ПОДМОДУЛЯТОР Российский патент 1994 года по МПК H03K7/02 

Изобретение относится к импульсной технике и технике связи.

Известен подмодулятор, содержащий два ключа, на выходе которых подключен диодный модулятор СВЧ. Ключевой режим обеспечивает импульсное управление диодным модулятором. При включении одного и выключении другого ключа обеспечивается запирание, а при включении второго ключа и выключении первого - отпирание диодов диодного модулятора, т. е. осуществляется импульсная модуляция СВЧ-сигнала. Причем величина тока через модуляторные диоды не регулируется (в процессе функционирования). В то же время на практике часто встречаются случаи не только импульсного управления (включено-выключено), но и управление величиной тока диодного модулятора по сложному закону. Известные устройства обеспечить такое управление диодными модуляторами СВЧ диапазона не могут.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является подмодулятор, содержащий эмиттерный повторитель с диодным модулятором в эмиттерной цепи, блок управления импульсной модуляцией, источник тока, соединенный с источником питания, причем блок управления выполнен в виде балансного переключателя тока на двух транзисторах другого типа проводимости по сравнению с эмиттерным повторителем, один выход блока управления (коллектор одного из транзисторов) соединен с базой эмиттерного повторителя, коллекторной нагрузкой второго транзистора является транзистор в диодном включении, зашунтированный базо-эмиттерным переходом дополнительного транзистора. Управление подмодулятором осуществляется подачей парафазных сигналов на базы транзисторов переключателя тока блока управления, что обеспечивает режим импульсной модуляции диодного модулятора (включен-выключен) при некотором заранее заданном постоянном токе от источника тока. К недостаткам устройства относится невозможность управления током диодного модулятора в процессе функционирования с целью амплитудной модуляции сигналов СВЧ-диапазона.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей подмодулятора за счет осуществления импульсной и амплитудной модуляции управляющего тока диодного модулятора СВЧ-диапазона.

Это достигается тем, что в подмодулятор, содержащий эмиттерный повторитель на транзисторе одного типа проводимости, диодный модулятор, соединенный с выходной шиной устройства, источник тока, первый резистор и блок управления, введены источник сигналов модуляции, второй резистор и второй эмиттерный повторитель другого типа проводимости, который с первым резистором, источником тока и первым эмиттерным повторителем образуют модулирующий блок, выход которого соединен с входной шиной устройства, регулирующий вход модулирующего блока соединен с выходом источника сигналов модуляции, управляющий вход модулирующего блока соединен с выходом блока управления, а выход модулирующего блока - с выходной шиной устройства, к которой подключен второй резистор, шунтирующий диодный модулятор, при этом база первого эмиттерного повторителя соединена с эмиттером второго эмиттерного повторителя, управляющим входом модулирующего блока и выходом источника тока, вход которого соединен с входом модулирующего блока и коллектором первого эмиттерного повторителя, эмиттер которого через первый резистор соединен с выходом модулирующего блока, база второго эмиттерного повторителя соединена с регулирующим входом модулирующего блока, а коллектор второго эмиттерного повторителя соединен с общей шиной. При этом допускается введение N-1 дополнительных модулирующих блоков, управляющие и регулирующие входы которых соединены соответственно с дополнительными выходами блока управления и источника сигналов модуляции, а выходы дополнительных модулирующих блоков соединены с выходной шиной устройства.

В результате введения второго эмиттерного повторителя обратной проводимости первому эмиттерному повторителю и соответствующих связей образуется блок эмиттерных повторителей, в эмиттерной цепи первого из которых через первый резистор включается диодный модулятор, зашунтированный вторым низкоомным резистором. Такое подключение позволяет вести управление током диодного модулятора через базу второго эмиттерного повторителя источником сигналов модуляции (произвольной формы) и одновременно через базу первого эмиттерного повторителя вести управление модулирующим блоком (включен-выключен) от блока (например, цифрового) управления с одним или несколькими входами. Причем форма сигналов модуляции сохраняется на выходе подмодулятора, а сигналы управления обеспечивают их прерывание в любой момент времени.

Данное построение модулирующего блока обеспечивает их наращивание с разделением сигналов модуляции и управления, что обеспечивает построение многоканальных модулирующих систем по передаче сообщений по одной линии связи с микропроцессорным управлением и синхронизацией по передаче и приему данных, а также построение сложных форм сигналов на выходе подмодулятора.

На фиг. 1 представлена схема подмодулятора; на фиг. 2-электрическая схема подмодулятора с двумя модулирующими блоками (в качестве примера практической реализации); на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие работу устройства, приведенного на фиг. 2.

Подмодулятор содержит первый эмиттерный повторитель 1, второй эмиттерный повторитель 2 (обратной проводимости первому эмиттерному повторителю 1), источник тока 3, первый резистор 4, которые образуют модулирующий блок 5. Причем база первого эмиттерного повторителя 1 соединяется с выходом источника тока 3 и эмиттером второго эмиттерного повторителя 2, коллектор которого подключен к общей шине. В эмиттерную цепь первого эмиттерного повторителя включен первый резистор 4.

Кроме того, подмодулятор содержит второй низкоомный резистор 5, выходную шину 6 подмодулятора, соединенную с выходом блока, к которому подключается диодный модулятор 7, шунтируемый вторым резистором 17, источник 10 сигналов модуляции, блок 9 управления. Выход 12 источника сигналов модуляции 10 соединяется с регулирующим входом модулирующего блока 5 базой эмиттерного повторителя 2, а выход 11 блока управления 9 - с управляющим входом модулирующего блока 5 - базой эмиттерного повторителя 1, причем входная шина 8 подмодулятора соединяется с входом источника тока 3, коллектором первого эмиттерного повторителя 1 и входом модулирующего блока 5.

Подмодулятор может также содержать N-1 дополнительных модулирующих блока 5. N-1 (5.2 второй модулирующий блок, 5. N -N-ый модулирующий блок), выполненных так же, как и модулирующий блок 5.1. При этом регулирующие входы этих модулирующих блоков соединяются с дополнительными выходами 14 источника сигналов модуляции 10, управляющие входы дополнительных модулирующих блоков 5. N-1 с дополнительными выходами 13 блока управления 9, а выходы дополнительных модулирующих блоков 5. N-1 - с выходной шиной подмодулятора. Источник сигналов модуляции 10 имеет входы 16, а блок управления 9 - логические входы 15.

Устройство работает следующим образом. На входы 16 источника сигналов модуляции 10 поступают непрерывно сигналы произвольной формы. На входы 15 блока управления 9 поступает интерпретированный логический код, определяющий состояние выходов 11 и 13 - открыты, что соответствует напряжению (0-0,4) В, или закрыты, что соответствует гальваническому обрыву. С выходов 12 и 14 модулирующие сигналы поступают на базы вторых эмиттерных повторителей 2 модулирующих блоков 5.

Предположим, что на выходах 11 и 13 блока управления 9 установлены уровни напряжения +(0-0,4)В. Тогда закрываются эмиттерные повторители 2 и 1 модулирующих блоков 5. N. Причем в случае отпирания транзистора 2 модулирующим сигналом с выхода 1, состояние транзистора 1 не изменяется, т. к. весь ток источника тока 3 поступает на выходы 11 и 13. При этом на выходе 6 подмодулятора устанавливается напряжение О В за счет резистора 17 и диодный модулятор 7 закрывается, обеспечивая полное прохождение СВЧ-сигналов. При закрывании выхода 11 (гальванический разрыв) и сохранении состояний выходов 13 модулирующий сигнал с выхода 12, повторенный эмиттерными повторителями 2 и 1 модулирующего блока 5. 1, поступает через резистор 4 на выход 6 подмодулятора и открывает диодный модулятор 7, обеспечивая прохождение или отсечку СВЧ-сигналов, модулированных по амплитуде в соответствии с законом изменения модулирующего сигнала на выходе 12.

При открывании входа 11 и запирании одного из дополнительных выходов 13 прекращается подача модулирующего сигнала с выхода 12 и разрешается прохождение одного из модулирующих сигналов с дополнительных выходов 14 на диодный модулятор 6. Причем допускается одновременное запирание выходов 11 и 13, при этом разрешается прохождение модулирующих сигналов с выходов 12 и 14 на диодный модулятор 6. И так в первом рассмотренном случае подмодулятор обеспечивает или независимое управление диодным модулятором СВЧ-сигналов разными модулирующими сигналами с входом 12 и 14, т. е. передачу сообщений по одной линии связи, или осуществление амплитудно-импульсной модуляции по одному из каналов, во втором случае подмодулятор обеспечивает построение сложных форм сигналов СВЧ-диапазона, модулированных сигналами с выхода 12 и 14.

Пример конкретного выполнения подмодулятора (см. фиг. 2).

Подмодулятор содержит два модулирующих блока 5.1 и 5.2 и его работа аналогична вышеуказанному.

С целью сокращения элементов источника тока 3 модулирующие блоки 5.1, 5.2 объединены общей цепью стабилизации напряжения, которая одновременно служит и источником сигнала модуляции 10 блока 5.2. Поэтому цепи стабилизации сведены в общий источник сигналов модуляции 10, имеющий связь с входной шиной подмодулятора в отличие от фиг. 1. Здесь на вход 14 поступает сигнал модуляции синусоидальной формы, который с выхода 12 источника сигналов модуляции 10 поступает на базу второго эмиттерного повторителя 2 модулирующего блока 5.1, а с выхода 14 источника модуляции 10 поступает постоянное напряжение на базу второго эмиттерного повторителя 2 модулирующего блока 5.2.

Предположим, на входы 15 блока управления 9 поступают логические сигналы 0 (+О В - 0,4 В). В этом случае с выходов блока управления 9 поступают сигналы управления на блоки 5.1 и 5.2 в противофазе, а именно с выхода 11 - выключено (гальванический разрыв), с выхода 13 - включено (уровень напряжения +(0-0,4)В. При этом блок 5.1 выключен и не пропускает модулирующий сигнал с выхода 12, а блок 5.2 включен и постоянное напряжение с выхода 14 через эмиттерные повторители 2 и 1 и резистор 4 блока 5.2 поступает на выход 6 подмодулятора и диодный модулятор 7, обеспечивая открывание последнего и максимальную отсечку СВЧ-сигнала, величина которого может устанавливаться изменением напряжения на выходе 14. При подаче сигналов на управляющие входы 15 блока управления 9 - лог. "1" (напряжение более +2,4В) на вход Упр. 1 и лог. "0" на вход упр. 2 выход 13 выключается (гальванический разрыв), а выход 11 включается. При этом блок 5.2 выключается и препятствует прохождению постоянного напряжения с выхода 14 на диодный модулятор 7, а блок 5.1 включается и синусоидальное напряжение с выхода 12, эмиттерные повторители 2.1 и резистор 4 блока 5.1 поступает на выход 6 подмодулятора и диодный модулятор 7, обеспечивая изменение амплитуды СВЧ-сигнала по синусоидальному закону.

При подаче сигналов управления на входы 15 блока управления: Упр. 1 (лог. "0" или лог, "1") и Упр. 2 лог. "1", выходы 11 и 13 включаются, обеспечивая запирание блоков 5.1 и 5.2. При этом на выходе 6 подмодулятора за счет резистора 19 устанавливается напряжение ОВ и диодный модулятор 7 пропускает СВЧ-сигналы без искажений (полная мощность).

На фиг. 3 приводится диаграмма работы подмодулятора при подаче на входы управления 15 блока управления 8 псевдослучайной последовательности, обеспечивая тем самым сложное построение формы СВЧ-сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией диодным модулятором 7.

Данный подмодулятор формирует сложные формы сигналов и передает сообщений по одной линии связи, а также обладает термокомпенсирующими свойствами, что повышает стабильность устройства, которое проявляется в том, что с ростом (снижением) температуры растет (снижается) падение напряжения на базо-эмиттерных переходах транзисторов эмиттерных повторителей. Так как транзисторы разной проводимости, то разностное падение напряжений всегда мало и достаточно постоянно.

Подмодулятор обеспечивает формирование видеосигналов СВЧ-модулятора длительностью более 250 нс и модуляцию в диапазоне 1 дб-60 дб как импульсную, так и амплитудную. Напряжение источника питания 5 В ±0,5 В. (56) Авторское свидетельство СССР N 681551, кл. H 03 K 7/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР N 683010, кл. H 03 K 7/02, 1975.

Изобретение используется в качестве управления диодными, амплитудно-импульсным, импульсным, широтно-импульсным и амплитудно-широтно-импульсным модуляторами СВЧ-диапазона. Устройство содержит эмиттерные повторители, источник тока, резисторы, модулирующий блок, выходную шину, диодный модулятор, входную шину, блок управления с выходами и входом, источник сигналов модуляции с выходами и входом. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ПОДМОДУЛЯТОР, содержащий эмиттерный повторитель на транзисторе одного типа проводимости, диодный модулятор, соединенный с выходной шиной подмодулятора, источник тока, первый резистор и блок управления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет осуществления импульсной и амплитудной модуляций управляющего тока диодного модулятора СВЧ-диапазона, в него введены источник сигналов модуляции, второй резистор и второй эмиттерный повторитель другого типа проводимости, который с первым резистором, источником тока и первым эмиттерным повторителем образуют модулирующий блок, выход которого соединен с входной шиной подмодулятора, регулирующий вход модулирующего блока соединен с выходом источника сигналов модуляции, управляющий вход - с выходом блока управления, а выход - с выходной шиной подмодулятора, к которой подключен второй резистор, шунтирующий диодный модулятор, при этом база первого эмиттерного повторителя соединена с эмиттером второго эмиттерного повторителя , управляющим входом модулирующего блока и выходом источника тока, вход которого соединен с входом модулирующего блока и коллектором первого эмиттерного повторителя, эмиттер которого через первый резистор соединен с выходом модулирующего блока, база второго эмиттерного повторителя соединена с регулирующим входом модулирующего блока, а коллектор второго эмиттерного повторителя - с общей шиной. 2. Подмодулятор по п. 1, отличающийся тем, что в него введены N - 1 дополнительных модулирующих блоков, управляющие и регулирующие входы которых соединены соответственно с дополнительными выходами блока управления и источника сигналов модуляции, а выходы дополнительных модулирующих блоков - с выходной шиной подмодулятора.