Источники высокочастотной энергии

НПО проектирует и производит мощные одночастотные источники электромагнитных колебаний коротковолнового и ультракоротковолнового диапазонов для возбуждения газоразрядных нагрузок (СО и СО2 лазеры, источники индуктивно связанной плазмы), ВЧ термической обработки материалов.

Источники высокочастотной энергии являются генераторами электромагнитных колебаний с фиксированными или управляемыми в узкой полосе рабочими частотами, разрешенными Международным Комитетом по Электросвязи для промышленного использования:

13,56 МГц ± 1%, 27,12 МГц ± 1%, 40,68 МГц ± 1%, 81,36 МГц ± 1%.

Заключаем договора на изготовление и поставку источников ВЧ энергии серии «RFPS». Срок поставки источников в количестве до 5шт. составляет 4 - 6 месяцев. Осуществляем пуско-наладку источников ВЧ энергии.

RFPS

Источник ВЧ энергии «RFPS 500»


НОМЕНКЛАТУРА ИСТОЧНИКОВ ВЧ ЭНЕРГИИ СЕРИИ «RFPS»

Модели источников ВЧ энергииВыходная ВЧ мощностьФункционально-конструктивное исполнение, питаниеОхлаждениеГабариты (мм), вес(кг) 
RFPS250 A13*250 Втмоноблоки, 220 VAC/50 Hzвоздушное483´450´220pdf
RFPS250 A27*12,5
RFPS 250 A81
RFPS500 A13*500 Втмоноблоки, 220 VAC/50 Hzвоздушное485´185´515pdf
RFPS500 A27*25
RFPS500 A81*
RFPS 1А13*1,0 кВтмоноблоки, 380 VAC/50 Hz воздушное pdf
RFPS 1А27*
RFPS 1А81*
RFPS 2 A13*2,0 кВтмоноблоки, 380 VAC/50Hzвоздушное498×222×678pdf
RFPS 2 A2740
RFPS 2 A81*
Комплект RFPS 2 L812,0 кВтвысокочастотный модуль RFPS 2L81-48, 48VDC, водяное130×260×510pdf
10
источник питания PS 4A48, 380VAC/50 Hz воздушное483´177´580pdf
26
пульт дистанционного управления RCU RFPS, 220 VAC/50 Hzестественное217´102´180pdf
1,5
RFPS 4L81-48*4,0 кВтвысокочастотный модуль, 48 VDC, водяное130×260×1000pdf
25

* Модели, отмеченные звездочкой, поставляются в течение 8 месяцев.


УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ВЧ ЭНЕРГИИ

Моноблоки и высокочастотные модули

Пример: модель RFPS 2L81 - 48 
12345
Наименование «RFPS»Выходная мощностьОхлаждениеДиапазон рабочих частотНапряжение питания ВЧ блока 
Radio250 Вт«А» – воздушное13,56 МГц ± 1%48 VDC
Frequency500 Вт«L» - жидкостное27,12 МГц ± 1%
Power1 кВт 40,68 МГц ± 1%
Supply2 кВт 81,36 МГц ± 1%
 4 кВт  

Источник сетевого питания

PS 4A48 – Power Supply, 4 – выходная мощность в «кВт», А – принудительное воздушное охлаждение, 48 – выходное напряжения в «В».

Пульт дистанционного управления RFPS

RCU RFPS – Remote Control Unit RFPS, электропитание – 220 VAC/ 50 Hz, выходные разъемы – RS-232, RS-485. Параметры контроля и управления представлены в таблице технических характеристик.


ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКОВ ВЧ ЭНЕРГИИ СЕРИИ «RFPS»

Параметры250А13500А131А132A132L814L81
250А27500А271А272А274848
250А81500А811А812А81  
1. Параметры выходного сигнала несущей частоты 
1.1. Рабочая частота, МГц: 
·   в режиме «Готов» при превышении уровнем отраженной мощности порогового значения13,56; 27,12; 81,36±4,57281,36±4,57281,36±4,572
·   в режиме «Готов» при допустимом уровне отраженной мощности и в режиме «Работа»13,56; 27,12; 81,36±0,0181,36±0,0181,36±0,01
1.2. Шаг ручной установки рабочей частоты, МГц 
·   в режиме «Готов» при превышении уровнем отраженной мощности порогового значениянет; нет; 0,0360,0360,036
·   в режиме «Готов» при допустимом уровне отраженной мощности и в режиме «Работа»нет; нет; нетнетнет
1.3. Номинальное выходное сопротивление выхода, Ом50
1.4. Выходная мощность в непрерывном режиме на нагрузке с КСВ<1,1 не менее, Вт2505001000200020004000
1.5. Импульсная выходная мощность при скважности ³10 на нагрузке с КСВ<1,1 не менее, Вт  2705501100110022004400
1.6. Вид модуляции несущей частоты выходного сигналаамплитудно-импульсная
2. Параметры суперимпульса (Super Pulse, SP) 
2.1. Частота следования FSP, кГц10
·   в режиме «Готов» при превышении уровнем отраженной мощности порогового значения 
·   в режиме «Готов» при допустимом уровне отраженной мощности и в режиме «Работа»1,0 ÷ 40,0
2.2. Шаг установки частоты следования, кГц0,1
2.3. Длительность tSP, мкс 
·   в режиме «Готов» при превышении уровнем отраженной мощности порогового значения10
·   в режиме «Готов» при допустимом уровне отраженной мощности и в режиме «Работа»2 ÷ 99, но не более 25 % периода следования
2.4 Шаг установки длительности, мкс1
2.5 Диапазон установки мощности относительно номинального уровня PSP, %50 ÷ 112
2.6 Шаг установки мощности относительно номинального уровня, %1
3. Параметры импульса накачки (Pump Pulse, PP) 
3.1 Диапазон установки частоты следования FPP, кГц0,01 ÷ 40
3.2 Шаг установки частоты следования, кГц0,01 в диапазоне 0,01 ÷ 1,0 кГц
0,1 в диапазоне 1,0 ÷ 40,0 кГц
3.3 Диапазон установки длительности tPP, мкс5 ÷ 99900
3.4 Шаг установки длительности, мкс100 в диапазоне 0,01 ÷ 1,0 кГц
10 в диапазоне 1,0 ÷ 40 кГц
3.5 Диапазон установки мощности относительно номинального уровня PPP, %10 ÷ 100
3.6 Шаг установки мощности относительно номинального уровня, % 1


КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ RFPS

Разработки базируются на опыте создания и выпуске ВЧ источников питания для цельнометаллических СО2 лазеров с мощностью оптического излучения от 2 до 200 Вт и радиовещательных передатчиков с выходной мощностью до 4 кВт.

В RFPS использованы современные полупроводниковые приборы (ПЛИС, синтезаторы частот прямого синтеза, мощные RF MOSFET транзисторы), эффективные схемотехнические решения, новейшие и широко используемые конструктивные и установочные элементы. Принято модульное построение приборов, обеспечивающее преемственность разработок и модернизацию приборов. Конструктивный стиль – стоечное исполнение 19" стандарта. Реализуются и совершенствуются воздушное и жидкостное охлаждение блоков.

Формирование ВЧ колебаний несущей частоты, а также их огибающей осуществляется цифровым способом, что позволяет регулировать и стабилизировать выходную ВЧ мощность источников накачки в широких пределах с высокой точностью и обеспечивает максимальное качество согласования с нагрузкой.

Высокочастотные источники питания RFPS обеспечивают:

  • облегченный пусковой режим включения газоразрядных нагрузок короткими импульсами предионизации повышенной амплитуды (суперимпульсами);
  • оптимальные режимы возбуждения лазерных сред и обработки материалов, как в непрерывном, так и в импульсном режиме работы;
  • высокую стабильность уровня ВЧ колебаний;
  • высокую эффективность преобразования энергии;
  • многоканальный вывод ВЧ колебаний и выбор оптимальной величины выходного сопротивления источника;
  • защиту блока от перегрева и перегрузок в ВЧ тракте при неисправностях нагрузки.
  • возможность дистанционного управления по портам RS-232 или RS-485;
  • возможность комплектации системой автоматической подстройки и стабилизации частоты и мощности излучения СО2 лазера;
  • безопасные условия обслуживания устройств.

Выходные колебания RFPS имеют амплитудно-импульсную модуляцию с управляемыми параметрами. Управление ведется по несущей частоте, частоте модуляции, длительности и амплитуде импульса накачки и позволяет регулировать и стабилизировать выходную мощность в широких пределах с высокой точностью.

Для надежной реализации пускового и повышения эффективности рабочего режимов RFPS включение газоразрядной нагрузки производится в импульсном режиме (режим «Готов»), избегая перегрузки выходных каскадов источника, с последующим переходом в режим «Работа», в котором осуществляется возбуждение рабочей среды (рис. 2).

При этом несущая (рабочая) частота накачки, формируемая синтезатором частот, в пусковом режиме выбирается из полосы частот, перекрывающей область наилучшего согласования «холодной» системы возбуждения с учетом настройки компенсирующих элементов и цепей согласования. После активизации рабочей среды устанавливается разрешенное значение несущей частоты суперимпульсов и, осуществляется автоматический переход в рабочий режим. В режиме «Работа» несущая частота имеет то же разрешенное значение, на котором согласующие цепи обеспечивают наилучшее согласование при максимальной мощности накачки.

Амплитуда напряжения суперимпульсов больше амплитуды  импульсов накачки, а максимальная длительность суперимпульса tSP не превышает 25% периода следования импульсов накачки TPP. Период следования импульсов накачки выбирается меньше чем, временя деионизации плазмы.

В блоках RFPS реализуется формирование сигнала модуляции с независимыми частотами следования суперимпульса и импульса накачки. Частота следования суперимпульсов устанавливается относительно высокой для поддержания устойчивого газового разряда в нагрузке.

На рис. 1 представлен сигнал огибающей высокочастотного сигнала для случая, когда

TPP < TSP.

Случай, когда TPP > TSP, иллюстрируется на рисунке 2.

Применение синтезатора частоты прямого синтеза (DDS) для формирования высокочастотного сигнала дает возможность получить идеальные фронты и высокую точность управления модуляцией.

Панель управления RFPS снабжена графическим жидкокристаллическим индикатором, позволяющим выбирать режимы работы и производить управление всеми параметрами высокочастотной накачки. На индикаторе также отображаются все измеряемые параметры блока накачки – падающая и отраженная мощности, напряжения питания и токи потребления усилительных каскадов, температуры радиаторов и состояние системы автоматической регулировки мощности, что позволяет производить диагностику работы устройства.

Для удобства использования блока накачки предусмотрен режим дистанционного управления по последовательному порту с помощью пульта дистанционного управления или соответствующей компьютерной программы.


ОСНОВНЫЕ БЛОКИ ИСТОЧНИКОВ ВЧ ЭНЕРГИИ

Контроллер RFPS

Отличительными особенностями возбудителя являются полностью цифровое формирование импульсов накачки, а также применение синтезатора прямого синтеза (DDS) для получения выходного модулированного сигнала непосредственно на несущей частоте.

Применение цифрового формирования позволяет получить широкий диапазон регулировки параметров импульсов накачки (частота следования импульсов накачки 0,01 ¸ 40,0 кГц, длительность импульсов от 2 мкс до непрерывного режима и др.), и получить практически идеальные фронты выходных импульсов ВЧ накачки. В возбудителе используется цифровая система автоматической регулировки выходной мощности источника накачки, позволяющая раздельно регулировать мгновенную мощность, как в основном импульсе накачки, так и в суперимпульсе.

Основой контроллера является ПЛИС типа Spartan-3E-500 фирмы “Xilinx”.

Применение синтезатора прямого синтеза (DDS) типа AD9852 с опорной частотой порядка 300 МГц позволяет перестраивать несущую частоту во всех диапазонах, разрешенных для промышленного использования (13,56 МГц, 27,12 МГц, 40,68 МГц и 81,36 МГц) с неизменными параметрами модуляции.

Дисплей контроллера позволяет наглядно отображать как установки источника накачки, так и его измеренные параметры. Для индикации используется графический жидкокристаллический индикатор с разрешением 240´64 точек.

Контроллер осуществляет защиту источника при его перегреве, при недопустимом уровне отраженной волны в выходном ВЧ тракте, а также при неисправностях в источниках питания.

Контроллер имеет последовательные порты RS-232 и RS-485, что позволяет осуществлять дистанционное управление параметрами источника накачки.

Изделия комплектуются программным обеспечением для компьютеров, работающих в среде Windows, для осуществления дистанционного управления источниками накачки.

 

Усилители мощности

Независимо от рабочих частот источников энергии в предварительных и оконечных усилителях мощности используются MOSFET транзисторы (Philips):

  • в предварительных – BLF145, BLF175;
  • в оконечных – BLF278.

Предварительные усилители мощности представляют собой управляемые нелинейные усилители мощности несущей частоты, с коэффициентом усиления до 40 dB. Усилители имеют 50-тиомные вход и выход. Они содержит необходимые датчики падающей волны сигнала несущей частоты, отраженной волны, напряжения питания и потребляемого тока, температуры радиатора. Напряжение питание усилителя может составлять + 26÷29 В.

УМ 250 представляет собой однокаскадный двухтактный ВЧ усилитель на полевом транзисторе BLF 278 с согласующими цепями, построенными на ШПТЛ. Усилитель построен по схеме с общим истоком и работает в режиме класса АВ. Напряжение питания составляет +(48¸50) В, максимальный ток потребления – 10 А.

УМ-500 представляют собой двухтактный на КВ и квадратурный на УКВ нерегулируемый нелинейный усилитель, на вход которого поступает высокочастотный амплитудно-модулированный сигнал с максимальным уровнем мощности ~ 40 dBm. Усилители построены на двух MOSFET двухтактных транзисторах BLF 278 (Philips) и обеспечивают коэффициент усиления на рабочих частотах не менее 16 dB. Напряжение питания + 48 В, максимальный потребляемый ток – 20 А.

 

Возбудители

Синтезатор DDS

Синтезатор DDS

Отличительными особенностями возбудителя являются полностью цифровое формирование импульсов накачки, а также применение синтезатора прямого синтеза (DDS) для получения выходного модулированного сигнала непосредственно на несущей частоте.

Применение цифрового формирования позволяет получить широкий диапазон регулировки параметров импульсов накачки (частота следования импульсов накачки 0,01 ¸ 40,0 кГц, длительность импульсов от 2 мкс до непрерывного режима и др.), и получить практически идеальные фронты выходных импульсов ВЧ накачки. В возбудителе используется цифровая система автоматической регулировки выходной мощности источника накачки, позволяющая раздельно регулировать мгновенную мощность, как в основном импульсе накачки, так и в суперимпульсе.

Применение синтезатора прямого синтеза (DDS) типа AD9852 с опорной частотой порядка 300 МГц позволяет перестраивать несущую частоту во всех диапазонах, разрешенных для промышленного использования (13,56 МГц, 27,12 МГц, 40,68 МГц и 81,36 МГц) с неизменными параметрами модуляции.

Контроллер, который позволяет наглядно отображать как установки источника накачки, так и его измеренные параметры. Для индикации используется графический жидкокристаллический или вакуумно-флюоресцентный индикатор с разрешением 240´64 точек.

Контроллер осуществляет защиту источника при его перегреве, при недопустимом уровне отраженной волны в выходном ВЧ тракте, а также при неисправностях в источниках питания.

Контроллер имеет последовательные порты RS-232 и RS-485, что позволяет осуществлять дистанционное управление параметрами источника накачки.

Изделия комплектуются программным обеспечением для компьютеров, работающих в среде Windows, для осуществления дистанционного управления источниками накачки.