wave range.

Представлен научно-технический и производственно-технологический потенциал НИИ «Орион» в области создания твердотельных комплексированных СВЧ-модулей, которые изготавливаются на собственных кремниевой и арсенид-галлиевой технологических линиях. Совокупность этих изделий составляет элементную базу для перспективной аппаратуры, оборудования и систем, работающих в диапазоне частот до 200 ГГц.

Представлено науково-технічний і виробничо-технологічний потенціал НДІ «Оріон» в області створення твердотільних комплексованих НВЧ-модулів, які виготовляються на власних кремнієвій і арсенід-галієвій технологічних лініях. Сукупність цих виробів складає елементну базу для перспективної апаратури, устаткування та систем, що працюють в діапазоні частот до 200 ГГц.

The paper presents scientific, technological and production potential of Research Institute «Orion» in the field of creation of wide range of high performance active and passive solid-state microwave devices, modules and components as well as multifunctional devices on their basis. These products taken as a whole form a component base for promising equipment and systems working in the frequency range from 1.0 to 200 GHz.

Представлены результаты исследований и разработки выключателей и переключателей с использованием p—i—n-диодов сосредоточенного типа, обеспечивающих время переключения единицы наносекунд. С целью увеличения развязки в закрытом состоянии (потерь запирания) около 40 дБ в устройствах применено каскадное включение диодов в волноводную и микрополосковую линии передачи на электрической длине θ = π /2. Представлены результаты исследований по созданию коммутационных устройств коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн (f = 300 ГГц) с использованием продольно- и поперечно-распределенных p—i—n-структур.

Наведено результати досліджень і розробки вимикачів і перемикачів з використанням p–i-n–діодів скупченого типу, що забезпечують час перемикання на рівні одиниць наносекунд. З метою збільшення втрат запирання (приблизно 40 дБ) в пристроях застосовано каскадне включення діодів в хвилеводну і мікросмугову лінії передачі на електричній довжині θ = π /2. Подано результати досліджень зі створення комутаційних пристроїв короткохвильової частини міліметрового діапазону довжин хвиль (f = 300 ГГц) з використанням подовжно- і поперечно-розподілених p–i–n-структур.

The paper presents the results of research and development of concentrated type p—i—n-diodes switches providing the switching time units of nanoseconds. To increase lock losses of (~40 dB) the authors use a cascade connection of diodes into waveguide and microstrip transmission line of θ = π/2 electric length. Investigation results of creation of switching devices using longitudinally and transversely-distributed p—i—n-structures in the shortwave part of the millimeter wavelength range (f =300 GHz) are presented. When developing switching devices intended to control the level of microwave power in the millimeter wavelength range, a number of special features arise limiting the achievement of optimal parameters. The dimensions of the metal ceramic packaged p—i—n-diodes and the mounting elements of semiconductor structures become comparable with the wavelength. As a result, package cannot be considered in the calculations and in the design as the capacity of the concentrated type. In our case the diode package is considered in the form of radial line which is able to transform the input impedance of the transmission line to the terminals of the diode structures, and realize high-impedance state (parallel resonance) in the device circuit in the mode of microwave power transmission. Engineering calculations for the given parameters of the silicon mesostructures showed the possibility of creating high-speed devices for switching microwave power with good characteristics. For diode assembling industrial clockwork ruby jewels with high quality of surface finish, strength and appropriate dimensions are applied as dielectric bushings. Suffice it to say that in the frequency range of 150 GHz, we used the bushings with dimensions of external diameter D = 0.4 mm and a height of h = 0.15 mm. The switches created provide transient units of nanoseconds, isolation more than 40 dB at relative frequency bandwidth of 30-40%. Evaluating progress in the development of millimeter wavelength devices, itshould be noted that at frequencies greater than 200 GHz, the application of the concentrated type diodes is problematic. In this range it would seem to be promising to use bulk semiconductors. In this case surface-oriented p—i—n-structures can be applied as unified elements of the control devices in the shortwave part of the millimeter range, as well as in quasi-optical transmission lines.