Güç yükselteçleri (PAs) her gelişmiş radar ve sonar sisteminin arkasındaki kritik kas olarak hizmet eder, düşük seviyeli ek yükleme sinyalleri yüksek güç dalgalama sistemlerine dönüştürmek, hava veya su yoluyla genişleyen güçlendiricileri doğrudan bu yükselteçleri olmadan, en sofistike sinyal işleme ve anten tasarımları bile işe yaramaz olur, çünkü bu yollakirleyici bir yankıya geri dönmek için çok zayıf olacaktır.

Radar ve Sonar'daki Güç Ampilitelerini Anlamak

Onun özünde, bir güç yükselticisi nispeten zayıf bir radyo-fret (RF) veya akustik sinyal alır ve sinyal bütünlüğünü bir seviyeye kadar aktarma için uygun bir seviyeye kadar doğrultmalıdır - yüksek gerilimler ve elektromanyetik dalgalar ile çalışır; oğlumar'da, gürültüyü korumak için akustik bir dalgaya dönüştürülür.

Bu sistemler için bir güç yükselteç tasarımı, elektronik savaş için kullanılan modern bir yazılım tanımlı radarın geniş bir anlık bant genişliğine sahip olması için uzun vadeli bir hava-surveillance radarı yüksek bir patlama gücü (megawattlar bazı durumlarda) üst düzey bir dinamik aralığı vurgularken, modern bir yazılım tanımlı radar geniş bir dinamik aralıkta mükemmel doğrusallığı gerektirir.

Güçlendiricilerin türleri kullanılır

Radar ve sonar sistemleri birkaç yükseltici teknolojileri kullanıyor, her biri belirli bir güç, frekans ve form faktörü ile mükemmelleşiyor. üç klasik tip - Dalga Tube (TWT), Solid-State Power Amplifier (SSPA), ve Klystron – geniş ölçüde kullanılıyor, ancak yeni yarı iletken cihazlar hızla zemin kazanıyor.

Seyahat Dalga Tube (TWT) Amplifiers

TWT amplifikleri, yavaş dalga yapısı boyunca bir elektron kirişi geçerken, yüksek performanslı sistemlere (örneğin, yüksek bant genişliğine) sahip olan elektrikli su hatlarının üzerinde, genellikle yüksek gerilimli bir güçle şarj edilebilir. Ancak, yüksek çözünürlükte radarlar, NEXRAD gibi hava gözetimleri ve elektronik karşıtlama sistemleri ile kıyasla daha kısa sürede elde edebilirler. TWTWTs ayrıca mükemmel kazanç elde eder ve yüksek yüksek yüksek yüksek derecede yüksek güçle idare edebilir.

Katı devlet gücü amplifatörler (SSPAs)

SSPAs silikon LDMOS, GaAs veya GaN transistörleri RF sinyallerini basitleştirmek için yarı iletken cihazlar kullanıyor. Modern SSPAs yüksek güvenilirlik, düşük bakım ve zarif bozulma (birkaç transistörin gücü azaltır, ancak tüm sistem başarısızlıklarına neden olmaz).SSPAs gibi teknikleri kullanarak yüksek enerjili kontrollere sahip olan yüksek enerjili frekanslar için tasarlanmıştır.Inarray radarlar, yüksek enerjili yüksek enerjili frekanslar ile mükemmel bir şekilde çalışır.

Klystron Amplifiers

Klystrons, TWTs'ten daha dar bir bant genişliği kullanan başka bir vakumlu teknolojidir.Clystrons genellikle çok yüksek kazanç ve yüksek çıkış gücü sunar, sık sık sık çoklu-megawatt sürekli dalga (CW) aralığında, ancak TWTstrons'tan daha yüksek bir elektrik seviyesi için daha yüksek bir yüksek, ancak daha yüksek soğutma sistemleri için daha büyük, daha ağır ve karmaşık soğutma uygulamaları için kullanılabilir.

Wide Bandgap yarı iletkenleri (GaN, SiC)

Gallium nitride (GaN) ve silikon ışıtma (SiC) son on yılda beş kat daha yüksek güçlendirici tasarıma sahiptir.Bu geniş bantlı malzemeler, transistörlerin daha yüksek gerilimlerde, sıcaklıklar ve frekanslarda geleneksel silikon veya GaAs. GaN tabanlı SSPAs, Power den beş ila on kat daha yüksek hızlarda GaAs, GaN'in yüksek performanslarını birleştirir.

Radar ve Sonar Sistemlerinde Önemli

Her radar veya oğlumar sistemi performansı doğrudan güçlendiricinin yeteneklerine bağlıdır. Radar denklemi, sinyal gücünün verici gücün meydan okuması için orantılı olduğunu gösterir; amplifikatör çıktısını dört katına çıkarmak, daha küçük hedefler veya genişleyen aralığın tespitini sağlar.In sonar, aktif sonar denklemi hem güç hem de hedefin akustik yansımasını içerir.

Radar Uygulamaları

Zemin tabanlı hava tahmin radarları, bir TWT amplifikasyonu, bir TWT amplifikasyonun 1–2 MW zirve gücü üretebileceği, 400 km'de bir dövüşçü uçak tespiti yapabilmesi için, AEGIS sistemi gibi, yüzlerce GaN SSPA modülleri her biri 50-100 W'yi teslim edebilir, ancak onların koherent kombinasyonu, zarif bir düzeltme sistemi sağlamak için gerekli olan yüksek çözünürlükte hıza sahiptir.

Sonar Uygulamaları

Deniz teknelerinde aktif bir sonar sistemleri, 1-10 kHz bandında güçlü yükselticileri veya hull-toped transdüserleri kullanarak, tipik bir denizaltı oğlu, yüksek frekanslılar (100-500 kHz) yükselteçmişler, deniz kenarındaki küçük nesnelere kısa, yüksek çözünürlükte küçük nesneler üretebilirler.

Anahtar Performans Faktörleri

Radar veya oğlumar için bir güç yükselteçini tasarlamak, çeşitli ilgili parametreleri optimize etmeyi içerir. Her faktörün göreceli önemi belirli görev profiline ve işletim ortamına bağlıdır.

Çıktı Güç Çıktısı

Çıktı gücü en belirgin parametredir: algılama ve yankı geri dönüş için mevcut olan enerji için maksimum aralığı ayarlar. radarda, zirve gücü (belirli kilovatlarda ifade edilir) uzun vadeli algılama ve bant verimliliğini azaltırken, ortalama güç, dB'de ölçülen kaynak seviyesi radarın üst düzey gücü ile analog olarak aynıdır.

Verimlilik Verimliliği

Verimlilik – RF veya akustik çıktı gücünün DC girişi gücüne oranı – dolaylı olarak ısı yönetimi, güç tedarik büyüklüğü ve operasyonel maliyetle etkiler. Yüksek verimli bir yükseltici ısı batağı gereksinimleri azaltır, özellikle de hava ile radarlar ve sualtı olmayan yükselteçler için ısıtılır.

Linearity

Linearity, yükselticinin girdi sinyalinin amplifikasyon ve fazını nasıl yeniden üretebileceğini açıklar. Linearitylar, dijital predistortion (DPacent kanallarına) ve intermodülasyona neden olur ve bu da maskeleri zayıflayabilir veya diğer sistemlere müdahale edebilir. Modern radarlar darbe ve uçsuz frekans algılamayı kullanarak yükselteçleri yüksek doğrusallaştırmaya çalışır.

Band Wide ve Frekans Aralığı

Bir güç amplifikünün genişliği, bir radar veya oğulun anlık frekans çevikliğini ve aralık kararlarını belirler. Geniş bant yükselteçleri (örneğin, 2-18 GHz) elektronik karşılaşma için frekans azaltımı sağlarken, kanal genişliği iletilen pulsiyonun keskinliğini etkiler ve bir kızarıcı dizi çözünürlüğünü etkiler. TWT amplifikleri genellikle klystronlardan daha geniş bant genişliği sunar, SSPAs çok-kuzlamalar için tasarlanmış olabilir.

Termal Yönetim

Yüksek güç yükselteçleri, bileşen güvenilirliğini korumak için kaldırılacak önemli bir ısı yaratır.Kayıtlı limitin üzerindeki Junction sıcaklıklar yarı iletken ömür boyudır ve hızlı bir başarısızlıka neden olabilir. Radar sistemleri genellikle sıvı soğutma döngülerini soğuk plakalarla kullanırken, hava kaynaklı sistemler hava veya faz değiştirme malzemeleri çalıştırılabilir.In sonar, ısı dağılımı bir meydan okumadır, çünkü su soğutmalı transdüserler ağırdır; modüller genellikle baskı dolu konutlarda monte edilir.

Hedefler ve Gelecek Trendleri

Son beş yıl, daha yüksek performans, daha düşük boyut / ağırlık / güç (SWaP) talep ederek güç yükseltici teknolojisindeki hızlı evrimi gördü ve daha düşük maliyetle birkaç trende yol açıyor.

Wide Bandgap yarı iletkenleri

GaN, 1 GHz'nin üzerindeki askeri ve ticari radar yükselticileri için baskın teknolojiye dönüşmüştür. şimdi 65 V'ye kadar gerilimlerde çalışır ( GaAs için 28 V'ye kadar) ve 10 W / s. Bu, yükseltici modüllerin boyutunu azaltır ve örnek olarak, bir GaN tabanlı ileti ilerleyici modüller için AESA radarı X-band'da tek bir çipin 100 W frekanslarını 10 mm2'den daha az tutabilir.Qorvo[T:0]

Dijital Predistortion ve Linearization

Dijital predistortion (DPD) artık birçok gelişmiş radar ve iletişim sistemlerinde standarttır. DPD, dijital temel bant sinyalini önceden ayırt etmeden, böylece basitleştirilmiş bir çıktı lineer olarak şarj edilebilir.Bu, yükseltilebilirlik için daha yakın hale getirilmesine izin verir - en verimli olan maskeleri telafi etmeden. Field-programlanabilir kapı dizileri (FPGA)

Aşırı Hassasiyet için Cooledl amplifatörler

Uzaylı ve derin uzay radar uygulamaları için, kriyojenik olarak serinleştirilmiş yükselteçler son derece düşük gürültü rakamları ve yüksek kazanç elde edebilir. Örneğin, soğuk GaAs HEMT amplifikatörler radyo astronomi ve derin uzay iletişiminde kullanılır.

Dijital Kirişle Bütünleşme

Modern fazdarray radarları giderek dijital kirişler kullanıyor, her elementin kendi ADC/DAC ve amplifik zincirine sahip olduğu yerde.Bu, doğrudan anten elementlerinin arkasına yerleştirilen, kompakt güç yükselteçleri gerektirir.Sık kontrol devreleri ve silikon CMOS dijital mantıkları ile birleştiren çok-kücretli modüller için.

Power Amplifier Design

Hızlı ilerlemeye rağmen, yoğun fazda önemli zorluklar kalır. Yoğun zamanlarda ısı dağılımı, multikoctave bant genişliğine ve yüksek çözünürlükte ısıtımı sağlar.Sıklama ve verimlilik hala birbirine karşı ticaret kalır; tek bir yükselteç topoloji aynı anda elde eder (GaN) ve elmas kaynaklı bir bant genişliği üzerinde.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Güç yükselteçleri uzun vadeli, yüksek çözünürlüklü radar ve sonar sistemleridir.Rektöre seyahat eden dalga tüplerine veya modern GaN sağlam devlet cihazlarına dayanan, yükselteçmiş güce, verimlilike, lineerliğe ve bant genişliğine doğrudan doğru doğru doğru doğru doğru bir şekilde ulaşma yeteneğidir.Demek gerekirse, bu radarın, elektronik savaşların ve derin denizlerin serbest bırakılması gibi - bu gelişmelerin en iyi şekilde incelenmesi için yüksek performanslı bir şekilde kullanılması gerekir.