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2022-2023

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik Einkaufsführer

Titelstory Blick ins

Titelstory Blick ins Innere des Instrumentenchassis die Vorteile in Bezug auf Kosten, Stabilität, Lebensdauer, Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit bieten. Die aktuell wichtigsten Technologien sind LDMOS für Produkte unter 3 GHz und GaAs und GaN für höhere Frequenzen. Während LDMOS kontinuierlich weiterentwickelt wurde, um höhere Leistungsdichten für Kommunikationsmärkte zu erreichen, konnten GaAs-Bauelemente keine vergleichbare Leistung erzielen, sodass GaN nun für höhere Frequenzen eingesetzt wird. Diese Technologie hat gegenüber GaAs Vorteile in Bezug auf Bandbreite, Leistungsdichte, Effizienz und Kosten. geeignet ist. Die Module werden mit einer 50-V-Spannungsversorgung betrieben, die auf den zu verwendenden Arbeitszyklus abgestimmt ist, und bei Bedarf entsprechend gekühlt. Die Einschaltdauer kann bis zu 10% betragen, mit einer maximalen Impulsbreite von 100 µs. Ein weiterer Vorteil dieser Verstärker ist die deutlich verbesserte Stabilität von Phase und Amplitude sowohl innerhalb eines Impulses als auch von Impuls zu Impuls. Besondere Aufmerksamkeit muss der Gate- und Drain-Entkopplung der RF-Transistoren gewidmet werden, um sowohl schnelle Anstiegszeiten als auch einen minimalen Abfall zu erreichen, sodass ein optimaler Flat- Top erzielt wird. Die besten Ergebnisse werden erreicht, wenn der Verstärker in die Sättigung getrieben wird, wobei die Messwerte im Bereich von 0,02° RMS Peak to Peak liegen. Diese Art von Stabilität ist für den Teilchenstrahl von entscheidender Bedeutung, da kleine Schwankungen oder Jitter in der HF-Energie dazu führen können, dass der Strahl unscharf wird. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn Elektronen beschleunigt werden, da sie wesentlich leichter sind als Protonen. Die AM61-Verstärker sind als Leistungsmodule erhältlich, werden aber in der Regel in einem 19-Zoll-Einschubgehäuse mit einer Reihe von Schutzschaltungen, Steuer- und Überwachungsfunktionen untergebracht und mit Netzstrom versorgt. Kundenspezifische Konfigurationen und Benutzerspezifikationen sind in weitem Umfang möglich. Die AM61-Verstärker in verschiedenen Leistungsstufen sind inzwischen in vielen Einrichtungen auf der ganzen Welt im Einsatz und bieten einen störungsfreien Betrieb bei minimalem technischen Aufwand. Eine weitere Entwicklung von SSPA-Leistungsverstärkern im Bereich um 3,9 GHz durch Microwave Amps Ltd. hat folgenden Hintergrund: Bei 3,9 GHz finden sich nicht viele Lösungen im Hochleistungsbereich am Markt. Die Kundenforderungen betrafen sowohl CW-Anwendungen wie auch Pulsanwendungen für diesen Frequenzbereich. Ergo wurde eine Plattform entwickelt, auf der beide Forderungen technisch realisiert werden können. Es entstand eine Verstärkervariante für CW-Anwendungen für Leistungstests an HF-Strukturen. Die Entwicklung des hier vorgestellten Verstärkers begann mit einem 400-W-Modell, das einen störenden 3-kW-TWT ersetzen sollte, der ein 6-MW-X- Band-Klystron antreibt. Vier 100-W-GaN-Transistoren wurden mithilfe von Stufenübergängen von Mikrostrips zu Hohlleitern kombiniert. Das Design erreichte die erforderliche Leistung, und in der Folge wurden Zwei- und Vierwege-Combiner entwickelt, um mehrere Leistungsmodule zu kombinieren. Die Leistungsmodule können dann kombiniert werden, um 800 W oder 1,3 kW zu erreichen, was für eine Reihe von verfügbaren X-Band-Klystrons Darstellung des Flat-Top-Pulsverhalten 8 HF-Einkaufsführer 2022/2023

Titelstory Phasenverhalten über Leistung Dieser Klasse-AB-Verstärker ist auf dauerhafte Bereitstellung von hoher Leistung von max. 1 kW bei einer Frequenz von 3,9 GHz ausgelegt. Der Verstärker ist für den CW-Betrieb vorgesehen und kann somit vom Anwender auch als Pulsverstärker eingesetzt werden. Hierbei werden die Spezifikationen/technischen Grenzen für das Pulsverhalten durch die bei diesem Aufbau verwendeten diskreten Bauelemente und deren Belastbarkeit bestimmt. Das Kühlkonzept ist selbstverständlich auf die hohen Leistungen ausgelegt – sowohl Luft wie auch Flüssigkeitskühlung sind möglich. Die Spannungsversorgung erfolgt nach Kundenvorgabe. Eine Verstärkervariante eignet sich speziell als reiner Pulsverstärker für den Betrieb bei einem sehr geringen Duty- Cycle bei 3,9 GHz. Für diesen Verstärker wurden extreme Anforderungen an die Pulseigenschaften verlangt. Durch Modifikation des Grund-Design mit anderen Komponenten, einer speziellen Ansteuerungstechnik für die Pulsvoreinstellungen wird ein Puls mit steilen Anstiegsflanken, ein flacher Pulsverlauf über die Pulsdauer (Flat-Top) sowie ein scharfer Abfall erreicht. Eine weitere Besonderheit: Aus fünf dieser Module entstand nach Kombination der Ausgänge ein 5-kW-Pulsverstärker. Dies ist nur ein weiteres Beispiel der vielfältigen Lösungen für die Anforderungen des Marktes für Transistor-Hochleistungsverstärker für die HF- und Mikrowellen-Community. Anwender profitieren von der Modifizierbarkeit dieser Designplattform-Verstärkerfamilien. Der Vorteil liegt in der Vielfalt von modularen, skalierbaren Typfamilien, die für Lösungen über einen Frequenzbereich von 200 MHz bis 20 GHz in den letzten 25 Jahren entwickelt wurden. Der Anwender kann schnell aus einer Matrixdarstellung der verschiedenen Verstärkerfamilien grob den Typ eingrenzen bzw. abschätzen, der seine Bedürfnisse erfüllen kann. Nach Beistellen der Spezifikation seiner speziellen technischen Anforderungen wirkt sich dann für die Herstellung des „kundenspezifischen“ Verstärkers die hohe Individualisierbarkeit des Plattformmodells aus. Die Skalierung der elektrischen Eigenschaften ist leicht möglich in Richtung folgender Parameter: • exakte Arbeitsfrequenz – schmal- oder breitbandig • Leistung • Verstärkung • Signalverhalten Im Prinzip sind auch alle sonstigen gewünschten beeinflussbaren Parameter skalierbar. Hierzu gehört die Integration der modularen mechanischen Optionen wie: • Kühltechnik • Anschluss-/Verbindungstechnik • Versorgungsspannungen • Bauformen/Verpackungen Weitere Vorteile Verstärker AM75 und AM76 bietet die modulare Struktur, wenn in Kundensystemen Gruppen von Verstärkern für unterschiedliche Aufgaben jedoch mit gleichem Formfaktor und Abmessungen verbaut sind. Ändern sich plötzlich beim Anwender technische Anforderungen in Systemen, brauchen mit diesem Konzept nur die Verstärker ausgetauscht zu werden, die für die neue Anwendung geforderten abweichenden Eigenschaften besitzen müssen. Verstärker AM81-50 und AM85 1 kW Die Webseite www.maltd.com hält detailliertere Informationen über Verstärker bereit. ◄ HF-Einkaufsführer 2022/2023 9

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