Поставка радіоелектронних компонентів >> Статті >> develop >> СВЧ аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением
ChipFind - поисковая система по электронным компонентам
E-mail рассылка и электронный маркетинг
СВЧ аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением
СВЧ аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением
  
Современная электроника достигает предельного значения своего быстродействия. Завтрашний день требует все более быстрых и компактных решений. Один из вариантов увеличения скорости передачи и обработки информации, функциональных возможностей и надежности устройств – использование СВЧ технологий. Современный рынок электронных компонентов предлагает серию решений, и в этой  статье мы рассмотрим  наиболее интересный модельный ряд аттенюаторов.

СВЧ диапазон электромагнитного излучения, расположенный в спектре между световым излучением и обычными радиоволнами, обладает некоторыми свойствами, характерными как для света, так и для обыкновенных радиоволн. Например, СВЧ излучение поляризуется и фокусируется, распространяется по прямой линии и отражается, как и свет. Перечисленные особенности распространения радиочастотных волн широко используют в радиолокации для обнаружения и сопровождения целей. Фокусировка излучения осуществляется с помощью направленных антенн и позволяет увеличить дальность передачи при уменьшении мощности излучаемого сигнала.

СВЧ излучение генерируется таким же методом, как и обыкновенные радиоволны. Основная причина использования СВЧ диапазона в современных системах связи – существенное снижение потребляемой мощности при значительном увеличении пропускной способности канала.

Кроме выше перечисленных сфер применения, СВЧ технологии заняли достойное место в медицине, народном хозяйстве, системах передачи и обработки информации, научных исследованиях, микроэлектронике и системах специального применения.

Современный рынок электронных компонент имеет широчайший спектр СВЧ устройств, и огромное количество компаний производящих его. Если сделать обзор всей продукции, то полученная информация будет исчисляться тысячами страниц.  Поэтому, в этой статье, мы рассмотрим одни из наиболее востребованных компонентов СВЧ техники – аттенюаторы.
Аттенюаторы предназначены для регулировки ослабления СВЧ сигнала. Коэффициент ослабления определяется стандартным соотношением:
 
Аттенюаторы можно разделить, по типу управления, на активные и пассивные (рис.1). В свою очередь, среди активных аттенюаторов можно выделить два класса: управляемые аналоговым сигналом или цифровым. Если пассивные аттенюаторы, как правило, являются дискретными, то управляемые аналоговым сигналом позволяют менять коэффициент ослабления непрерывно. Эта возможность позволяет применять аттенюаторы такого типа в качестве амплитудных модуляторов, что делает их более универсальными.
            
СВЧ аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением (рис.1)

Рис.1. Аттенюаторы, активный и пассивный.

Активные аттенюаторы, в качестве элементов затухания, используют PIN-диоды. Диоды этого типа идеально подходят для таких целей, поскольку в открытом состоянии они характеризуются очень низким сопротивлением(около 0,1 Ом), а в закрытом состоянии – 1…5МОм. Также, PIN-диоды отличаются от остальных p-n диодов тем, что в закрытом состоянии они имеют динамическую емкость 0,05…0,5 пФ, что на несколько порядков меньше за емкость p-n диодов. Эта особенность позволяет PIN-диодам работать на более высоких частотах и вносить меньшие искажения в выходной сигнал.
Наш выбор пал на продукцию компании Herley General Microwave. Это не случайность, для этого есть ряд причин. Во-первых, компания производит аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением, что является актуальным для применения в современной электронике. Активные аттенюаторы, в отличии от пассивных, более надежны, имеют повышенную точность, легко интегрируются в любую электронную схему и имеют компактные размеры. Во-вторых, номенклатура компании достаточно большая. Предлагаемая продукция позволяет перекрыть радиочастотный спектр от 200 МГц до 40 ГГц. Среди всего ассортимента можно найти как универсальные, многооктавные аттенюаторы, с широким рабочим частотным диапазоном (0,2…18ГГц), так и узкополосные.

Компания Herley General Microwave имеет многолетний опыт разработки. Она была основана в 1985 году и является дочерней компанией корпорации General Microwave USA. Помимо продукции для оборонной и аэрокосмической промышленности, компания занимается разработками для медицины. Herley General Microwave специализируется на такой продукции: СВЧ переключатели, управляемые аттенюаторы (с цифровым и аналоговым управлением), разветвители, резонаторы/генераторы управляемые напряжением, синтезаторы с цифровым управлением и ряде других компонентов.

Компания Herley General Microwave имеет широчайшую линейку аттенюаторов. Для быстрого и удобного поиска интересующего модуля продукция разделена на серии:

Поглощающие аттенюаторы , управляемые током
(рис.2). Эта серия состоит из 9 типов устройств. Каждый тип аттенюаторов имеет свой частотный диапазон и позволяет плавно изменять коэффициент поглощения от 0 до 60дБ. При этом управляющий ток меняется в пределах 15…70мA. Отличительной особенностью серии является быстродействие  входящих в нее аттенюаторов. Время, необходимое для достижения максимального коэффициента ослабления не превышает 125нс. Конструкция модулей - симметрична, что дает возможность пользователю выбирать разъем, на который будет подаваться входной сигнал.

СВЧ аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением (рис.2)

Рис.2. Поглощающий аттенюатор, управляемый током.

Поглощающие линейные аттенюаторы, управляемые напряжением
(рис.3). В серию входит 13 моделей, каждая из которой интегрирует в себе аттенюатор из предыдущей серии и преобразователь напряжения в ток. Преобразователь – это законченный высококачественный усилитель, который питается биполярным напряжением ±12В. При подаче напряжения на вход усилителя увеличивается ток, управляющий аттенюатором. При увеличении управляющего напряжения на 0.1В, выходной сигнал ослабляется на 1дБ.
Аттенюаторы этой серии можно использовать и как амплитудные модуляторы. Ширина полосы частот модуляции достигает в некоторых моделях 500 КГц.

СВЧ аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением (рис.3)

Рис.3. Поглощающий линейный аттенюатор, управляемый напряжением.

Герметичные, поглощающие линейные аттенюаторы, управляемые напряжением. Для условий эксплуатации, связанных с повышенной влажностью, компания Herley General Microwave производит аттенюаторы имеющие герметичный корпус. Входной/выходной SMA разъем также позволяет осуществить герметичность соединения. Серия состоит из одного модуля, с частотным диапазоном от 2ГГц до 18ГГц. Максимальное ослабление, которое можно осуществить при использовании этого устройства, достигает 60дБ. Аттенюатор является продолжением предыдущей серии, но выполнен в герметичном корпусе.

Поглощающие линейные аттенюаторы, управляемые напряжением с постоянной фазой.


СВЧ аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением (рис.4)

Рис.4. Зависимость смещения фазы от частоты.

В состав серии входит три модели аттенюаторов, с большим рабочими динамическим частотным диапазоном. Устройства имеют симметричную двухкаскадную схему, что обеспечивает синфазность входного и выходного сигналов с достаточно неплохой точностью, зависящей от ослабления и типа аттенюатора (см. рис.4). Из-за такой конструкции модули питаются биполярным источником ±12В. Коэффициент ослабления определяется управляющим напряжением по линейной зависимости 10дБ/В. Максимальное ослабление выходного сигнала может достигать 32дБ.

Цифровой, герметичный, поглощающий аттенюатор (рис.5). Два аттенюатора этой серии являются высокоскоростными переключателями коэффициента ослабления с шагом 1дБ. Скорость переключения не превышает 30нс, а время выхода на рабочий режим меньше 10нс. Модули используют 6-пиновый управляющий интерфейс ТТЛ (табл.1). Логическому нолю “0” соответствует напряжение -0.3…+0.8В, а “1” - +2.0…+5.0В. Подавая “1” на несколько выводов одновременно, получим суммарный коэффициент ослабления для запитанных контактов. Если подать логическую единицу на все управляющие электроды(1-6), то мы получим  максимальное ослабление - 64дБ. Минимальный шаг – 1дБ. Модули имеют защиту по питанию от неправильного подключения.

СВЧ аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением (рис.5)

Рис.5. Цифровой, герметичный, поглощающий аттенюатор.

Таб.1. Выводы аттенюатора.
Вывод    1    2    3    4    5    6    +V    -V    G
Ослабление    16дБ    8дБ    2дБ    4дБ    1дБ    32дБ    +5В    -12В    корпус

Ультра-широкополосный, цифровой поглощающий аттенюатор (рис.6). Этот аттенюатор позволяет ослаблять СВЧ сигнал до 60дБ в частотном диапазоне от 200МГц до 18ГГц. Устройство состоит из Т-образного PIN-диодового аттенюатора, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и модуля преобразователя тока в напряжение. Управление может осуществляться 6-битным сигналом или двоично-десятичным кодом. Минимальный шаг ослабления составляет 1дБ, а скорость переключения не превышает 1 мкс. Управляемые интерфейсы являются согласованными, выбор разъема, на который будет подаваться/сниматься сигнал остается за пользователем.

СВЧ аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением (рис.6)

Рис.6. Ультра-широкополосный, цифровой поглощающий аттенюатор.

Цифровые, многооктавные, поглощающие аттенюаторы (рис.7). Серия состоит из четырех моделей, которые перекрывает частотный спектр от 500МГц до 18ГГц. Устройства этой серии состоят из трех блоков: цифроаналогового преобразователя (ЦАП), преобразователя напряжения в ток и самого аттенюатора на PIN диодах. Коэффициент ослабления задается при помощи 10-битного цифрового сигнала в пределах от 0 до 60дБ с шагом 0.06дБ. Также, есть возможность осуществлять управление аналоговым сигналом по линейной зависимости: 0.1 дБ/В. Аттенюаторы этой серии имеют высокую точность и низкий температурный дрейф ослабления.

СВЧ аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением (рис.7)

Рис.7. Цифровой, многооктавный, поглощающий аттенюатор.

Цифровые, многооктавные, поглощающие аттенюаторы с малым сдвигом фазы. В серию вошло три аттенюатора перекрывающих частотный диапазон от 2 до 18ГГц. Коэффициент ослабления задается через 8-битный ТТЛ интерфейс. Он позволяет изменять ослабление от 0 до 32дБ с шагом по 0.125дБ. Время, необходимое на переключение не превышает 350нс. Специальная конструкция аттенюаторов позволяет получить минимальное смещение фазы, которое зависит от модели аттенюатора и ослабления. Так, максимальный сдвиг фазы между входным и выходным сигналами не превышает ±10°. Это является достаточно неплохим показателем.

Цифровые, поглощающие аттенюаторы уменьшенных размеров (рис.8). Десять моделей, составляющие эту серию отличаются своими компактными размерами 34х34х12.7мм. Каждая модель имеет свой рабочий частотный диапазон. Коэффициент ослабления у всех аттенюаторов этой серии можно варьироваться от 0дБ до 60дБ. Управление осуществляется при помощи 8-битного ТТЛ интерфейса с шагом 0.25дБ, или аналогового сигнала по линейному закону: 10дБ/В. Есть два варианта реализации устройств: стандартный и герметичный. Вход и выход аттенюаторов имеют симметричную конструкцию из-за чего они взаимозаменяемые.

СВЧ аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением (рис.8)

Рис.8. Цифровые, поглощающие аттенюаторы уменьшенных размеров.

Цифровой, многооктавный, поглощающий аттенюатор уменьшенного размера. Для систем, где вес и габаритные размеры имеют критичное значение, компания Herley General Microwave разработала специальную модель. Размеры аттенюатора: 34х34х12.7мм. Не смотря на свою миниатюрность, по технических характеристиках он ни чем не уступает остальным моделям.  Аттенюатор работает в диапазоне от 2ГГц до 18ГГц. Управляющий сигнал подается на 7-битный ТТЛ интерфейс, что позволяет изменять ослабление с шагом 0.5дБ. Скорость переключения ниже 1мкс. Логическому нолю соответствует напряжение -0.3…+0.8В, а единице - +2.0…+5.0В. Питание осуществляется биполярным источником напряжения ±12В. Ток потребляемый каждым полюсом не превышает 100мА. Управляющий ток не превышает 10мкА.

Цифровые, однооктавные, поглощающие аттенюаторы (рис.9). Эта серия, состоит из 15 типов устройств. Она отличается тем, что позволяет ослаблять входной сигнал до 80дБ. Коэффициент ослабления может задаваться с помощью 11-битного цифрового сигнала, двоично-десятичного кода или аналогового сигнала. При использовании 11-битного цифрового сигнала ослабление меняется с шагом 0.08дБ, а для двоично-десятичного кода – 0.2дБ. Серия состоит из аттенюаторов двух типов: в стандартном корпусе и герметичном.

Из-за небольшого рабочего диапазона аттенюаторов мы получаем высокую точность и линейность коэффициента ослабления. Ошибка не превышает 1.7дБ на краю диапазона.

СВЧ аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением (рис.9)

Рис.9. Цифровой, однооктавный, поглощающий аттенюатор.

Компания Herley General Microwave развивает все направления СВЧ электроники. Каждое из них имеет свои особенности и специфику применения. Более подробную информацию о продукции компании Вы можете получить на сайте производителя: www.herley.com. По любым техническим вопросам, касающихся СВЧ компонентов, обращайтесь в офис компании Grand Electronic .
 
« Звуковые микросхемы компании Aplus   Stellaris – семейство микроконтроллеров на ядре Cortex-M3 »
Все права защищены - Grand Electronic 2002 - 2024 р.