СВЧ-аттенюаторы Thermopad с температурной зависимостью затухания от Smiths Interconnect
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.
Схема подобной цепи температурной компенсации приведена на рис. 2.
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.
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.
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).
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.
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.