EO_451

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EDA/SW/T&M VNA
56 - ELETTRONICA OGGI 451 - GENNAIO/FEBBRAIO 2016
Misure punto-punto
di impulsi di un amplificatore
a elevata potenza con un VNA
La tecnologia al Nitruro di Gallio (GaN) garantisce numero-
si vantaggi se utilizzata nella realizzazione di amplificatori
di elevata potenza: capaci di fornire una potenza di uscita
di diverse centinaia di Watt, gli amplificatori GaN sono piccoli,
robusti e funzionano su un range di frequenze di decine di GHz.
La tecnologia GaN può essere utilmente impegata nei radar
e nei trasmettitori utilizzati in settori quali telecomunicazioni,
aerospaziale e equipaggiamenti per la difesa. Per trasferire
un progetto che prevede l’uso di dispositivi GaN dalla fase di
ricerca a quella di commercializzazione sono richieste nume-
rose sperimentazioni e collaudo prima che poter realizzare il
prodotto con le specifiche desiderate. Negli equipaggiamenti
radar, la natura impulsiva delle trasmissioni impone un vincolo
particolare sulla misura dell’uscita di un amplificatore. Poiché
è necessario rilevare variazioni di ampiezza e di fase estre-
mamente piccole, i metodi convenzionali di analisi rendono
difficoltoso discernere tra il segnale da misurare e il rumore.
Questo articolo descrive descrive una nuova tecnica che rende
molto più facile osservare le variazioni dell’uscita a impulsi di
un amplificatore di potenza GaN.
Funzioni di un amplificatore GaN
nei moduli T/R dei radar
Negli equipaggiamenti radar, l’elevata potenza e l’ampia gamma
di frequenze di un amplificatore GaN sono molto utili nei moduli
T/R (Trasmissione/Ricezione) (Fig. 1). Un radar trasmette segna-
li modulati in raffiche (burst) di impulsi di elevata energia.
Le caratteristiche del segnale ricevuto, quali la sua ampiezza e
fase, possono essere elaborati al fine di rivelare informazioni ri-
guardo posizione relativa, distanza e velocità di spostamento di
un oggetto dal quale il segnale sia stato riflesso.
Per garantire l’accuratezza dell’interpretazione del segnale
riflesso da parte del radar, è fondamentale che le caratteris-
tiche del segnale nel memonte in cui è strasmesso siano note
e controllate con un livello molto elevato di accuratezza e pre-
cisione. Per produrre trasmissioni note e costanti, i produttori di
aquipaggiamenti radar debbono quindi utilizzare amplificatori
di potenza con caratteristiche note e costanti: stabilità di fase,
guadagno, e ampiezza, risposta in frequenza e punto di com-
pressione sono parametri importanti. La misura di ognuno di
essi potrebbe essere effettuata nel momento della trasmissione,
in entrambe le modalità, sia ad impulsi che continua. Ora, con
l’arrivo di una nuova generazione di amplificatori GaN, i meto-
di da utilizzare per il collaudo di queste caratteristiche stanno
nuovamente tornando alla ribalta..
Un test particolarmente importante per gli amplificatori GaN è la
misura della stabilità in ampiezza e fase tra un impulso e il suc-
cessivo. A causa degli effetti di intrappolamento degli elettroni
nel materiale GaN, questi amplificatori tendere a evidenziare li-
velli di instabilità indesiderati (Fig. 2). Negli equipaggiamenti ra-
dar, il limite accettabile di questa instabilità non supera le poche
centinaia di dB (per l’ampiezza), e un decimo di grado (per la
fase).
Un Vector Network Analyser (VNA) è particolarmente adatto
per la misura di derive di fase e ampiezza anche molto piccole,
e quindi in teoria è uno strumento appropriato per questo ge-
nere di applicazioni. I convenzionali metodi VNA di test, tuttavia,
producono risultati che sono difficili da interpretare e utilizzare
Jean-Pierre Guillemet
Field Applications engineer
Grazie alla modalità Pulse-to-Pulse - P2P,
disponibile nei VNA della serie VectorStar di
Anritsu, è possibile misurare in modo e semplice
e veloce l’instabilità tra un impulso e il successivo
Fig. 1 – Schema a blocchi di un modulo T/R di un radar