НЕКОТОРЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В РАЗВИТИИ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ В ОБЛАСТИ ИЗМЕРЕНИЯ СВЧ МОЩНОСТИ
Задачи измерения мощности на СВЧ возникают на всех стадиях разработки, выпуска и эксплуатации источников СВЧ сигналов и устройств на их основе, широко применяемых в радиолокации, радиосвязи, в том числе спутниковой, телевидении, радиоастрономии и телекоммуникационных цифровых системах различного назначения, включая мобильную телефонную связь. Как известно, большая часть этой техники применяется в организациях Минобороны и других силовых структур страны, а в настоящее время имеет широкое распространение в связной аппаратуре гражданского назначения. В последнее время измерения на СВЧ стали необходимыми при разработке, производстве и эксплуатации СВЧ-установок различного назначения, в том числе в ряде технологических процессов.
Интенсивное развитие радиотехнических средств связи и внедрение рыночных отношений в сферу производства РИП выдвигает новые повышенные требования к совершенствованию технических, эксплуатационных и стоимостных характеристик измерительной радиотехнической аппаратуры, а в условиях рыночных отношений – к созданию конкурентоспособных по всем параметрам моделей отечественных приборов.
Одной из актуальных тенденций развития измерителей мощности СВЧ (ваттметров) является автоматизация измерений, повышение мобильности таких приборов, возможность работы в полевых условиях эксплуатации без питания от промышленной сети, повышение параметров их надёжности и достоверности измерений в условиях индустриальных помех. Современные радиоизмерительные приборы этого вида содержат встроенные микропроцессорные устройства, обеспечивающие управление работой прибора по заданному алгоритму, имеющие средства самодиагностирования и способные через стандартные интерфейсы персональных компьютеров агрегатироваться в измерительные системы.
Учитывая вышеуказанную тенденцию развития измерительной техники на мировом потребительском рынке, а также достижения ведущих зарубежных фирм-производителей РИП, МНИИРИП на базе своих ограниченных финансовых средств поставил ОКР «Разработка», на базе разрабатываемых интеллектуальных датчиков мощности СВЧ, ряда ваттметров с рабочим диапазоном частот 0,02 – 17,85 ГГц в динамическом диапазоне 0,1 мкВт – 10,0 Вт и расширенными функциональными возможностями для работы в полевых и лабораторных условиях эксплуатации», шифр ОКР «Максимум».
Приоритетным направлением в области развития измерительной техники является замена ранее выпускаемых настольных вариантов исполнения радиоизмерительных приборов на новые, а именно создание интеллектуальных датчиков измеряемых физических величин и, на их основе, виртуальных приборов с использованием современных программных средств.
К числу основных преимуществ, связанных с применением интеллектуальных датчиков (ИД), можно отнести линеаризацию первичных преобразователей поглощаемой СВЧ мощности, а также преимущества эксплуатационных и улучшения метрологических характеристик и параметров, свойственных для данного класса приборов, в частности, программными средствами снижения влияния дестабилизирующих факторов, ухудшающих метрологические характеристики ваттметра СВЧ мощности, в целом более детальное описание указанных преимуществ описано в №2, 2010 г. («Вестник метролога»).
В планах развития ФГУП «МНИИРИП» на ближайшие несколько лет в части разработки РИП СВЧ диапазона длин волн предусмотрены, при условии дополнительного финансирования, следующие виды работ:
1. В развитии выше указанной ОКР «Максимум» создание ИД СВЧ мощности на большой уровень мощности до 100 Вт, а также разработка ИД, построенных по принципу беспроводной передачи данных по радиоканалу на удалённое расстояние с их защитой от помех и несанкционированного перехвата результатов измерений.
2. По разработанным и утверждённым внутренним ТЗ начать постановку двух ОКР:
2.1. «Разработка мобильных, с автономным и сетевым питанием, ряда коаксиальных ваттметров поглощаемой мощности СВЧ для работы в полевых и лабораторных условиях эксплуатации», шифр ОКР «Магистр».
2.2. «Создание ряда многофункциональных ваттметров поглощаемой мощности СВЧ в расширенном диапазоне рабочих частот до 178,6 ГГц», шифр ОКР «Мгновение».
Цель проекта: создание ряда многофункциональных ваттметров поглощаемой мощности СВЧ непрерывных и ИМ СВЧ сигналов в динамическом диапазоне от 10-6 до 100 Вт с расширением рабочего диапазона частот от 17,85 ГГц до 178,6 ГГц. Разработка ряда преобразователей в стандартных сечениях волноводного тракта, при одновременном использовании перспективных принципов реализации вторичных средств обработки результатов измерений как с помощью автономных специализированных устройств, так и с помощью специализированного программного обеспечения на персональных компьютерах общего применения, позволяющих производить оперативный контроль различного рода СВЧ излучающих и передающих устройств с возможностями работы как в автономном режиме без внешней подачи электроэнергии, так и в лабораторных условиях эксплуатации при питании от промышленной сети.
Актуальность предлагаемой к постановке работы вызвана практически отсутствием отечественного производства ваттметров в требуемом диапазоне частот.
Нашим предприятием подан ряд предложений участия в рамках «Государственной Программы вооружения на 2011-2020 г.г.» по созданию рабочих и образцовых средств измерения среднего и большого уровней мощности СВЧ.
Основным сдерживающим фактором повышения точности измерения отечественных рабочих ваттметров СВЧ является отсутствие отечественных образцовых средств аттестации разрабатываемых ваттметров среднего и большого уровней мощности в широком диапазоне частот (до 178 ГГц).
Современные отечественные разработки радиоэлектронной аппаратуры для достижения или, в крайнем случае, приближения к техническому уровню ведущих зарубежных фирм, вынуждены, в основном, разрабатывать новые радиоизмерительные приборы и аппаратуру прочего радиотехнического направления, в основном, на зарубежной элементной базе. Это, в ряде случаев, неприемлемо, особенно при создании аппаратуры военного назначения.
В части создания элементной базы для РИП СВЧ диапазона длин волн необходимо:
– разработка и выпуск СВЧ диода с малой температурной и частотной зависимостью в широком диапазоне частот по технологии Planar Doped Barrier. В настоящее время отсутствует отечественная технология изготовления, позволяющая на их основе создавать отечественные ваттметры СВЧ в широком динамическом диапазоне ( от 10-10 до 10-2 Вт) и частотном диапазоне от 20 МГц до 40 ГГц, позволяющие измерять параметры энергетических и частотно-временных параметров, включая импульсную (пиковую) мощность импульсно-модулированных СВЧ сигналов. Аналогом может служить детектор 8471В фирмы Agilent – HP. Из последних информационных сообщений известно, что требуемые результаты разработки могут быть получены с использованием технологии Planar Doped Barrier. Результаты работы могут быть успешно использованы в ряде другой высокочувствительной радиотехнической аппаратуре, работающей в СВЧ диапазонах длин волн (приёмники, измерительные линии, панорамные приёмники, частотомеры, синтезаторы частот и др.);
– разработка современной элементной базы, не уступающей зарубежным аналогам по техническим характеристикам, а именно, микросхем, транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов;
– разработка керамики с теплопроводящими и диэлектрическими параметрами, не уступающими бериллиевой керамике с возможностью на её основе создания СВЧ нагрузок, работающих в диапазоне частот до 178 ГГц;
– разработка отечественной серии унифицированных корпусов для создания радиоэлектронной аппаратуры двойного назначения (гражданского и военного).
– разработка отечественных элементов коаксиального тракта малых сечений 3,5 х 1,5 2 с расширением рабочих частот до 37,5 ГГц и 2,4х1,04 с расширением рабочих частот до 50 ГГц;
– разработка технологии гальванопластики с последующим механическим упрочнением конструкции пластиковым материалом для изготовления унифицированных СВЧ волноводов, переходов КВП-ВП и прочих пассивных элементов тракта СВЧ на средний и большой уровень мощности.
К числу тех факторов, появление которых решительным образом ужесточило требования к средствам измерения мощности СВЧ, в особенности для нужд Гензаказчика, относятся:
1. Повышение точности и разрешающей способности средств радиолокации, радионавигации и высокоточных систем оружия. Это обусловливает необходимость разработки серийноспособных измерителей мощности в диапазоне частот до 178 ГГц.
2. Разработка нормативных документов, образцовых и рабочих средств для измерения средних значений импульсной СВЧ мощности малого и среднего уровней.
3. Широкое внедрение средств цифровой радиосвязи и телекоммуникаций привело к необходимости обеспечения таких видов измерений как измерение импульсной (пиковой) мощности одиночного, в том числе отдельных параметров в импульсно-кодовой последовательности радиоимпульсов, а также их частотно-временных параметров.
4. Расширение функциональных характеристик, включая автоматическую подготовку ваттметров к измерениям, сокращение времени измерений и повышение скорости обработки полученных результатов, возможность работы приборов в автоматизированных системах через различного типа интерфейсы (КОП, RS-232, RS- 485, USB и др.).
5. Расширение частотного диапазона до 50 ГГц в коаксиальном тракте потребует разработку приёмных преобразователей СВЧ мощности радиоэлектронной аппаратуры СВЧ на коаксиальные соединители 3,5/1,52 и 2,4/1,04. За этим следует необходимость модернизации ряда приёмных преобразователей с заменой волноводных входов на соответствующие коаксиальные.
ФГУП «МНИИРИП» готова рассмотреть предложения по решению вышеуказанных задач при наличии финансовых средств от Заказчика.
В настоящее время на базе собственного финансирования проводит следующие виды работ:
1.1. Традиционное продолжение работ по ремонту и выпуску ранее разработанных нашим предприятием ваттметров М3-90-96, приобретение к ним измерительных блоков 173 034 с целью восстановления их метрологических и эксплуатационных характеристик до требований ТУ на них.
1.2. Выпуск ваттметров М3-108 с набором приёмных преобразователей по индивидуальным заказам гражданского Потребителя.
1.3. Поданы предложения по созданию с 1012 г. по 1015 г. образцовых и рабочих средств измерения среднего и большого уровней мощности СВЧ в интересах МО РФ.
к.т.н. П.В. Домнин,
В.В. Амосов, Ю.И. Сакалин
ФГУП МНИИРИП
141002, МО, г. Мытищи,
ул. Колпакова, д. 2а
тел./факс: (495) 586 1721
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
- Теги: измерения и метрология