Thermopad

СВЧ-аттенюаторы Thermopad с температурной зависимостью затухания от Smiths Interconnect

Опубликовано в номере:
PDF версия
В статье описывается технология Thermopad, представленная компанией EMC Technology (входит в состав Smiths Interconnect) в 1994 году. Продукция, созданная на основе этой технологии, обладает полезным для аттенюаторов свойством изменения затухания, благодаря которому удается компенсировать нестабильности коэффициента усиления в схемах, вызванные перепадами температур.

Аттенюаторы с переменным коэффициентом затухания

Используя технологию Thermopad и опыт разработки пассивных ВЧ-компонентов EMC Technology, компания Smiths Interconnect разработала ряд изделий с широким диапазоном частот (до 36 ГГц) для ответственных применений (рис. 1). Продукция Thermopad совместима по посадочным местам с размерами обыкновенных аттенюаторов, что обеспечивает гибкость применения и интеграции в конструкцию различных устройств. С изменением температуры меняется также коэффициент усиления широко применяемых арсенид-галлиевых усилителей. Для компенсации этого эффекта в общем случае необходимо дополнительно использовать несколько дорогостоящих активных компонентов, которые занимают место на плате, при этом возникает дополнительная проблема с надежностью и появлением радиочастотных помех.

 Thermopad

Рис. 1. Серия аттенюаторов Thermopad

Схема подобной цепи температурной компенсации приведена на рис. 2.

хема температуной компенсации

Рис. 2. Схема температурной компенсации

Применение аттенюаторов с изменяемым затуханием позволяет отказаться от дорогостоящих компонентов и значительно упростить схему (рис. 3). Аттенюаторы Thermopad сконструированы с использованием термисторов, устанавливаемых непосредственно в П- или Т-цепи.

аттенюатор

Рис. 3. Температурная компенсация с помощью аттенюатора

Характеризуются такие аттенюаторы температурным коэффициентом затухания (дБ/дБ/°С)   — параметром изменения величины затухания в зависимости от температуры, который является ключевым при выборе оптимального аттенюатора Thermopad для конкретного применения.

где TCA — температурный коэффициент затухания; ∆ Attenuation (Hot-Cold) — изменение величины затухания от температуры; Attenuation at Room — затухание при нормальных условиях;  ∆ Temperature (Hot-Cold) — изменение температуры.

Коэффициент TCA может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Наглядно это видно на рис. 4.

коэффициент затухания

Рис. 4. Положительный и отрицательный температурный коэффициент затухания

Пример применения

Рассмотрим работу аттенюатора Thermopad в качестве температурной компенсации к 30-дБ арсенид-галлиевому усилителю с температурной зависимостью коэффициента усиления, равной –0,03 дБ/°С. Коэффициент усиления изменяется на –0,001 дБ/°С на каждый децибел усиления. Изменение коэффициента усиления составляет примерно –5 дБ при изменении температуры от –50 до +100 °С. График зависимости коэффициента усиления от температуры изображен на рис. 5а. К усилителю подключен аттенюатор Thermopad –3,0 дБ с TCA = –0,01 дБ/дБ/°С. График изменения затухания от температуры представлен на рис. 5б. Видно, что график имеет противоположный наклон кривой. Результирующий коэффициент усиления будет держаться на уровне 24,5 дБ стабильно во всем рассматриваемом температурном диапазоне (рис. 5в).

Рис. 5. а) Коэффициент усиления усилителя; б) коэффициент затухания аттенюатора; в) коэффициент усиления после температурной компенсации

В зависимости от параметров усилителя выбор устройства можно осуществить с помощью программы Thermopad Selector Tool (рис. 6), сделав это на сайте производителя www.emc-rflabs.com. В данной программе можно задать коэффициент усиления усилителя в соответствии с температурой и получить прогнозируемые графики температурной компенсации при выборе различных аттенюаторов. Программа предназначена для подбора аттенюаторов для узкополосных схем. Для расчета производительности широкополосных устройств в зависимости от температуры рекомендуется использовать S-параметры.

Thermopad

Рис. 6. Thermopad Selector Tool

Заключение

Линейка аттенюаторов Thermopad представлена в различных исполнениях. Для поверхностного монтажа максимальная рабочая частота аттенюаторов может достигать 36 ГГц. Подобное решение способно закрыть большинство частотных диапазонов, обеспечивая стабильность усилителя и существенно упрощая схему. Кроме того, аттенюаторы также доступны в высоконадежном исполнении для космоса.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *