Leonard Dickstein, Giga-tronics. מגברי מכשור RF/מיקרוגל הם מגברי שולחן ומערכת המסייעים להתגבר על הפסדי כבלים ושילוב במערכות בדיקה, להגביר את ההספק הזמין ממחוללי אותות ונתחי רשת וקטוריים (vector network analyzers VNAs), להזין אנטנות בבדיקות אחיזות (susceptibility) קורן, כמו גם ליישומים בנושאי רפואה, חומרים, כימיה ואחרים. למגברי הספק יש יישומים בכל מקרה שיש צורך להגביר רמות של אותות.
מגברי מכשור מאופיינים לרוב על-ידי תחום תדרים רחב-פס, שבח גבוה עם היענות לתדר יחסית שטוחה, רעש נמוך ותחום ליניארי רחב. מגברי מכשור יכולים להיות מגברי הספק במצב-מוצק
(solid-state power amplifiers – SSPA) או מגברי שפופרת גלים-נודדים (traveling wave tube amplifiers – TWTA) בהתאם לרמת ההספק. TWTAs מספקים את רמות ההספק הגבוהות ביותר הקיימות, אולם מגברי הספק במצב-מוצק עולים בהתמדה ביכולת, והיתרונות שטכנולוגיית המצב-המוצק מציעה לעומת טכנולוגיית של שפופרות-ריק הם משמעותיים ביותר.
בעוד ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית מוליכים למחצה GaN מאפשרת תכנון של מגברי מצב-מוצק צרי-פס בעלי הספקים גבוהים יותר, הטכנולוגיה המאפשרת מגברי מכשור רחבי-פס להספקים גבוהים יותר היא ה-GaAs MMIC
(Microwave Monolithic Integrated Circuit). ניתן להשיג מגברי הספק GaAs MMIC המכסים תחומי תדר מ-10 מגה-הרץ עד 65 גיגה-הרץ עם רמות הספק המתקרבות לואטים אחדים. האתגר עבור מתכנן מגברי מכשור הוא שכדי להשיג הספקים גבוהים יותר, יש לשלב הספקים ממגברי MMIC פרטניים, וההפסד מהשיטות המקובלות של שילוב הספקים עולה גיאומטרית ככל שמוסיפים יותר מגברים.
תכנוני מגברים מבוזרים, המשתמשים ברשתות שילובי הספק מישוריים קלאסיים סובלים מהפסדים וממדים בשעה שרוחב-הפס ומספר ההתקנים המשולבים עולים. ראה איור 1. התוצאה היא שרוחב-הפס הניתן להשגה מעשית כאשר משלבים מספר רב של התקנים מוגבל לרוב ל-3:1, ומגיעים לנקודה של החזרים מופחתים בשעה שהפסד השילוב מתקרב לשבח ההתקנים.
ניתן לחשוב על שילוב הספק מרחבי כהתפשטות שדה אלקטרו-מגנטי (electromagnet – EM), הגבר מבוזר ושילוב הספק של שדה EM. דבר זה מוצג בדיאגרמת D2 באיור 2. שדה ה-EM האמיתי והיישום הפיזיקלי הוא תלת-ממדי.
שילוב ההספק המרחבי, אשר פותח וזכה לפטנט ביישום ™Spatium על-ידי CAP Wireless מ-Newbury Park, California, הוא מבנה יחיד במינו המספק שיטה מיטבית של השגת שילוב הספק רב-התקני. ראה איור 3.
Giga-tronics Incorporated מ-San Ramon, California מספקת מגברי מכשור RF/מיקרוגל תוך שימוש בליבת מגבר ה-™Spatium. ראה איור 4.
טכנולוגיית MMIC-מקבילי במצב מוצק מציעה הספק גבוה יותר, היענות לתדר שטוחה ותחום פעולה ליניארי רחב. איור 5 מראה את רמות הספק המוצא של
GT-1000A עבור הספק רווי, P1dB ו-P3dB.
ניתן להציג שילוב מרחבי כמבנה גלבו קואקסיאלי, המשלב הספק של התקנים מגבירים MMIC רבים תוך שימוש בחלל חופשי או אוויר בתור תווך מחלק/משלב הספק. גישה זו מרחיבה ומרכזת אנרגיית מיקרוגל בספקטרום תדרים רחב מאוד עם רעש תרמי נמוך, הרמוניות ועיוות אפנון הדדי מזעריים, התומך ברמות הספק בינוניות עד גבוהות. ערוצים מקביליים זהים ממזערים את הפסד השילוב, שהוא מעשית זהה לזה של ערוץ אחד.
האחידות של ה-MMICs והסימטריה המובנית של המבנה מאפשרים מופע ואמפליטודה כמעט זהים לאורך כל ערוצי ההגברה, המקנים יעילות שילוב גבוהה. דבר זה בצירוף עם תחום התדרים הרחב ביותר מספק ביצועי פולסים מצוינים. כמו כן, בשל המספר הגבוה של התקנים משולבים, רעש המופע RMS הוא פחות מזה של התקן בודד ומשמעותית נמוך יותר מזה של TWTA דומה. טבלה 1 להלן מסכמת השוואת ביצועים בין מגברי MMIC מקבילי המשולבים מרחבית ו-TWTAs.
לסיכום, מגבר ההספק GT-1000A של
Giga-tronics המתוכנן תוך שימוש בליבת מגבר ™Spatium הוא מגבר מכשור
RF/מיקרוגל בעל ביצועים גבוהים בהמיועד ליישומי שולחן ומערכות ATE.
ה-GT-1000A המספק אמינות של מצב-מוצק וביצועים חשמליים יחידים במינם, הוא אידיאלי עבור יישומים כגון מכשור מעבדתי, בדיקות EMC, בדיקות ל”א/מכ”ם צבאיות ובדיקות תקשורת מסחרית. למידע נוסף, נא לבקר באתר החברה.
סימוכין:
Spatial Combining Technology: Revolutionizing the Microwave Power Amplifier”, CAP Wireless, September 2008
“Finally – The Spatial frontier!” Scott Behan, VP Marketing, CAP Wireless, September, 2008
Spatial Combining Technology: Revolutionizing the Microwave Power Amplifier”, CAP Wireless, September 2008
הכתבה נמסרה באדיבות חברת להט טכנולוגיות
