Дослідження залежності показників надійності АФАР РЛС від температури активної зони кристала GaN транзисторів
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.42.13759Ключові слова:
робоча зона кристала, СВЧ транзистори та мікромодулі, інтенсивність відмов, фазована антенна решітка, середній наробіток до відмовиАнотація
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.Посилання
IEC 61709. Electrical components – Reliability – Reference conditions for failure rates and stress models for conversion : Edition 2/0 2011-06, International Electrotechnical Comission : PRICE CODE XD - ICS 31.020 - ISBN 978-28892-551-7 - page 18.
Костановський В. В., Козачук О. Д. Метод ідентифікації параметрів універсальної моделі відмов, яка апроксимує узагальнену криву інтенсивності відмов електронної техніки. Наукоємні технології. 2018. Т. 40. №4. С. 465-471. DOI: 10.18372 / 2310-5461.40.13273.
Костановский В. В. Математичні моделі надійності типових апертур фазованих антенних решіток, які враховують раптові та поступові відмови модулів надвисоких частот. Математичні машини і системи. 2014. № 2. С. 142 – 150.
Kostanovskyi V., Kozachuk O., Rusniak I. Development of the algorithm of reliability-centered maintenance of phased array antennas. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. Vol. 1/9. No. 91. DOI: 10.15587/1729-4061.2018.123430.
Kostanovskyi V., Machalin I., Kozachuk O., Terentyeva I. Construction of a generalized probabilistic-physical model of reliability of a two-level active phased antenna array. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 2/14. No. 96. DOI: 10.15587/1729.
Павлов С., Филиппов А. Антенные фазированные решетки. Обзор компонентной базы для реализации приемо-передающих модулей. Компоненты и технологии. 2014. № 7. С. 57 – 62.
Данилин В., Жукова Т., Кузнецов Ю., Тараканов С., Уваров Н. Транзистор на GaN самый «крепкий орешек». Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2005. №4. С. 20–29.
Fumikazu Yamaki, Hiroaki Deguchi, Norihiko Ui, Kaname Ebihara, Hitoshi Haematsu, Masahiro Nishi, Atsushi Nitta, Kazutaka Inoue and Seigo Sano. Development of High Reliability GaN HEMT for Cellular Base Stations. Sei Technical Review. 2013. No. 76. pp. 69 – 73.