СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 62 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 Матричные системы электропитания – новый этап развития технологий АФАР В статье обсуждаются особенности построения матричных систем распределённого электропитания для активных фазированных антенных решёток. Александр Гончаров, AEPS GROUP Распределённые системы электро- питания, состоящие из большого чис- ла модулей, завоёвывают всё большую популярность. Оптимизация структу- ры такой системы электропитания позволяет повысить её эффектив- ность и надёжность, а также снизить стоимость. В последнее время во мно- гих приложениях находит примене- ние матричная структура расположе- ния модулей питания. Будем называть такие системы матричными систе- мами распределённого электропита- ния (МСРЭП). Группа российско-чешских компа- ний AEPS GROUP, которая занимается разработкой систем электропитания для авиации, радиолокации, желез- нодорожного транспорта и других отраслей промышленности, предла- гает решения для построения матрич- ных систем распределённого элек- тропитания различного назначения. Ярким примером МСРЭП может слу- жить система электропитания актив- ной фазированной антенной решёт- ки (АФАР) (см. рис. 1). Главным элементом АФАР, который в значительной степени определяет её стоимость, вес и тактико-технические характеристики, является приёмно- передающий модуль (ППМ). Количество ППМ в АФАР летательных аппаратов сегодня может превышать 2000 штук, а в наземной аппаратуре их количество доходит до 10 000 и более штук. В состав типового ППМ входят СВЧ- устройства: передатчик, приёмник и фазовращатель, а также микропро- цессор для обработки сигналов и управ- ления. Кроме того, ППМ содержит бата- рею накопительных конденсаторов для импульсного электропитания СВЧ- передатчика (длительность импуль- сов питания от сотен наносекунд до единиц миллисекунд при скважности от сотен до 4–5). Крайне важно обеспечивать микро- миниатюризацию ППМ, поскольку при средней длине модуля, равной 150– 250мм, ширина и высотаППМ, совмест- нос элементамижидкостногоивоздуш- ного охлаждения, не может быть больше половиныдлиныволныизлучения АФАР:  L  λ /2, где  L – условная сторона квадрата, образованного шириной и высотой ППМ; λ – длины волны излучения АФАР. В таблице приведены типовые зна- чения  L с учётом реальных размеров элементов охлаждения для различных диапазонов частот АФАР. Габаритные размеры выпускаемых сегодня СВЧ-микросхем позволяют располагать их полосой шириной 9–11 мм. Поэтому с учётом того, что для защиты ППМ от СВЧ-излучения необ- ходимо использовать металлический корпус с толщиной стенок не менее 0,5 мм (чтобы обеспечить теплоотвод), следует ожидать достижение размера  L = 10–12 мм для СВЧ-блока ППМ. Одной из проблем дальнейшей мини- атюризации ППМ, которая обеспечи- вает снижение веса и стоимости АФАР, а также улучшение показателей элек- тромагнитной совместимости (ЭМС), является снижение габаритных разме- ров модулей электропитания и накопи- тельных конденсаторов. В частности, крайне сложно уменьшить размеры трансформаторов и дросселей модулей электропитания, работающих на часто- тах в 10 000 раз меньших, чем частот- ный диапазон СВЧ-компонентов ППМ. Например, оптимальные для использо- вания в АФАР DC/DC- и AC/DC-модули производства AEPS GROUP имеют пре- дельные размеры  L, превышающие Типовые значения  L для различных диапазонов частот АФАР Частотный диапазон Частота излучения, ГГц Длина волны, мм  L, мм S 2–4 150–75 70–33 C 4–8 75–37,5 33–15 X 8–12 37,5–25 15–9 Рис. 1. АФАР в составе истребителя © СТА-ПРЕСС