Захисні та перемикальні твердотільні пристрої у діапазоні міліметрових хвиль

Євгеній Георгійович Волков; Микола Федорович Карушкін; Анатолій Вікторович Попов; Володимир Петрович Рукін

doi:10.20535/S002134702407001X

Автор(и)

Євгеній Георгійович Волков НДІ Оріон, Київ, Україна
Микола Федорович Карушкін НДІ Оріон, Київ, Україна
Анатолій Вікторович Попов НДІ Оріон, Київ, Україна
Володимир Петрович Рукін НДІ Оріон, Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/S002134702407001X

Ключові слова:

обмежувач НВЧ-потужності, захисний пристрій, р-i-n-діод, час встановлення, діапазон міліметрових хвиль, перемикач

Анотація

У роботі розглянуто питання, що стосуються фізики роботи обмежувальних діодів, та основні фактори, які визначають параметри та характеристики захисних пристроїв, а також перспективи їх розвитку у діапазоні міліметрових хвиль. Описано нові рішення проблем, пов’язаних з розвитком перемикаючих та захисних напівпровідникових НВЧ-пристроїв у діапазоні міліметрових хвиль. Досягнуті результати при вирішенні цих проблем підтверджені створенням нових напівпровідникових пристроїв, виготовлених в єдиному технологічному циклі на основі монолітних багатодіодних структур, а також розробкою електродинамічних конструкцій захисних пристроїв та перемикачів із застосуванням корпусованих діодів, які забезпечують високу стійкість під час впливу на виріб механічних та кліматичних факторів. Конструкції перемикачів, які містять кілька діодів розподіленого типу, за рахунок збільшення ефективної площі, що комутується, мають кращі діапазонні характеристики та підвищену електричну міцність понад 10 кВт. Запропоновано новий підхід до створення корпусованих діодів, що містять напівпровідникові структури зосередженого типу, який дозволяє виконати розроблення комунікаційних пристроїв різного типу із швидкодією 5–10 нс у всіх перерізах хвилеводного тракту діапазону міліметрових хвиль.

Посилання

М. Т. Бова, П. Н. Стукало, В. А. Храмов, Управляющие Устройства СВЧ. Киев: Техника, 1973.
Y. Shan, Y. Liang, C. Li, W. Sun, Z. Fang, “Review of recent progress on solid‐state millimeter‐wave and terahertz signal sources,” Int. J. Circuit Theory Appl., vol. 52, no. 1, pp. 439–472, 2024, doi: https://doi.org/10.1002/cta.3726.
В. Г. Виненко, С. Б. Красовский, Д. А. Усанов, “СВЧ-ограничители мощности на полупроводниковых диодах,” Обзоры по электрической технике. Сер. 1. Электроника СВЧ, no. 3, p. 45, 1988.
C. Hillman, P. A. Stupar, J. B. Hacker, Z. Griffith, M. Field, M. Rodwell, “An ultra-low loss millimeter-wave solid state switch technology based on the metal - insulator - transition of vanadium dioxide,” in 2014 IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS2014), 2014, pp. 1–4, doi: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2014.6848479.
И. В. Лебедев, “Развитие переключательных и защитных СВЧ-устройств,” Радиотехника, no. 4, pp. 69–74, 1999.
В. Г. Алыбин, “СВЧ-защитные устройства в радиолокации и связи,” Радиотехника, no. 8, pp. 42–49, 2002.
И. В. Лебедев, А. С. Шнатников, Е. И. Купцов, “Твердотельные СВЧ-ограничители – проблемы и решения (Обзор),” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 28, no. 10, pp. 34–41, 1985.
В. А. Шпирт, “О модуляции сопротивления базы р–n-перехода под действием синусоидального тока СВЧ,” Радиотехника и электроника, vol. 13, no. 9, pp. 1647–1653, 1968.
D. Leenov, “The silicon PIN diode as a microwave radar protector at megawatt levels,” IEEE Trans. Electron Devices, vol. 11, no. 2, pp. 53–61, 1964, doi: https://doi.org/10.1109/T-ED.1964.15283.
В. А. Шпирт, “Полупроводниковый ограничительный диод СВЧ-диапазона,” Полупроводниковые приборы и их применение, no. 23, pp. 4–81, 1970.
F. Dominick, “How much pulsed power can a pin diode handle?,” Microwaves, vol. 15, no. 2, pp. 54–59, 1976.
В. А. Шпирт, Н. В. Шумков, “О времени установления ограничительного диода,” Полупроводниковые приборы их применение, no. 23, pp. 198–202, 1970.
В. А. Шпирт, А. А. Варвальский, “Время восстановления ограничительного диода и методы его определения,” Полупроводниковые приборы их применение, no. 23, pp. 192–197, 1970.
Н. Ф. Карушкин, “Полупроводниковые устройства миллиметрового и субмиллиметрового диапазона длин волн для модуляции и переключения СВЧ мощности,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 43, no. 7, pp. 26–34, 2000.
И. В. Мальский, Б. В. Сестрорецкий, СВЧ-Устройства На Полупроводниковых Диодах. Москва: Советское радио, 1969.
R. F. Bilotta, “Receiver protectors: a technology update,” Microw. J., vol. 40, no. 8, pp. 90–98, 1997, uri: https://www.microwavejournal.com/articles/2124-receiver-protectors-a-technology-update.
В. Г. Царенко, В. В. Имшенецкий, М. М. Борисов, Автоматические Устройства СВЧ. Киев: Техника, 1983.
Г. Б. Дзехцер, О. С. Орлов, Рin-Диоды в Широкополосных Устройствах СВЧ. Москва: Советское радио, 1979.
Р. С. Либерман, Б. И. Сестрорецкий, В. А. Шпирт, Л. М. Якубець, “Полупроводниковые диоды для управления СВЧ-мощностью,” Радиотехника, vol. 27, no. 5, 1972.
И. В. Лебедев, А. С. Шнитников, “Новый ограничительный СВЧ диод,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 36, no. 10, pp. 3–16, 1993.
А. В. Крутов, А. С. Ребров, “Быстродействующие ограничители СВЧ-мощности диапазона частот до 40 ГГц,” in 26-я Международная Крымская конференция. СВЧ- техника и телекоммуникационные технологии, Т. 2, 2016, pp. 221–225.
И. В. Лебедев, А. С. Шнитников, И. В. Дьяков, “Диодное управляющее СВЧ-устройство триггерного типа,” Радиотехника, no. 1, pp. 75–80, 1997.
В. В. Попов, “Широкополосные защитные устройства миллиметрового диапазона,” in Труды 64-й НТК, посвященной дню радио и 150-летию А.С. Попова, 2009, pp. 174–175.
В. В. Попов, “Активные элементы для систем защиты миллиметрового диапазона длин волн,” Известия Вузов России. Радиоэлектроника, no. 6, pp. 66–69, 2008.
Н. Ф. Карушкин, В. В. Малышко, В. А. Ореховский, А. А. Тухаринов, “Коммутационные управляемые устройства на р-i-n-диодах миллиметрового диапазона длин волн,” Технология и конструирование в электронной аппаратуре, no. 4–5, pp. 34–41, 2016, doi: https://doi.org/10.15222/TKEA2016.4-5.34.
Н. Ф. Карушкин, “Устройства для переключения и модуляции СВЧ-мощности в миллиметровом диапазоне,” Радиофизика и электроника, vol. 9, no. 3, pp. 596–602, 2004.
В. В. Волков, В. П. Иванова, Ю. С. Кузьмичев, Ю. В. Соловьев, “Конструкция и технология изготовления арсенидгаллиевого монолитного p-i-n-диодного ограничителя для миллиметрового диапазона длин волн,” Письма в журнал технической физики, vol. 31, no. 14, pp. 62–66, 2005, uri: https://journals.ioffe.ru/articles/13278.
Л. В. Кириллов, В. А. Смирнов, А. А. Усов, “Монолитный автономный полупроводниковый ограничитель мощности 8-миллиметрового диапазона длин волн, предназначенный для работы при входной импульсной мощности до 1 кВт,” Известия Вузов России. Радиоэлектроника, no. 1, pp. 105–108, 2012.
Н. Ф. Карушкин, И. А. Обухов, Е. А. Смирнова, “Применение промышленного часового камня в качестве корпуса полупроводникового устройства миллиметрового диапазона длин волн,” Патент на изобретение RU2657324С2 от 13.06.2018, 2018.
Н. Ф. Карушкин, “Характеристики быстродействующих амплитудных переключателей инверсного типа миллиметрового диапазона,” Техника и приборы СВЧ, no. 1, pp. 11–15, 2010.
Н. Ф. Карушкин, В. В. Малышко, В. А. Ореховский, “Разработка амплитудных переключателей инверсного типа миллиметрового диапазона длин волн,” Электронная техника. Сер.1. СВЧ-техника, no. 2 (513), pp. 37–45, 2012.