Дослідження залежності показників надійності АФАР РЛС від температури активної зони кристала GaN транзисторів

Анотація

В роботі проведено аналіз математичних моделей відмов та впливу температури робочої зони кристала на інтенсивності відмов СВЧ транзисторів і мікромодулів. Розглянуто модель Арреніуса для визначення коефіцієнта температурної залежності робочої зони кристала НВЧ транзисторів, виконаних по GaN технології. Представлені моделі раптових і поступових відмов НВЧ транзисторів і мікромодулів. Показані формули для прогнозної оцінки інтенсивностей відмов НВЧ транзисторів і мікромодулів: при раптових відмовах (експоненціальне розподіл);  при поступових відмовах (немонотонний дифузний розподіл); при спільному прояві раптових і поступових відмов (композиція експоненціального і дифузійного немонотонного розподілів).

На підставі робіт, виконаних раніше автором, розглянуті моделі і представлені формули для розрахунку ймовірності безвідмовної роботи і середнього наробітку до відмови приймально-передавального модуля, антенною підрешітки і АФАР в цілому.

Використовуючи зазначені вище математичні моделі, досліджено зміну показників надійності дворівневої АФАР перспективної РЛС при різних значеннях температури робочої зони кристала НВЧ транзисторів передавальних каналів приймально-передавальних модулів. Побудовано графіки зміни середнього наробітку до відмови і ймовірності безвідмовної роботи залежно від температури робочої зони кристала НВЧ транзисторів при різних типах відмов: раптових, поступових і суміші раптових і поступових відмов. Досліджено поведінку середнього наробітку до відмови і ймовірності безвідмовної роботи АФАР від температури робочої зони кристала НВЧ транзисторів. Показано, що при логарифмічною шкалою для середньої наробітку до відмови всі моделі і, відповідно, графіки є лінійними функціями.

Отримані в статті результати можуть бути корисні розробникам перспективних РЛС з АФАР при проектуванні систем рідинного охолодження, правильному виборі параметрів НВЧ транзисторів в приймально-передавальних модулях і структури антенною решітки РЛС.