МОЩНАЯ РАДИОТЕХНИКА

Домой

ВЧ генераторы и усилители мощности являются собственными разработками HFP. В конструкциях учтены результаты практически 40-летних предыдущих работ в области мощной ВЧ техники.

Компания занимаемся разработкой и производством ВЧ аппаратуры только в твердотельном исполнении на базе новейших образцов LDMOS и GaN транзисторов.

Надежность ВЧ генераторов

Для обеспечения надежности все стадии жизненного цикла продукции - разработка КД, изготовление и испытание опытных образцов, производство и ПСИ серийных образцов, выполняются по ГОСТ Р 15.000-2016 (Система разработки и постановки продукции на производство (СРПП).
Все серийно изготавливаемые изделия перед ПСИ проходят технологическую тренировку:
  • вибрационные нагрузки 2g @ (25...500)Hz - 1 час
  • электрический прогон в режиме номинальной мощности - 24 часа
На стадии разработки КД новой аппаратуры выполняется расчет надежности на основе карт рабочих режимов радиоэлементов.
Все изделия рассчитаны на эксплуатацию в следующих условиях (если не оговорено особо при заказе):
  • диапазон рабочих температур - от 5°С до 40°С
  • диапазон предельных температур - от минус 25°С до 80°С
  • повышенная влажность - до 85%@35°С
  • ударные нагрузки - до 15g
  • вибрационные нагрузки - до 2g в диапазоне частот 0... 500 Hz

Комплектующие изделия

Качество изготавливаемого изделия в большой степени зависит от качества комплектующих изделий. Тщательно отбираются не только типы комплектующих и производители, но и поставщики ПКИ на Российский рынок для снижения рисков закупки контрафактной продукции. Для поддержания высокого уровня продукции постоянно отслеживаются все новинки мирового рынка радиоэлементов.
  • Силовые ВЧ транзисторы
Используются самые мощные и надежные на сегодняшний день приборы - LDMOS-транзисторы производства компании NXP/Ampleon и GaN транзисторы ведущего производителя.
  • ВЧ конденсаторы
В мощной ВЧ аппаратуре одним из самым уязвимых мест являются ВЧ конденсаторы. В изделиях HFP применяются конденсаторы компаний АО НИИ "Гириконд", ЗВЭК "Прогресс", Dialabs, AVX, TDK изготовленные на высококачественной керамике со сверхнизким ESR.
  • Вторичные источники питания
На протяжении последних 20 лет во всех изделиях HFP используются силовые AC/DC преобразователи MeanWell с глубокой электронной регулировкой выходного напряжения. При приемлемой стоимости они зарекомендовали себя как чрезвычайно надежные.

Активная техника ВЧ генераторов

Схемотехника усилительного тракта

  Выходные каскады ВЧ генераторов в зависимости от частотного диапазона строятся по схеме Half Bridge или по двухтактному варианту с ШТДЛ. В обоих случаях каскады работают в режиме класса D с непосредственным возбуждением затворов. Техническое решение запатентовано. Применение Half Bridge в совокупности с резонансным контуром позволяет получить рекордный для ВЧ генераторов КПД. На частотах 0,35...3,0 МГц он составляет >98...97%, на частоте 7 MHz - >95%.
  Конструктивно усилительный тракт ВЧ генераторов и ВЧ усилителей мощности выполнен на основе модулей собственной разработки с конструктивной мощностью 600W и 1,3kW в диапазоне HF и VHF и 2,0kW или 4,0kW в диапазоне LF.
  Для получения больших выходных мощностей применяется ВЧ суммирование модулей. Мы обладаем нау-хау изготовления простых и надежных ВЧ сумматоров с высокой развязкой плеч на любое количество входов не ограничиваясь классической бинарной схемой 2N.

Подключение к нагрузке

Все серийные ВЧ генераторы имею выходное сопротивление 50 Ом, следовательно оптимальной нагрузкой для них является нагрузка с активным сопротивлением 50 Ом и реактивным 0 Ом.
Для работы на ионно-плазменные или иные нагрузки, входной импеданс которых не соответствует требуемому, необходимо между ВЧ генератором и вашей нагрузкой установить согласующее устройство (СУ). Оно может быть с автоматическим или ручным управлением. Как правило все современные СУ имеют комбинированное управление. СУ трансформирует входной импеданс нагрузки в импеданс близкий к оптимальной нагрузке для ВЧ генератора.

Автоматическое регулирование и защиты

   ВЧ генераторы и усилители мощности оснащаются хорошо отработанной системой автоматического регулирования мощности и аварийной защиты. В систему интегрированы четыре петли автоматической регулировки мощности (АРМ)
  • по падающей мощности
  • по мощности в нагрузке
  • по внешнему датчику (зонду)
  • по отраженной мощности
   Для измерения Рпад и Ротр в аппаратуре установлен рефлектометр с высокой направленностью, |S14| < -40dB. Мощность в нагрузке вычисляется контроллером блока как Рпад - Ротр.
   Внешний датчик (любого физического параметра монотонно связанного с выходной мощностью генератора, например, ионизационного тока плазмы) располагается в установке пользователя.
   Выбор метода стабилизации производится оператором. Посредством одной из четырех петель выполняется регулировка выходной мощности и ее стабилизация на выбранном уровне.


Параметры петли регулировки/стабилизации выходной мощности:
  • шаг установки уровня мощности оператором - 1W
  • диапазон установки уровня мощности (2,5 ... 100,0)% номинальной мощности
  • быстродействие стабилизации по возмущающему воздействию - 0,5 s
  • стабильность удержания мощности на заданном уровне - 1,0%
   Петля по отраженной мощности является защитной и работает в режиме ограничения Ротр на уровне 15% от номинальной мощности. При возрастании Ротр автоматика уменьшает Рпад, так что бы Ротр не превышала предельного уровня. Уровень в 15% более чем достаточен для работы согласующих устройств различных конструкций.
   Время работы ВЧ генератора в режиме высокого отражения не ограничено, однако в контроллер блока внесена функция автоматического ограничения времени работы на большое КСВн включаемая по желанию оператора. Оператор может выбрать порог срабатывания таймера (уровень Ротр) и время насчета до отключения блока.
   Генераторы позволяют обеспечить плавный набор выходной мощности при включении и плавный сброс при выключении. Функция отключаемая, время устанавливает оператор - нарастания от 0 до 250 с, сброса - от 0 до 20 с, шаг установки - 1,0 с. Возможно установить один из четырех режимов наглядно индицируемых на дисплее. Перемещающаяся точка на изображении показывает текущее состояние генератора.
"Мгновенное"
включение/выключение
Плавный набор
мощности
Плавный сброс
мощности
Плавный набор и
сброс мощности
   ВЧ генераторы и усилители мощности имеют защиту по температуре радиатора охлаждения. При перегреве ВЧ тракт блокируется. Имеется функция предварительной тревоги, до срабатывания защиты. Текущая температура индицируется на дисплее ВЧ генератора и дистанционно.
   Защита ВЧ генератора по цепи питания осуществляется реле контроля напряжения (для сети ~220V) или реле контроля фаз (для трехфазной сети ~380V) через твердотельный контактор единый со схемой включения/выключения питания генератора.
   Все типы генераторов по умолчанию имеют вход внешней блокировки, который может быть подключен пользователем к своим реле, концевым выключателям, блокираторам дверей, крышек, TTL-логике, транзисторным ключам и пр. источникам. При не снятой блокировке силовое питание генератора не включается.
Подробно в РЭ

Частотозадающие схемы, частотная модуляция

ВЧ генераторы выпускаются двух исполнений - на фиксированную частоту и с возможностью перестройки частоты. В первом случае в качестве частотозадающей схемы используется кварцованный опорный генератор на рабочую частоту со стабильностью не хуже 10Е-4. Во втором случае используется синтезатор прямого цифрового синтеза (DDS).
При использовании DDS возможно получение частотно модулированного выходного сигнала. Серийные ВЧ генераторы такой функции не имеют, но она может быть предоставлена при поставке аппаратуры по ТЗ заказчика.

Импульсный режим, АМ

Помимо режима непрерывной генерации (CW) во всех моделях ВЧ генераторов реализован импульсный режим работы (100% амплитудная манипуляция, АМ). Модулирующий НЧ сигнал может формироваться в контроллере самого ВЧ генератора или поступать извне.
Если используется внутренний модулирующий сигнал, параметры модуляции устанавливаются или с передней панели ВЧ генератора или по порту RS-485. Установить можно три параметра:
  1. Длительность радиоимпульса (*)
  2. Частота следования радиоимпульсов (*)
  3. Мощность в пике радиоимпульса
*) временные параметры могут представляться разными наборами по желанию - ТРИ/Т0; ТРИ/F0; ТРИ/D; F0/D.
При использовании внешнего НЧ генератора, выходной ВЧ сигнал повторяет форму внешнего управляющего сигнала с фиксированной аппаратной задержкой порядка 5us. Установить можно только мощность в пике радиоимпульса
Мощность в паузе между радиоимпульсами не регулируется и является практически нулевой (-60... -70 dB относительно мощности радиоимпульса).
Наличие режима АМ позволяет, например, поддерживать незатухающий разряд в газе при очень маленькой средней мощности вкладываемой в разряд (режим предыонизации). Фактически АМ используется для регулировки средней мощности в плазме методом ШИМ.
Подробно в РЭ

Контроль и управление ВЧ генераторами

Местное управление
Местное управление ВЧ генератором осуществляется с передней панели блока с помощью графического меню и энкодера. В качестве дисплея применяется цветной TFT графический индикатор. На отдельные механические кнопки СТАРТ и СТОП выведено оперативное включение/выключение ВЧ тракта.
Установка параметров и контроль состояния блока выполняется в следующем объеме (заданные оператором и реально измеренные значения параметров индицируются на дисплее раздельно):
  • падающая мощность;
  • отраженная мощность;
  • мощность в нагрузке;
  • напряжение питания ВЧ модулей;
  • температура ВЧ модулей;
  • ВЧ напряжение на стоках силовых ВЧ транзисторов;
  • режимы работы CW / PULSE, параметры модулирующего сигнала;
  • режимы работы защиты по КСВ, параметры таймера защиты;
  • выбранный режим работы и состояние петли стабилизации ВЧ мощности (метод стабилизации, есть/нет захвата петли);
  • состояние связи и параметры порта RS485;
  • текущее состояние ВЧ генератора и установленные параметры в части плавного набора / сброса мощности;
*) Возможно изготовление ВЧ генераторов без местного управления (дисплей, кнопки и энкодер отсутствуют) или с ограниченными функциями светодиодной индикации состояния типа "норма / не норма". Управление только по портам RS485 и/или А-25
Подробно в РЭ

Дистанционное управление

   Дистанционное управление ВЧ генераторами от удаленного компьютера осуществляется в протоколе MODBUS по порту RS485. Набор устанавливаемых и контролируемых параметров идентичен местному управлению.
   В генераторы по умолчанию устанавливается дополнительный порт аналогового управления А-25. Порт обеспечивает следующие функции:
  • дистанционное электронное включение / выключение общего питания генератора;
  • включение / выключение ВЧ выхода генератора,
  • амплитудная модуляция выходного ВЧ сигнала внешним импульсным сигналом;
  • переключение режимов стабилизации выходной мощности генератора, по падающей мощности / по мощности в нагрузке;
  • включение / выключение функции плавного набора / сброса мощности ВЧ
  • мониторинг состояния генератора асинхронными логическими сигналами.


Диаграммы включения/выключения питания кнопкой "Сеть" и сигналом MAIN ON/OFF порта А-25 при совместном использовании

Подробно в РЭ