Файл: 2. расчетно теоретическая часть 1 Проектирование усилительного модуля.rtf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.11.2023

Просмотров: 131

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

2.1.5 Проектирование каскада МШУНа рис.6 представлен вариант двухтранзисторной схемы усилителя. Сигнал СВЧ на входе разветвляется на два канала и поступает на затворы транзисторов. Истоки этих транзисторов заземлены через RC цепи. Выходные сигналы со стоков транзисторов складываются, причем, в стоковой цепи одного из транзисторов включена СВЧ- цепь, содержащая RLC контур и индуктивное сопротивление. По существу, эта цепь играет роль СВЧ-сумматора. Выходной СВЧ-сигнал подается на входы транзисторов, осуществляя обратную связь.Для достижения требуемой полосы частот необходимо провести оптимизацию параметров схем. В процессе оптимизации рассчитывались и включались в функцию цепи как электрические, так и шумовые характеристики усилителя. На рис.7 изображены основные характеристики усилителя: Кр(f) и F(f), рассчитанные для оптимизированной схемы. Оптимизация проводилась по следующим параметрам: индуктивностям L1, L2, L3; длинам 50-омных отрезков линий l2 и l3 и сопротивлению R4. В результате были получены следующие значения этих переменных параметров: L1=0,62 нГ, L2=0,41нГ, L3=2,25 нГ, Rп= 227Ом, l3=1,19мм, l2=0,17 мм. При оптимизации были достигнуты следующие параметры усилителя: полоса частот 7...10 ГГц; коэффициент усиления Кр более 9 дБ; неравномерность Кр не более 2 дБ; коэффициент шума 1,4На основании проведенного проектирования была разработана топология гибридного усилителя, эскиз которого представлен на рис.8. Аналогично может быть выполнено проектирование и других каскадов транзисторов усилителей. При проектировании выходных усилителей мощности необходимо использовать нелинейные модели ПТШ, в которых параметры эквивалентной схемы кристалла транзистора (емкости и сопротивления) зависят от напряжений на участках схемы. Отметим также, что для выходных каскадов должен быть проведен тепловой расчет, поскольку на этих каскадах рассеивается мощность, способная существенно повысить температуру полупроводникового кристалла и вывести его из строя. 2.1.6Анализ тепловых моделей ГИС СВЧ различных конструкцийНесмотря на то, что выходная мощность усилительного модуля сравнительно невелика ( 30 мВт), последний каскад работает в электрическом режиме, при котором рассеиваемая мощность приводит к увеличению температуры полупроводникового кристалла, что в свою очередь влияет на параметры прибора в целом. Так увеличение температуры кристалла на 100С приводит к росту подвижности носителей тока (электронов) и тока насыщения, а также к снижению напряжения отсечки полевых транзисторов с барьером Шотки. Выходная мощность и коэффициент стоячей волны напряжения (КСВН) при этом изменяется, что нежелательно для бортовой аппаратуры, в которой размещен усилительный модуль.Кроме того важность решения тепловой задачи связана с тем обстоятельством, что в техническом задании даются предельные границы изменения окружающей среды (- 600С…+850С). Если усилительный модуль находится в температурном режиме +850С, то температура элементов ГИС внутри него, как правило, на 400С выше температуры корпуса, то есть температура полупроводникового кристалла в нерабочем состоянии может повышаться до 1250С. При работе усилительного модуля температура кристалла увеличивается.Предельные температуры, при которых наступает тепловой пробой полупроводника, составляют 1400С…1500С. Таким образом при tокр=1250 С даже небольшое увеличение температуры может привести к тепловому пробою прибора. Все это приводит к необходимости исследования температурных режимов модуля. Одним из направлений в решении тепловой проблемы является разработка конструкции ГИС СВЧ с кристаллами, расположенными в углублениях на лицевой стороне платы, обладающими лучшими электрическими способностями, теплорассеивающими и массо-габаритными характеристиками. В данном разделе рассматриваются тепловые модели двух конструкций ГИС СВЧ: с кристаллами на поверхности и с кристаллами в углублении на лицевой стороне платы.Для количественной оценки и сравнения обоих вариантов конструкций ГИС при их изготовлении были использованы одинаковые материалы, которые обычно распространены в практике конструирования ГИС: в качестве материала основания использовался ковар (29 НК) с теплопроводностью =20 Вт/мк (ковар выбран из-за близости его КЛТР и КЛТР материала подложки платы); материалом подложки был выбран сапфир (монокристаллическая модификация Al2O3) с = 31,5 Вт/мк; связующее вещество – припой ПОС-61 с =390 Вт/мк; кристалл – арсенид галлия с =80 Вт/мк; соединительный проводник Cr-Cu-Ni-Au с =338 Вт/мк.Тепловыделение в окружающую среду происходит в виде тепловых потоков с верхней и боковой поверхности кристалла, а также с контактных проводников, лицевой и боковой поверхностей подложки и боковой поверхности металлического основания (рис. 9), т. е. со всех частей, имеющих температуру выше, чем температура окружающей среды. Температуру окружающей среды и нижней части металлического основания примем равной 200С. Теплообмен осуществляется посредством конвекции. Контактные проводники считаются пластинчатыми с толщиной 30 мкм, то есть двумерными. Расчеты тепловых полей в сечениях А, В, С были выполнены с помощью программы «Тепло» на ПЭВМ. Для расчета тепловых полей использовалась программа решения двумерной стационарной задачи теплопроводности, основанная на решении уравнения Лапласа методом конечных элементов.На рис. 10 показаны рассчитанные тепловые поля в сечениях А (на поверхности подложки) и В (на поверхности кристалла). Здесь изображена четвертая часть теплового поля, что позволяет судить о полной картине поля в связи с его равномерностью и симметричностью.При наличии соединительных проводников максимальный перегрев (от 6,120С до 5,830С) наблюдается на поверхности кристалла. На границе кристалл – связующее вещество перегрев составляет от 4,660С до 4,350С, что связано с отводом части тепла от кристалла за счет конвекции в окружающую среду и через соединительные проводники. На поверхности подложки температура перегрева составляет от 3,220С до 4,50С. Если удалить соединительные проводники, то температура перегрева на поверхности кристалла повышается до 6,390С, т. е. становится больше, чем при наличии проводников, что обеспечивается отсутствием теплоотвода по выводам кристалла, имеющим высокую теплопроводность. Перегрев на границе кристалл – связующее вещество составляет 4,660С, а на поверхности подложки практически не изменяется по сравнению с вариантом с соединительными проводниками.Эскиз второй анализируемой конструкции приведен на рис. 11. Здесь кристалл располагается в углублении в подложке, а соединительные проводники лежат в плоскости поверхности подложки.Расчетные тепловые поля для этого случая приведены на рис. 12. Перегрев температурного поля на поверхности кристалла составляет 1,910С…2,30С. При разрыве проводников максимальная температура увеличивается до 3,30С. На границе кристалл – связующее вещество перегрев не превышает 1,810С (рис. 12б).Из проведенного анализа можно сделать следующие выводы:1. Температура перегрева на поверхности кристалла, лежащего на подложке, примерно в 2 – 3 раза больше температуры кристалла, углубленного кристалла полупроводника; Через соединительные проводники отводится незначительная часть тепла; Температурные поля от кристалла к периферии подложки существенно изменяются в конструкции с углубленным кристаллом. 2.2 Вывод1. Проведен расчет основных параметров модуля: коэффициентов усиления Кр и шума F, потерь, мощности и т. п. Для каждого каскада. Показано, что для достижения заданных параметров: Кр = 30 дБ, F = 3 дБ, выходной мощности Рвых = 30 мВт модуль должен состоять из пяти каскадов, причем первые два – малошумящие, а два последних – усилители мощности.2. Разработана методика проектирования малошумящего каскада усилителя (МШУ), содержащая расчетные и экспериментальные этапы. Предложен метод определения четырех параметров ПТШ, необходимых для построения шумовой модели транзистора. Суть метода заключается в измерении коэффициентов шума транзистора с включенными на его входе трансформатором при нескольких состояниях трансформатора и последующем расчете шумовых параметров Fmin, Rп, GSO, BSO – из решений системы четырех уравнений. Проведены расчеты шумовых параметров для ПТШ типа «Созвездие». Выбрана оригинальная схема МШУ, в которой первый транзистор реализует низкие шумы, а второй – высокий коэффициент усиления. Проведено схемотехническое проектирование усилителя и показано, что один каскад МШУ позволяет реализовать в диапазоне 7…10,5 ГГц следующие параметры: Кр = 9 дБ, F 1,6 дБ, неравномерность Кр 1 дБ. Разработана топология каскада усилителя, выполненного на поликоровой подложке ( = 9,6) толщиной 0,5 мм с размерами 9 х 7,5 мм. Проведен анализ тепловых моделей ГИС усилителя двух конструкций: при размещении кристалла ПТШ на подложке и с углублением кристалла ПТШ в подложку. Показано преимущество последнего способа перед первым по величине допустимого перегрева кристалла. 3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ3.1 ВведениеКонструкторская часть дипломного проекта включает в себя следующие этапы разработки конструкции: сборку отдельных каскадов и в целом ГИС усилителя на основе разработанной в предыдущем разделе топологии усилителя; выбор типа корпуса для усилительного модуля; выбор материала корпуса; соединение ГИС с основанием; герметизацию корпуса; описание конструкции модуля. 3.2 Разработка ГИС усилителяНа основании топологии усилителя (рис. 8) был разработан гибридно – интегральный усилитель, выполненный на поликоровой подложке (рис. 13). Усилитель выполнен на двух поликоровых подложках толщиной h = 0,5 мм. На первой подложке расположены элементы входной части усилителя, на второй подложке – выходной части усилителя. Для обеспечения возможности подстройки схемы в топологию включены проводящие площадки прямоугольной или квадратной формы. Перемыкая площадки золотыми проводниками диаметром 30 мкм можно увеличивать или уменьшать длины микрополосковых шлейфов. Все резисторы, входящие в эквивалентную схему усилителя выполнены в планарном виде из металла с большим удельным сопротивлением – хрома. Для обеспечения возможности подстраивать сопротивления высокоомные планарные участки перемежевываются с проводящими участками из меди, покрытой золотом. Подстройка производится путем перемыкания этих проводящих участков золотыми проводниками. Конденсаторы С1…С4 сделаны навесными, объемными, состоящими из двух металлических пластинок с диэлектрической пленкой из ТаО или SiO2 между ними. Такая конструкция конденсаторов позволяет реализовать емкости 50…200 пФ. Нижние обкладки конденсаторов соединены с металлическим основанием, на котором располагаются подложки, а верхние обкладки конденсаторов соединены со схемой золотыми проводниками. Транзисторы «Созвездие» выполнены на металлических подставках, которые привариваются к основанию. Электроды транзисторов соединяются с элементами схемы золотыми проводниками. Индуктивные элементы выполнены в виде отрезков золотых проводников длиной l и диаметром d. Величина индуктивности L связана с этими параметрами приближенным соотношением: .Микрополосковые линии на входе и выходе имеют ширину W = 0,5 мм, что соответствует волновому сопротивлению z0 = 50 Ом. 3.3 Выбор типа корпуса для усилительного модуляУсилительные модули для бортовой аппаратуры в последние годы выполняются в виде гибридных интегральных схем (ГИС) усилителей на полевых транзисторах с барьером Шотки, заключенных в герметичный корпус. Достоинство ГИС- малые массо-габаритные параметры и высокая надежность.Корпус является узловым элементом модуля. Он оказывает существенное влияние на его работоспособность, надежность, долговечность, механическую и климатическую устойчивость и стоимость. Конструкция и технология изготовления корпуса определяют степень герметичности и ремонтопригодности модуля, а также уровень интеграции и массо-габаритные параметры модуля и бортовой РЭА в целом.Обычно усилительные модули выпускаются небольшими сериями, при широкой номенклатуре, что требует в принципе, большого разнообразия конструктивных вариантов корпусов. В тоже время для изготовления необходимо применять универсальные методы, в противном случае трудоемкость изготовления модулей и ее стоимость будут в значительной степени определятся трудоемкостью и стоимостью изготовления корпуса, а не собственно ГИС усилителя. Кроме того, следует отметить, что влияет не только на электрические и эксплуатационные характеристики модуля, но и на выбор способа его сборки, монтажа и герметизации. Поэтому разработка конструкции корпуса усилительного модуля и технологии его изготовления является комплексной задачей, требующей одновременного решения проблем, которые зачастую предъявляют противоречивые требования, такие же как в конструктивном и технологическом плане.Значительная часть выпускаемых в мире микросхем низкочастотного диапазона, изготавливается с использованием металлических, металлостеклянных и керамических корпусов. Положение с корпусами для модулей СВЧ существенно отличается от НЧ устройств. Во-первых, благодаря специфике модулей СВЧ, связанной с использованием коаксиальных выводов энергии, применяются в основном толстостенные корпуса. Во-вторых, размеры корпусов для СВЧ модулей таковы, что внутри корпуса могут возникать паразитные виды колебаний электромагнитных волн, влияющих на выходные параметры модуля. В-третьих, очень часто в модулях СВЧ используются ГИС с полупроводниковыми приборами открытого (некорпусированного) вида, что налагает жесткие условия на герметизацию всего модуля в целом.В СВЧ модулях применяются, в основном, металлические корпуса. Из 85 типов усилительных модулей, выпускаемых американскими фирмами, почти три четверти изготовляются в металлических корпусах.Конструктивно корпуса для модулей СВЧ имеют прямоугольную форму и могут быть разделены на три типа; рамочные, чашечные и пенальные.Принципиальные схемы указанных конструкций корпусов приведены на рис.14.В корпусах пенального типа (рис.14а) одна или несколько микрополосковых плат (МПП) располагаются и закрепляются на рамке (основании). На двух противоположных сторонах рамки закрепляются две стенки, служащие для закрепления НЧ и СВЧ соединителей. НЧ - соединитель - металлический штырь диаметром 1 мм, закрепленный в отверстии стенки корпуса с помощью изолятора.СВЧ-соединитель - микрокоаксиал, впаянный в корпус.Рамка с установленной платой (подложкой) и соединителями вставляется в кожух прямоугольной формы. При этом герметизация модуля проводится по торцу периметра в местах стыка кожуха и рамки. В качестве материала рамки и кожуха используется, как правило, титан или сплав - ковар, обладающие близкими по коэффициенту линейного термического расширения (КЛТР) значениями с материалом подложки. К преимуществам корпусов пенального типа следует отнести возможность изготовления высокопроизводительными технологическими процессами - штамповкой и сваркой тонколистового материала.Недостатком корпусов пенального типа является принципиальная невозможность создания надежного заземления по двум сторонам основания, параллельным образующей кожуха. Это ограничивает частотный диапазон работы модуля.Корпуса пенального типа недостаточно жесткие. Кроме того, в них ввод и вывод СВЧ энергии может быть размещен только по двум противоположным сторонам.Корпуса чашечного типа (рис.14б) представляют собой открытую с одной стороны коробку, на основании которой устанавливается плата. Эти корпуса обладают достаточной жесткостью конструкции и обеспечивают хорошую экранировку. К недостаткам их следует отнести возможность только одностороннего монтажа плат и сложности их установки.Корпус рамочного типа (рис.14в) представляет собой открытую с двух сторон рамку, в стенках которой устанавливаются НЧ и СВЧ соединители. Обычно толщина стенок этих корпусов составляет 2-3 мм, что придает им достаточную жесткость и прочность. МПП крепятся непосредственно или через переходную рамку к внутренним рамкам корпуса.Рамочный корпус позволяет за счет возможности двухстороннего монтажа достичь высокой интеграции. Такая конструкция упрощает сборку, монтаж, ремонт и реставрацию платы.На основании проведения всестороннего анализа, для усилительного модуля был выбран корпус рамочного типа, по следующим соображениям:1. Рабочие частоты модуля (7...10 ГГц) достаточно высокие, а потому все соединения между элементами корпуса должны обеспечивать хорошую экранировку. В корпусе рамочного типа число таких соединений небольшое;2. Усилительный модуль имеет высокую степень интеграции и вся ГИС усилителя может выполнятся на двух поверхностях подложки;3. Модуль предназначен для использования в бортовой аппаратуре, поэтому он должен иметь высокую вибростойкость и надежный теплоотвод от кристалла, полупроводника, что обеспечивает корпус рамочного типа;4. СВЧ- соединители должны быть плотно вмонтированы в стенки корпуса, для предотвращения натекания (расгерметизации) корпуса.5. Модуль имеет достаточно высокое значение коэффициента усиления (Кр>0 дБ), что требует использования в нем многокаскадной схемы усилителя с числом каскадов более 5. Поскольку каскады однотипные и выходная мощность невелика, то усилительный модуль набирается из 5 одинаковых каскадов. Такая конструкция модуля имеет существенные преимущества перед цельной 5-каскадной схемой, поскольку настройка одного каскада менее трудоемка, а изготовление каскадов может вестись крупными партиями, что снижает стоимость модуля.С другой стороны каскады должны быть жестко соединены друг с другом, что наиболее удобно делать в корпусе на одном металлическом основании. Для крепления каскадов помимо пайки можно использовать и механическое крепление микровинтами.3.4. Выбор материала корпусаВыбор материала корпуса делается на основании следующих требований, предъявляемых к материалу:- минимальный вес;- коррозионная стойкость;- минимальный КЛТР, соизмеримый с КЛТР материала подложки;- высокие электро- и теплопроводность;- технологичность механической обработки.В таблице 2 приведены параметры наиболее распространенных конструкционных материалов для корпусов и подложек. Анализ таблицы 2 показывает, что наилучшими тепловыми параметрами обладают титан и ковар. Их теплопроводность (

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.2 Особенности процесса сварки титана

4.3 Технология изготовления сварных рамок корпусов

= (1256 – 900,9) х 1000 – 0,15 х 42485,08 = 364100-6372,8=357727 руб.
5.7 Вывод
В результате производственных экономических расчетов установлено, что ожидаемый экономический эффект от внедрения в серийное производство усилительного модуля на полевых транзисторах составил 357727 рублей при выпуске 1000 штук в год.

Расчет освещения при изготовлении УМ

Расчет производится по методу коэффициента использования светового потока, основная формула расчета:

F=(EнKSZ) лм,

где F- световой поток;

К - коэффициент запаса;

Ен - нормированная минимальная освещенность;

S - площадь помещения;

Z - отношение средней освещенности к минимальной (коэффициент неравномерности освещения, Z= 1,1-1,2);

- коэффициент использования светового потока.

Коэффициент запаса зависит от запыленности помещения и учитывает уменьшение светового потока. Выбираем К= 1,3.

Площадь пола освещенного помещения:

S = А В,

где А - ширина помещения, А= 6м

В - длина помещения, В= 8м

S = 6 8 = 48 м2

Для определения коэффициента использования светового потока в начале необходимо найти значение индекса помещения по формуле:

i =S/(h(A+B)),

где h - расчетная величина высоты подвеса светильника над поверхностью.

h = Н - (hl+h2),

где Н - высота пола до потолка, Н=4м

h1 - высота от пол до освещенной поверхности, h1=0,8м

h2 - высота от потолка до нижней части светильника, h2=0,3м

h= 4-(0,8+0,3) = 2,9м

i = 48/(29 (6+8)) = 1,128

Потолок в помещение побелен, следовательно, коэффициент отражения от потолка равен 70%. Стены в помещении окрашены в голубой цвет, следовательно, коэффициент отражения равен 50% .

Определяем коэффициент использования светового потока:

=0,41

F= (200 1,3 48 1,1)/0,41 = 33483 лм.

Для реализации данного светового потока выбираем лампу ЛБ-40 ГОСТ 6825-74, световой поток лампы Fп=3120лм.

Потребляемая мощность - 40Вт. В каждом светильнике находится по две лампы, таким образом, световой поток от светильника составит:F=31202=6240 лм.

Общее число светильников N находим из формулы:

N=Fп/F=5,37.

Общее число светильников будет равным шести. Суммарная потребляемая мощность: Р=NP=480 Вт.

Наиболее удобная установка светильников двухрядная, по три в ряд. Расстояние от стены до светильников рекомендуется принимать: 1 = 0.33L,


где L - расстояние между рядами светильников.

Lh, h=1,4 при расположение светильников в ряд.

1 = 0,33 4 = 1,32 м.

Расчет местной вентиляции.
Для удаления вредных паров необходимо использовать местную вентиляцию. Скорость всасывания через проем определяется веществами, которые используются при пайки плат, и должна составлять 1-1,5 м/с. Расход воздуха удаляемого с монтажного стола, при отсутствии там источников тепловыделения, определяется по формуле :

L=3600F,

где L - объем удаляемого воздуха (м3/ч);

- скорость воздуха в рабочем проёме (м/с);

F - площадь рабочего проёма всасывающей воронки (м2)

F = а b = 0,7 0,4 = 0,28 м2

где a и b - длина и ширина всасывающей воронки (м2).

L =3600 1,5 0,28 = 1512 м3

Определяем параметры поперечного сечения воздухопровода.

Обычно скорость воздуха в воздухопроводе выбирается в пределах 3-10 м/с. Выберем для расчета =7м/с.

Площадь поперечного сечения воздухопровода определяется по формуле:

S = L /(3600) = 1512 / (3600 7) = 0,06 м2.

Расcчитаем диаметр воздуховода:

т.к. S = d2/4, то d2 = 4S/ =0,0764 м2.

Следовательно, диаметр воздухопровода d = 0,276 м .

Общие потери давления в воздухе определяют по формуле:

P=(RL+Z),

где R - потери давления на трение на метр длины (кг/ м3);

L - длина расчетного участка воздухопровода (м);

Z - потери давления на расчетном участке (кг/м3).

Определим потери на трение на 1 метр длины по формуле:

R = ( K/d) (2 j/2q),

где К - коэффициент сопротивления трения;

j - объемный вес воздуха (кг/м3).

Определяем: 2- j/2q = 2,2 кг/м2, K/d = 0,85

тогда: R= 0,852,2 = 1,87 кг/м3

Потери давления на местных сопротивлениях определяются по формуле: Z =K(2 j/2q),

где К -сумма коэффициентов местных сопротивлений.

К = п К12 З ,

где К1 - коэффициент местного сопротивления для круглого воздуховода при радиусе поворота 0,7 м;

К2 - коэффициент местного сопротивления на выброс для шахты с зондом;

КЗ - коэффициент местного сопротивления на всасывание для коллектора;

N - число поворотов воздухопровода.

К = 40,12 + 1,05 + 0,5 = 2,03

Z = 2,032,2 +4,46 = 49,35 кг/м3.

При коэффициенте запаса 1,1 давление воздуха равно:

Р = 49,35 1,1 =54,3 кг/м3.

Выберем вентилятор типа ЦЧ-70N3 с электродвигателем мощностью 0,6 кВт и скоростью вращения 28000 об/мин., который удовлетворяет расчетным данным.



Вывод
1. Проведен анализ опасных и вредных факторов при изготовлении и исследовании УМ, а также перечислены методы безопасности от поражения электрическим током при проведении настройки УМ.

2. Проведен расчет местной вентиляции и выбран вентилятор, который удовлетворяет расчетным данным, проведен расчет освещенности и, исходя из размеров помещения, выбрано оптимальное размещение светильников на участке.

3. Определены основные причины возникновения пожара и мероприятия их предотвращения.


7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. На основе проведенного аналитического обзора литературы были сформулированы цели и задачи дипломного проектирования.

2. Проведен расчет основных параметров модуля: коэффициентов усиления Кр и шума F, потерь, мощности и т. п. Для каждого каскада. Показано, что для достижения заданных параметров: Кр = 30 дБ, F = 3 дБ, выходной мощности Рвых = 30 мВт модуль должен состоять из пяти каскадов, причем первые два – малошумящие, а два последних – усилители средней мощности.

3. Разработана методика проектирования малошумящего каскада усилителя (МШУ), содержащая расчетные и экспериментальные этапы.

4. Предложен метод определения четырех параметров ПТШ, необходимых для построения шумовой модели транзистора. Суть метода заключается в измерении коэффициентов шума транзистора с включенными на его входе трансформатором при нескольких состояниях трансформатора и последующем расчете шумовых параметров Fmin, Rп, GSO, BSO – из решений системы четырех уравнений. Проведены расчеты шумовых параметров для ПТШ типа «Созвездие».

  1. Выбрана оригинальная схема МШУ, в которой первый транзистор реализует низкие шумы, а второй – высокий коэффициент усиления. Проведено схемотехническое проектирование усилителя и показано, что один каскад МШУ позволяет реализовать в диапазоне 7…10,5 ГГц следующие параметры: Кр = 9 дБ, F 1,6 дБ, неравномерность Кр 1 дБ.

  2. Разработана топология каскада усилителя, выполненного на поликоровой подложке ( = 9,6) толщиной 0,5 мм с размерами 9 х 7,5 мм.

  3. Проведен анализ тепловых моделей ГИС усилителя двух конструкций: при размещении кристалла ПТШ на подложке и с углублением кристалла ПТШ в подложку. Показано преимущество последнего способа перед первым по величине допустимого перегрева кристалла.


8. На основании разработанной топологии каскада усилителя предложена гибридно – интегральная конструкция каскада, состоящая из двух поликоровых плат, на которых размещены пассивные элементы каскада (планарные резисторы и навесные емкости), соединенные между собой золотыми проволочками. Платы разнесены на металлическом основании, а в зазоре между ними устанавливаются кристаллы полевых транзисторов и навесные емкости. Такая конструкция позволяет сравнительно просто осуществить сборку каскада и обеспечить необходимый тепловой режим выходных каскадов модуля.

9. Обоснован выбор типа корпуса для усилительного модуля. Из трех рассмотренных типов (пенального, чашечного, рамочного) выбран рамочный корпус, позволяющий, в частности, за счет двухстороннего монтажа достичь высокой степени интеграции, упростить сборку, монтаж, ремонт и реставрацию модуля.

10. Обоснован выбор материала для корпуса. Показано, что комплекс параметров, предъявляемых к модулям, расположенным на бортовых системах, удовлетворяет материал – титан. Титан имеет тепловые параметры, близкие к теплопроводности и КЛТР поликора, его плотность в 2 раза меньше плотности ковара.

11. Предложен способ соединения гибридных интегральных схем с металлическим основанием, сочетающий в себе преимущества вибрационной пайки и использование в качестве флюса некоррозионно – активных органических водорастворимых жидкостей, например, глицерина.

12. Проведен выбор способа герметизации модуля, сочетающий в себе микроплазменную сварку плавлением и бесштенгельную откачку и наполнение модуля инертным газом. Выполнена оптимизация времени бесштенгельной откачки. Показано, что для откачки модуля объемом 20 см3 требуется не более 2,5 минут.

13. Приведено описание конструкции модуля, содержащего на входе защитное устройство (ЗУ) на ограничительных диодах, два входных каскада малошумящих усилителей, на ПТШ типа «Созвездие», средний каскад и два выходных каскада усилителей мощности на ПТШ типа «Полет». Такая конструкция позволяет в диапазоне 7…10 ГГц реализовать Кр = 30 дБ, F = 3 дБ, Рвых = 30 мВт и ограничить предельно допустимую мощность на входе в 1 Вт.

14. Приведены результаты экспериментального исследования как отдельных блоков, так и модуля в целом. Показано, что потери в ЗУ не превышают 0,8 дБ, а затухание получается более 15 дБ во всей рабочей полосе частот. Коэффициент усиления всего модуля при изменении температуры в пределах –60
0С…+850С изменяется на 6 дБ, но при этом всегда 30 дБ.

15. Рассмотрены особенности процесса сварки корпуса модуля из титана, обладающего высокой химической активностью при нагревании и расплавлении в контакте с окружающей газовой средой. Описана технология изготовления сварных рамок корпуса модуля из титана и приведен технологический маршрут изготовления этих рамок.

16. Разработан технологический маршрут сборки гибридных интегральных схем (микроплат) усилительного модуля.

17. Описана технология вибрационной пайки микросхем усилителя к основанию с использованием в качестве флюса – глицерина.

18. В результате производственных экономических расчетов установлено, что стоимость УМ составляет 1459 руб./шт., а ожидаемый экономический эффект от внедрения в серийное производство усилительного модуля на полевых транзисторах составил 357727 рублей при выпуске 1000 штук в год.

19. Проведен анализ опасных и вредных факторов при изготовлении и исследовании УМ, а также перечислены методы безопасности от поражения электрическим током при проведении настройки УМ.

20. Проведен расчет местной вентиляции и выбран вентилятор, который удовлетворяет расчетным данным, проведен расчет освещенности и, исходя из размеров помещения, выбрано оптимальное размещение светильников на участке.

21. Определены основные причины возникновения пожара и мероприятия их предотвращения.

Проведенная работа полностью соответствует заданию на дипломную работу.

Разработанный усилительный модуль на полевых транзисторах для бортовой системы РПД может найти широкое применение при создании РЭА специального и бытового назначения.