ПЕРЕДАТЧИК СВЧ Российский патент 2002 года по МПК H03B9/06 

Изобретение относится к СВЧ передатчикам и усилителям и может быть использовано в радиолокации, радиосвязи, радионавигации и других областях техники.

Из уровня техники известны передатчики СВЧ [1], содержащие задающий генератор с перестраиваемой частотой, усилитель СВЧ, выполненный на ЛБВ, развязывающие элементы, источники питания, нагрузку. Недостатком таких передатчиков является то, что в диапазоне частот нет согласования по оптимальной входной мощности. Вследствие этого, в одних точках частотного диапазона входной мощности недостаточно, в других она избыточна. В доплеровских РЛС предъявляются жесткие требования к уровню шумов на выходе передатчика. Для снижения уровня амплитудных и фазовых шумов входная мощность ЛБВ должна быть оптимальной. Входную мощность можно отрегулировать аттенюатором вручную, что неприемлемо для эксплуатации. При использовании p-i-n - аттенюатора регулировка может производится автоматически, но на p-i-n - аттенюатор воздействуют паразитные наводки, которые создаются внешними электрическими и магнитными цепями. На входе усилителя СВЧ возникает паразитная модуляция входной мощности.

Техническим результатом настоящего изобретения является получение оптимальной выходной мощности передатчика СВЧ в диапазоне частот и снижение уровня амплитудных и фазовых шумов.

Данный технический результат достигается тем, что с целью подачи оптимальной входной мощности на вход усилителя СВЧ и снижения уровня шумов на его входе и выходе, в состав передатчика СВЧ включены между вторым выходом задающего генератора и управляющим входом p-i-n - аттенюатора частотный дискриминатор и управляемый от дискриминатора источник тока. Источник тока обеспечивает стабилизацию постоянного тока через p-i-n - аттенюатор и, как следствие, стабилизирует входную мощность и снижает уровень шумов усилителя СВЧ.

Коэффициент шума любого усилителя определяется по формуле:

где (Рс/Рш)вх - отношение мощностей сигнала и шума на входе,
(Рс/Рш)вых - отношение мощностей сигнала и шума на выходе.

Поэтому уровень суммарного шума на выходе усилителя зависит от коэффициента шума на входе усилителя.

Управление источником тока осуществляется от дискриминатора, формирующего частотно-зависимое напряжение. На вход дискриминатора могут подаваться либо сигнал СВЧ с выхода задающего генератора, либо команды управления частотой задающего генератора от устройства, в которое входит передатчик СВЧ. Причем дискретные команды могут подаваться как для каждой частоты, так и для группы частот (поддиапазонов).

На фиг.1 изображена схема передатчика СВЧ. Сигнал с задающего генератора 1 поступает на вход усилителя СВЧ через развязывающее устройство 2 p-i-n - аттенюатор 3, второе развязывающее устройство 4. С выхода усилителя СВЧ 5 сигнал поступает на согласованную нагрузку 6 или антенну. Развязывающие устройства представляют собой циркуляторы или вентили и служат для согласования генератора и нагрузки и согласования других цепей передатчика. Для снижения уровня шумов ток на p-i-n-аттенюатор подается от стабилизированного источника тока 7. Изменяя величину тока, можно поддерживать мощность на входе усилителя СВЧ оптимальной. Применение источника тока вместо источника напряжения позволяет снизить влияние наводок и паразитную модуляцию на входе усилителя СВЧ. В диапазоне частот необходимо изменять величину тока. Эту функцию выполняет дискриминатор 8, который определяет на какой частоте работает задающий генератор, включает соответствующий диапазону частот сигнал для изменения тока p-i-n - аттенюатора. Дискриминатор определяет частоту и формирует сигнал управления источником тока. Источник питания и модулятор 9 обеспечивают питание и его импульсную модуляцию.

На фиг.2 изображена амплитудно-частотная характеристика усилителя СВЧ на ЛБВ. Штриховой линией обозначена зависимость выходной мощности от частоты при малом входном сигнале. Характеристика неравномерная, потому что коэффициент усиления ЛБВ в диапазоне частот неравномерен. При увеличении мощности до оптимальной выходная мощность увеличивается и амплитудно-частотная характеристика выравнивается (сплошная линия). При оптимальной входной мощности шумы имеют минимальное значение. При увеличении входной мощности выше оптимальной шумы ЛБВ увеличиваются от перенасыщения по входной мощности. Огибающая СВЧ импульса на осциллографе становится размытой, возникает паразитная модуляция.

Предлагаемое изобретение позволяет получить оптимальную выходную мощность передатчика СВЧ в диапазоне частот и снижение уровня амплитудных и фазовых шумов за счет применения дискриминатора и управляемого источника стабилизированного тока, позволяющего производить регулировку тока на оптимум. Передатчик может работать в непрерывном или импульсном режимах. Применение данного технического решения позволяет расширить диапазон работах частот передающего устройства, ограниченный возможностями оконечного СВЧ усилителя.

Схема передатчика СВЧ промышленно применима, так как реализуется на элементной базе широкого применения, не требует уникальных технологий.

Источники информации
1. Передающие устройства СВЧ / Вамбергский М.В. и др. М.: Высшая школа, 1984, с. 9-14, 315.

2. Справочник по радиолокации / Под ред. Сокольник М., т. 3. М.: Советское радио, 1979.

3. Радиопередающие устройства / Под ред. Шахгильдяна В.В. M.: Радио и связь,1996, с. 518-521.

Передатчик СВЧ относится к усилителям и передатчикам СВЧ и может быть использован в радиолокации, радиосвязи и других областях техники. Техническим результатом является получение оптимальной выходной мощности в диапазоне частот и снижение уровня амплитудных и фазовых шумов. Технический результат достигается тем, что для подачи оптимальной входной мощности на вход усилителя СВЧ и снижения уровня шумов на его входе и выходе в состав передатчика СВЧ между вторым выходом задающего генератора и управляющим входом p-i-n-аттенюатора включены частотный дискриминатор и управляемый от дискриминатора источник тока. Источник тока обеспечивает стабилизацию постоянного тока через p-i-n-аттенюатор и, как следствие, стабилизирует входную мощность и снижает уровень шумов усилителя СВЧ. Управление источником тока осуществляется от дискриминатора, который формирует частотно-зависимое напряжение управления током p-i-n-аттенюатора. Управление оптимальной входной мощностью происходит автоматически и с достаточным быстродействием. 2 ил.

Передатчик СВЧ, содержащий последовательно включенные задающий генератор, первым выходом соединенный с первым развязывающим прибором, p-i-n-аттенюатор, второй развязывающий прибор, усилитель СВЧ, нагрузку и подключенные к второму входу усилителя СВЧ источник питания и модулятор, отличающийся тем, что между вторым выходом задающего генератора и управляющим входом p-i-n-аттенюатора включены частотный дискриминатор и управляемый от дискриминатора источник тока.