Record Details

RESEARCH OF DEPENDENCES OF RELIABILITY INDICATORS OF APAR ON THE CORE TEMPERATURE OF A GAN CRYSTAL TRANSISTORS

Наукові журнали Національного Авіаційного Університету

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title RESEARCH OF DEPENDENCES OF RELIABILITY INDICATORS OF APAR ON THE CORE TEMPERATURE OF A GAN CRYSTAL TRANSISTORS
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ АФАР ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ АКТИВНОЙ ЗОНЫ КРИСТАЛЛА GAN ТРАНЗИСТОРОВ
Дослідження залежності показників надійності АФАР РЛС від температури активної зони кристала GaN транзисторів
 
Creator Костановський, Валерій Вікторович; ДП «НДІ «Квант»
 
Subject Electronics
crystal working area; microwave transistors and micromodules; failure rate; phased antenna array; mean time to failure
623.6-523.8:6234.017
Электроника
рабочая зона кристалла; СВЧ транзисторы и микромодули; интенсивность отказов; фазированная антенная решетка; средняя наработка до отказа
623.6-523.8:6234.017
Електроніка
робоча зона кристала; СВЧ транзистори та мікромодулі; інтенсивність відмов; фазована антенна решітка; середній наробіток до відмови
623.6-523.8:6234.017
 
Description The article examines the effect of the core temperature of a crystal of the microwave transistors of the receiving-transmitting modules of active phased antenna arrays (APAR) on the reliability indices. Reliability is one of the main characteristics of the effectiveness of radar with APAR, so the proposed research topic is important and relevant. The paper analyzes mathematical models of failures and the effect of the temperature of the crystal working area on the failure rates of microwave transistors and micro-modules. An Arrhenius model is considered to determine the coefficient of temperature dependence of the working zone of a crystal of microwave transistors made by GaN technology. Models of sudden and gradual failures of microwave transistors and micro-modules are presented. Formulas are shown for the predictive estimate of the failure rates of microwave transistors and micro-modules: - in case of sudden failures (exponential distribution); - with gradual failures (non-monotonic diffusion distribution); - in case of joint manifestation of sudden and gradual failures (composition of exponential and diffusion non-monotonic distributions). On the basis of the work performed earlier by the author, the models are considered and formulas are presented for calculating the probability of failure-free operation and the mean time to failure of the receiving-transmitting module, the antenna sub-lattice, and APAR as a whole. Using the above mathematical models, we studied the change in the reliability indicators of a two-level APAR of a promising radar at various temperatures of the working zone of the crystal of the microwave transistors of the transmitting channels of the receiving and transmitting modules. Graphs of the change of the mean time to failure and the probability of failure-free operation are plotted, depending on the temperature of the working zone of the microwave transistor crystal with different types of failures: sudden, gradual, and a mixture of sudden and gradual failures. The behavior of the mean time to failure and the probability of failure-free operation of APAR from the temperature of the working zone of the microwave transistor is investigated. It is shown that with a logarithmic scale for mean time to failure all models and, accordingly, graphs are linear functions. The results obtained in the article can be useful to developers of promising radars with APAR in the design of liquid cooling systems, the correct choice of the parameters of microwave transistors in the receiving and transmitting modules and the structure of the APAR antenna array.
В статье исследуется влияние температуры активной зоны кристалла СВЧ транзисторов приемо-передающих модулей активных фазированных антенных решеток (АФАР) на показатели надежности. Надежность является одной из основных характеристик эффективности РЛС с АФАР, поэтому предлагаемая тема исследования является важной и актуальной. В работе проведен анализ математических моделей отказов и влияния температуры рабочей зоны кристалла на интенсивности отказов СВЧ транзисторов и микромодулей. Рассмотрена модель Аррениуса для определения коэффициента температурной зависимости рабочей зоны кристалла СВЧ транзисторов, выполненных по GaN технологии. Представлены модели внезапных и постепенных отказов СВЧ транзисторов и микромодулей. Показаны формулы для прогнозной оценки интенсивностей отказов СВЧ транзисторов и микромодулей: - при внезапных отказах (экспоненциальное распределение); - при постепенных отказах (немонотонное диффузионное распределение); - при совместном проявлении внезапных и постепенных отказов (композиция экспоненциального и диффузионного немонотонного распределений). На основании работ, выполненных ранее автором, рассмотрены модели и представлены формулы для расчета вероятности безотказной работы и средней наработки до отказа приемо-передающего модуля, антенной подрешетки и АФАР в целом. Используя указанные выше математические модели, исследовано изменение показателей надежности двухуровневой АФАР перспективной РЛС при различных значениях температуры рабочей зоны кристалла СВЧ транзисторов передающих каналов приемо-передающих модулей. Построены графики изменения средней наработки до отказа и вероятности безотказной работы в зависимости от температуры рабочей зоны кристалла СВЧ транзисторов при различных типах отказов: внезапных, постепенных и смеси внезапных и постепенных отказов. Исследовано поведение средней наработки до отказа и вероятности безотказной работы АФАР от температуры рабочей зоны кристалла СВЧ транзисторов. Показано, что при логарифмической шкале для средней наработки до отказа все модели и, соответственно, графики являются линейными функциями. Полученные в статье результаты могут быть полезны разработчикам перспективных РЛС с АФАР при проектировании систем жидкостного охлаждения, правильном выборе параметров СВЧ транзисторов в приемо-передающих модулях и структуры антенной решетки АФАР.
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.
 
Publisher National Aviation University
 
Contributor —
—
—
 
Date 2019-07-29
 
Type —
—
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/SBT/article/view/13759
10.18372/2310-5461.42.13759
 
Source Наукоємні технології; Том 42, № 2 (2019); 254-261
Science-based technologies; Том 42, № 2 (2019); 254-261
Наукоемкие технологии; Том 42, № 2 (2019); 254-261
 
Language uk
 

Технічна підтримка: НДІІТТ НАУ