Waka — новый игрок на российском рынке СВЧ-электроники

Японская фирма Waka (www.waka.co.jp/index_e.php) была основана в 1954 году как производитель электронных компонентов. Ее головной офис находится в Токио, два завода расположены в Нагано, есть заводы в Китае и Гонконге. Сегодня фирма Waka активно работает на рынке СВЧ-электроники, считая его очень перспективным благодаря постоянно растущему объему информационного обмена в современном обществе. Более чем за 50‑летнее пребывание на рынке она завоевала доверие клиентов высоким качеством и надежностью изделий. В 1998 году компания получила сертификат системы менеджмента качества ISO 9001, а в 2001‑м — сертификат системы экологического менеджмента ISO 14001. Фирма производит широкий ассортимент СВЧ-компонентов и модулей, в том числе соединители, адаптеры, кабельные сборки, фильтры, фазовращатели, аттенюаторы, усилители, управляемые генераторы, умножители частоты и другие изделия. Стремясь к дальнейшему развитию, Waka постоянно ищет новые рынки сбыта своей продукции, теперь она доступна и в России.

Компоненты для СВЧ-систем

Обзор продукции начнем с СВЧ-кабелей. Фирма Waka выпускает три вида кабелей: полужесткие, полугибкие и гибкие. В группах полужестких и полугибких кабелей предусмотрено деление на стандартные и с пониженным затуханием, кроме того, внутри каждой группы кабели подразделяются по диаметру. Волновое сопротивление всех типов кабелей составляет 50 Ом. Основные параметры коаксиальных кабелей Waka представлены в таблице 1.

Полужесткие кабели (рис. 1а) не имеют наружной защитной оболочки, внешний проводник представляет собой трубку из бескислородной меди, а внутренний — покрытую медью и затем серебром стальную проволоку. В качестве изолятора используется фторопласт. Группа полужестких кабелей содержит четыре стандартных типа (маркировка SX) и два типа с низким затуханием (SP).

Рис. 1. Конструкция коаксиальных кабелей Waka:
а) полужесткого;
б) полугибкого

Внешняя оболочка полугибких кабелей может изготавливаться из ПВХ серого цвета или этилентетрафторэтилена голубого цвета. Внешний проводник представляет собой оплетку из луженой медной проволоки, а внутренний проводник и изолятор такие же, как у полужестких кабелей (рис. 1б). В этой группе три стандартных типа кабелей (SXL) и один с низким затуханием (SPL).

Гибкие кабели представлены тремя типами, различающимися по диаметру и граничной частоте.

СВЧ-соединители Waka отличаются высоким качеством и делятся на две группы: миллиметрового диапазона и общего назначения. К первой группе относятся соединители типов 1 мм(частота до 110 ГГц), 1,85 мм (65 ГГц), 2.92 мм(45 ГГц), SMPM (65 ГГц) и SMP (40 ГГц) (рис. 2). Корпуса соединителей выполнены из нержавеющей стали и покрыты золотом или пассивированы. Центральные контакты изготовлены из бериллиевой бронзы и покрыты золотом. Соединители этой группы предназначены для монтажа на полужесткие кабели SX‑12 и SX‑22.

Рис. 2. Соединители Waka миллиметрового диапазона волн

Вторая группа более многочисленна, в нее входят соединители S‑SMA (26,5 ГГц), SMA, WPL, BMA (у всех 18 ГГц), PLB (12,4 ГГц), MCX, MMCX (у всех 6 ГГц), N, SMB, TNC, BNC (у всех 4 ГГц), W3B (3 ГГц) и F (1 ГГц) (рис. 3). Корпуса соединителей выполнены из нержавеющей стали или латуни, поверхность покрывается золотом, никелем или пассивируется. Центральные контакты изготовлены из бериллиевой бронзы и покрыты золотом или никелем.

Рис. 3. Соединители Waka сантиметрового диапазона волн

В документации фирмы приняты следующие сокращения, обозначающие используемые в соединителях материалы и покрытия:

• SUS — нержавеющая сталь;
• BS — латунь;
• BeCu — бериллиевая медь (бериллиевая бронза);
• ZDC — цинковый сплав;
• Au — золото;
• Ni — никель;
• Pv — пассивация;
• PTFE — фторопласт;
• ETFE — этилентетрафторэтилен, ЭТФЭ;
• PVC — поливинилхлорид, ПВХ.

Одно из бизнес-направлений фирмы Waka — производство кабельных сборок из собственных кабелей и соединителей. Кабельные сборки изготавливаются на современном оборудовании с соблюдением всех технологических норм и процедур, что обеспечивает их высокое качество и гарантирует соответствие заявленным техническим параметрам. Для кабельной сборки могут использоваться практически любые сочетания типов кабелей и соединителей, но при заказе сборки желательно придерживаться рекомендованных фирмой сочетаний, которые приведены в таблице 2.

Сборки из полужесткого кабеля выпускаются на заводе Waka и гнутся с помощью специального оборудования, поэтому необходимо сделать точное описание геометрии сборки в трех измерениях с указанием радиусов изгибов и расстояний между ними. Выполнить эту работу при необходимости помогут специалисты российской фирмы-дистрибьютора.

Вместе с тем Waka предлагает альтернативное решение для сборок из полужесткого кабеля, которое позволяет обойтись без заводской гибки и сохранить высокие электрические параметры, — изгибаемые вручную сборки. Для этих сборок применяются кабели SP‑30M, SP‑20M и SP‑20R, чье усилие на изгиб вдвое ниже, чем у традиционных полужестких кабелей, а внешнее отличие заключается в защитном полиолефиновом покрытии голубого цвета. На основе этих кабелей фирма выпускает кабельные сборки длиной 1 м с импедансом 50 Ом и рабочей частотой до 65 ГГц (табл. 3).

При стыковке различных СВЧ-компонентов часто возникает потребность в коаксиальных и волноводных адаптерах. Фирма Waka производит около 80 моделей коаксиальных адаптеров и подразделяет их на три группы:

• адаптеры миллиметрового диапазона волн;
• адаптеры сантиметрового диапазона волн;
• адаптеры так называемого простого типа для соединителей TNC, BNC, F и RCA.

Адаптеры миллиметрового диапазона волн выпускаются для соединителей 1 мм, 1,85 мм, 2,92 мм и SMPM. В зависимости от типа соединителей рабочая частота может составлять до 65 ГГц. Корпуса адаптеров выполнены из нержавеющей стали, центральные контакты из бериллиевой бронзы, в качестве покрытия используется золото. Вся номенклатура этой группы адаптеров представлена в таблице 4.

Адаптеры сантиметрового диапазона волн предназначены для соединителей SMP, SMA, WPL, N, TNC, BNC и SMB. Значения рабочих частот адаптеров зависят от типов соединителей и не превышают 18 ГГц. Корпуса адаптеров выполнены из нержавеющей стали или латуни, в качестве покрытия используется золото, никель и пассивация. Центральные контакты изготавливаются из бериллиевой бронзы и покрываются золотом. Определить тип нужного адаптера можно с помощью таблицы 5.

Волноводные адаптеры фирмы Waka представлены семью моделями, работающими в суммарном диапазоне частот 50–110 ГГц. Адаптеры предназначены для перехода с волноводов WR‑15 (диапазон частот 50–65 ГГц), WR‑12 (60–92 ГГц) и WR‑10 (74–110 ГГц) на соединители типов 1,85 мм и 1 мм. Напомню, что цифра в названии волновода означает его внутреннюю ширину в сотых долях дюйма. Конструктивно только одна модель адаптера (01X0589-00) выполнена с угловым соединителем (рис. 4а), все остальные — с прямым (рис. 4б). Такие основные технические параметры адаптеров, как КСВН и вносимые потери, находятся на уровне лучших мировых образцов (табл. 6).

Рис. 4. Коаксиально-волноводные адаптеры Waka:
а) с угловым соединителем;
б) с прямым соединителем

В линейке коаксиальных аттенюаторов Waka присутствует десять моделей (рис. 5). Все они оснащены разъемами SMA, работают в диапазоне частот 0–3 ГГц, имеют КСВН 1,15 и мощность 1 Вт (рис. 6). Коэффициенты ослабления составляют 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 15 и 20 дБ.

Рис. 5. Коаксиальные адаптеры Waka

Рис. 6. Коаксиальный фиксированный аттенюатор Waka

Все согласованные коаксиальные нагрузки Waka рассчитаны на мощность 1 Вт. Модели с разъемами SMA и граничной частотой 6 ГГц имеют КСВН 1,15, а у моделей с граничной частотой 18 ГГц КСВН составляет 1,22. Нагрузки с разъемами N имеют граничную частоту 10 ГГц и КСВН 1,5.

В числе выпускаемых фирмой Waka пассивных компонентов фигурируют фильтры и фазовращатели. Специалисты фирмы готовы рассчитать и изготовить по исходным данным заказчика полосовые фильтры (ПФ) и фильтры низкой частоты (ФНЧ). Центральная частота ПФ или частота среза ФНЧ должна находиться в диапазоне 1–80 ГГц. В этом диапазоне гарантируется подавление внеполосных сигналов не менее 30 дБ, можно задать коэффициент подавления второй и третьей гармоник сигнала и групповое время задержки. ПФ изготавливаются в миниатюрных прямоугольных (рис. 7), а ФНЧ в цилиндрических корпусах с разъемами SMA, 2.92 мм, 1,85 мм и 1 мм. Параметры некоторых моделей фильтров приведены в таблице 7.

Рис. 7. Полосовой фильтр Waka

Фазовращатели представляют собой регулируемые линии задержки (ЛЗ). При изменении длины ЛЗ меняется задержка сигнала и, соответственно, его фаза. Простейшие фазовращатели, так называемые фазовые триммеры (рис. 8а), способны менять время задержки на 9 пс. Эти триммеры оснащены соединителями SMA и работают на частотах до 18 ГГц. Фазовые корректоры (рис. 8б) имеют более широкий диапазон изменения времени задержки, составляющий 60 пс. С соединителями SMA они работают на частотах до 18 ГГц, с соединителями 2,92 мм — до 40 ГГц, а с соединителями 1,85 мм — до 60 ГГц. Прецизионные фазовращатели (рис. 8в) снабжены круговой верньерной шкалой. Наиболее сложны фазосдвигающие системы (рис. 8г), представляющие собой управляемые компьютером прецизионные блоки, в которых перестройка ЛЗ выполняется шаговым двигателем. Прецизионные фазовращатели как с верньерным, так и с компьютерным управлением имеют диапазон перестройки 140 пс, а частотный диапазон составляет 40 ГГц с соединителями 2,92 мм или 60 ГГц с соединителями 1,85 мм.

Рис. 8. Фазосдвигающие приборы Waka:
а) фазовый триммер;
б) фазовый корректор;
в) прецизионный фазовращатель;
г) фазосдвигающая система

Модули Waka для построения высокоскоростных ВОЛС

СВЧ-модули фирмы Waka ориентированы на работу в электронном тракте высокоскоростных волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) 100GE и 100G DP-QPSK. В номенклатуре изделий присутствуют диапазонные усилители как с регулируемым, так и с фиксированным усилением, широкополосные усилители, управляемые генераторы, ответвители сигнала, умножители и делители частоты, регулируемые линии задержки, управляемые и фиксированные аттенюаторы и другие модули. Все они имеют соединители типа SMPM.

В номенклатуре диапазонных усилителей пять моделей: две с регулируемым усилением и три с фиксированным. Управляемые усилители (рис. 9) предназначены для регулирования уровня синхросигнала (модель VA30A) или его субгармоники (модель VA15A) для ВОЛС со скоростью 20–32 Гбит/с. В соответствии с назначением различаются и параметры усилителей: VA15A работает в диапазоне частот 6–18 ГГц, а VA30A — в диапазоне 18–32 ГГц. Коэффициент передачи усилителей можно регулировать как вручную с помощью подстроечного резистора, так и изменением внешнего управляющего напряжения. У VA30A диапазон регулировки усиления составляет –18…+13 дБ на частоте 25 ГГц, компрессия в 1 дБ начинается при уровне входного сигнала 3 дБм. У VA15A эти параметры соответственно –12…+16 дБ на частоте 10 ГГц и 4 дБм. Напряжение питания усилителей составляет 5 В, VA15A потребляет 90 мА, а VA30A — 280 мА. Оба усилителя имеют размеры 23×28×11,1 мм.

Рис. 9. Регулируемые диапазонные усилители:
а) VA15A;
б) VA30A

Аналогичное назначение имеют и фиксированные усилители (рис. 10). Для работы с субгармоникой синхросигнала предназначен FA20C, его диапазон частот 8–20 ГГц, коэффициент усиления 17 дБ на 20 ГГц, компрессия 1 дБ начинается при выходной мощности 19 дБм. Для усиления синхросигнала выпускаются усилители FA30A (18–28 ГГц) и FA40A (20–40 ГГц). Первый имеет усиление 10 дБ на частоте 28 ГГц и выходную мощность 15 дБм при компрессии 1 дБ, параметры второго соответственно 15 дБ на 28 ГГц и 21 дБм. Все три усилителя имеют размер 18×28×11,1 мм.

Рис. 10. Фиксированные диапазонные усилители:
а) FA20C;
б) FA40A

Для информационного цифрового тракта разработаны широкополосный усилитель BA28 и драйвер оптического модулятора DMD32. Модуль BA28 (рис. 11) представляет собой одноканальный усилитель цифрового сигнала с дифференциальным входом, регулировками усиления и уровня пересечения по глазковой диаграмме сигнала. Этот усилитель может использоваться и как драйвер электро-абсорбционного модулятора лазерного луча. Нижняя граничная частота усилителя составляет 50 кГц, верхняя 25 ГГц, выходная мощность регулируется в диапазоне 4–12 дБм, время нарастания и спада сигнала 12,5 пс, дополнительный джиттер 900 фс. Усилитель питается напряжением 4,3 В и потребляет мощность 0,8 Вт, его размеры 21,3×31×11,6 мм.

Рис. 11. Широкополосные усилители:
а) BA28;
б) DMD32

Модуль DMD32 представляет собой сдвоенный драйвер оптического модулятора со скоростью 32 Гбит/с, с дифференциальным входом, с регулировками выходного напряжения в диапазоне 5–8 В и уровня пересечения по глазковой диаграмме сигнала. Нижняя и верхняя граничные частоты 85 кГц и 25 ГГц соответственно, коэффициент усиления составляет 31 дБ на частоте 25 ГГц, время нарастания и спада выходного сигнала 12 пс, дополнительный джиттер 800 фс. Усилитель питается напряжениями +6,5 и –5,2 В, потребляемая мощность 2,6 Вт. Размеры модуля 34,5×42×11,6 мм.

Фирма Waka выпускает две модели управляемых генераторов (рис. 12). Для генерации в диапазоне частот 10–20 ГГц предназначен модуль SG20A. Его выходная мощность –2 дБм на частоте 20 ГГц, перестройка по диапазону частот достигается изменением управляющего напряжения в диапазоне 0–20 В. Генератор питается напряжением 5 В, потребляя мощность 400 мВт, его размер 18×28×11,1 мм. Модуль SG30A можно перестраивать по частоте в диапазоне 20–28 ГГц, изменяя управляющее напряжение в диапазоне 0–6 В. Выходная мощность генератора 13 дБм на частоте 25 ГГц, напряжение питания 5 В при токе 160 мА, размер 23×28×11,1 мм.

Рис. 12. Управляемые генераторы:
а) SG20A;
б) SG30A

Для разделения мощности сигнала с одного входного порта на два выходных Waka предлагает резистивный делитель (сплиттер) и две модели направленных ответвителей. Все три порта сплиттера DV30A (рис. 13) равнозначны и соединены «звездой» из резисторов с одинаковым сопротивлением, поэтому в качестве входного может использоваться любой порт. Коэффициент ослабления сплиттера 6 дБ, входная мощность 18,5 дБм, верхняя граничная частота 30 ГГц, размер 12×18×4,4 мм. Направленные ответвители позволяют разделить мощность входного сигнала с меньшими потерями, чем сплиттеры, но они не могут быть столь же широкополосными. Так, рабочий диапазон частот составляет 10–18 ГГц для DV15A и 18–25 ГГц для DV25A. Допустимая входная мощность обоих ответвителей 18,5 дБм, размеры 21×13×4,4 мм.

Рис. 13.
а) Резистивный делитель мощности DV30A;
б) направленный ответвитель DV25A

В числе активных модулей фирмой Waka выпускаются удвоители частоты синхросигнала с управляемыми выходными аттенюаторами ML25A и ML25В, а также делитель частоты синхросигнала FD28B (рис. 14). У обоих удвоителей частотный диапазон выходного сигнала составляет 19–28 ГГц, диапазон регулировки его уровня 30 дБ. Устанавливать уровень выходного сигнала можно как подстроечным резистором, так и внешним управляющим напряжением. Питаются удвоители от источника напряжением 5 В током 160 мА, для аттенюатора нужен дополнительный источник с напряжением –3,3 В. Отличие моделей заключается в том, что умножитель ML25В оснащен фильтром подавления сигнала входной частоты: у ML25A подавление составляет 10 дБ, а у ML25В оно 20 дБ. Потери в фильтре несколько снижают выходную мощность, поэтому на частоте 28 ГГц она составляет 13 дБм у ML25A и 11 дБм у ML25В. Размеры умножителей 28×23×11,1 мм.

Рис. 14.
а) Удвоитель частоты ML25В;
б) делитель частоты FD28B

Модуль FD28B позволяет поделить частоту синхросигнала на 2 (прямой и инверсный выходы с мощностью –9 дБм), 4 (–7 дБм), 16 (–4 дБм) и 32 (прямой и инверсный выходы с мощностью 3 дБм). Частотный диапазон входного сигнала 3,2–28 ГГц, допустимый диапазон его мощности –7…+3 дБ. Напряжения питания делителя 5 В с током 340 мА и –3,3 В с током 210 мА, размеры 37×28×11,1 мм.

Фазовращатели представлены двумя моделями: PS14B и PS32B (рис. 15). Фазовращатель PS14B работает в диапазоне частот 10–14 ГГц и предназначен для дискретной подстройки фазы субгармоники синхросигнала ВОЛС со скоростью 20–28 Гбит/с или цифровых данных со скоростью 12,5 Гбит/с. Время задержки устанавливается в двоичном коде с помощью пяти микропереключателей, расположенных на плате прибора. Дискрет времени задержки составляет 3 пс, а полный диапазон регулировки более 90 пс. Мощность входного сигнала должна находиться в диапазоне –30…+3 дБм. Мощность выходного сигнала можно менять в диапазоне –6…–2,2 дБм изменением внешнего управляющего напряжения. Напряжение питания фазовращателя –3,3 В при токе 180 мА, размеры 25×35×12,2 мм.

Рис. 15. Регулируемые фазовращатели:
а) PS14B;
б) PS32B

Фазовращатель PS32B предназначен для плавной регулировки времени задержки цифрового информационного сигнала со скоростью до 32 Гбит/с. Минимальное межпиковое значение входного сигнала 50 мВ, максимальное 0,9 В. Задержка устанавливается подстроечным резистором на плате прибора или внешним напряжением, диапазон ее изменения 70 пс. Входные и выходные сигналы фазовращателя дифференциальные. Время нарастания и спада выходного сигнала 14 пс, дополнительный джиттер 0,8 пс. Напряжение питания модуля 3,3 В при токе 500 мА, размеры 29×31,4×11,1 мм.

Для удаления субгармоники из синхросигнала с частотой 20–28 ГГц фирма Waka выпускает фильтр FI25A (рис. 16а). Вносимые фильтром потери в полосе пропускания 18–28 ГГц не превышают 2,5 дБ, а подавление в полосе заграждения 9–14 ГГц не менее 17 дБ (рис. 16б).

Рис. 16. Полосовой фильтр FI25A (а) и его частотная характеристика (б)

Фирма предлагает коаксиальные фиксированные аттенюаторы АТ03, АТ06 и АТ10 с ослаблением соответственно 3, 6 и 10 дБ для широкополосных сигналов с частотой до 40 ГГц и управляемый аттенюатор VT30A для регулировки в диапазоне 30 дБ синхросигнала с частотой 20–28 ГГц (рис. 17). Допустимая входная мощность аттенюаторов серии АТ 18,5 дБм, аттенюатора VT30A 30 дБм. Управлять этим аттенюатором можно с помощью расположенного на нем подстроечного резистора или внешнего напряжения –2,5…0 В. Размеры фиксированных аттенюаторов 15×6×3,9 мм, а управляемого аттенюатора 18×28×11,1 мм.

Рис. 17.
а) Фиксированный аттенюатор серии АТ;
б) управляемый аттенюатор VT30A

Самыми простыми можно считать модуль развязки от постоянного напряжения DB40A, представляющий собой конденсатор, и модуль согласованной нагрузки TM40L номиналом 50 Ом. Допустимая входная мощность этих модулей 18,5 дБм, рабочая частота до 40 ГГц.

Фирма Waka предлагает широкий ассортимент высококачественных компонентов и модулей как для радиоэлектронных СВЧ-систем, так и для электронного тракта высокоскоростных ВОЛС. Девиз фирмы — «Распространять японский принцип монодзукури по всему миру». Буквальный перевод термина «монодзукури» означает «процесс создания вещей», но его реальный смысл глубже: это особая технология ведения бизнеса, которую можно описать как «искусство, наука и мастерство производства». Надо признать, что следование этому принципу дает положительные результаты.