ПЕРЕДАТЧИК СВЧ Российский патент 2013 года по МПК H03B9/08 H04B1/02 

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике, в частности к СВЧ передатчикам, и может быть использовано в радиолокации, радионавигации и других областях техники.

Известен «Передатчик когерентно-импульсной радиолокационной станции» (RU 1840479 А1 опубл. 27.03.2007 г.), содержащий усилитель-преобразователь, генератор сверхвысокочастотных колебаний, импульсный модулятор, усилитель, формирователь синхронизирующих импульсов и высокостабильный задающий генератор. Выход высокостабильного задающего генератора подключен к умножителю и делителю частоты, причем выход умножителя частоты подключен к модулятору, а выход делителя подключен к формирователю синхронизирующих импульсов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому передатчику СВЧ является «Передатчик СВЧ» (RU 2187880 С1 опубл. 20.08.2002 г.), 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.

Недостатками известных передатчиков являются отсутствие системы стабилизации источника питания, что приводит к модуляции электронного пучка в СВЧ усилителе, тем самым ухудшая спектр выходного СВЧ сигнала (фазовые и амплитудные шумы), и отсутствие регулировки уровня выходной СВЧ мощности.

Технический результат предлагаемого передатчика СВЧ заключается в уменьшении фазовых и амплитудных шумов в спектре выходного СВЧ сигнале в широком диапазоне температур, возможности регулировки уровня мощности выходного СВЧ сигнала и повышении надежности работы передатчика.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что он содержит задающий генератор, PIN-аттенюатор, СВЧ усилитель.

Новыми признаками являются введение источника анодного питания, высоковольтного стабилизатора, фильтра, усилителя тока, устройства обратной связи, цифроаналогового устройства управления стабилизатором тока, первого малошумящего стабилизатора тока, второго малошумящего стабилизатора тока и малошумящего источника питания. СВЧ выход задающего генератора подключен к первому входу PIN-аттенюатора, выход которого соединен с входом СВЧ усилителя, вход СВЧ усилителя подключен к выходу источника анодного питания, а выход СВЧ усилителя является выходом передатчика СВЧ. Вход источника анодного питания подключен к выходу высоковольтного стабилизатора, вход высоковольтного стабилизатора соединен с первым выходом усилителя тока. Второй выход усилителя тока подключен ко входу устройства обратной связи, выход которого подключен ко второму входу усилителя тока, к первому входу усилителя тока подключен выход фильтра, ко входу фильтра подключен выход источника анодного питания. Выход цифроаналогового устройства управления стабилизатором тока, первый вход которого является входом передатчика СВЧ, соединен с первыми входами первого и второго малошумящих стабилизаторов тока, ко вторым входам которых подключен малошумящий источник питания, выходы первого и второго малошумящих стабилизаторов тока подключены ко второму входу PIN-аттенюатора, выход задающего генератора соединен со вторым входом цифроаналогового устройства управления стабилизатором тока.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого передатчика СВЧ.

Передатчик СВЧ содержит цифроаналоговое устройство управления стабилизатором тока 1, высоковольтный стабилизатор 2, усилитель тока 3, устройство обратной связи 4, первый малошумящий стабилизатор тока 5, малошумящий источник питания 6, второй малошумящий стабилизатор тока 7, источник анодного питания 8, фильтр 9, СВЧ усилитель 10, PIN-аттенюатор 11, задающий генератор 12. Выход задающего генератора 12 подключен к первому входу PIN-аттенюатора 11, выход которого соединен с входом СВЧ усилителя 10, вход СВЧ усилителя 10 подключен к выходу источника анодного питания 8, а выход является выходом передатчика СВЧ. Вход источника анодного питания 8 подключен к выходу высоковольтного стабилизатора 2, вход высоковольтного стабилизатора 2 соединен с первым выходом усилителя тока 3, второй выход усилителя тока 3 подключен ко входу устройства обратной связи 4, выход которого подключен ко второму входу усилителя тока 3. К первому входу усилителя тока 3 подключен выход фильтра 9, ко входу фильтра 9 подключен выход источника анодного питания 8. Выход цифроаналогового устройства управления стабилизатором тока 1, вход которого является входом передатчика СВЧ, соединен со входами первого 5 и второго 7 малошумящих стабилизаторов тока, ко вторым входам которых подключен малошумящий источник питания 6, выходы первого 5 и второго 7 малошумящих стабилизаторов тока подключены ко второму входу PIN-аттенюатора, выход задающего генератора соединен со вторым входом цифроаналогового устройства управления стабилизатором тока.

Предлагаемый передатчик СВЧ работает следующим образом:

Возникновение шумов в СВЧ усилителя связано с модуляцией выходного СВЧ-сигнала из-за низкочастотных флуктуаций в электронном пучке. Одной из причин этих флуктуаций являются пульсации анодного напряжения, которые приводят к модуляции амплитуды (амплитудные шумы), и фазы (фазовые шумы) выходного сигнала СВЧ усилителя 10.

Для решения данной задачи были введены усилитель тока 3, устройство обратной связи 4, фильтр 9, высоковольтный стабилизатор 2.

Фильтр 9 производит предварительную фильтрацию напряжения источника анодного питания 8 и выдает сигнал обратной связи на 1 вход усилителя тока 3.

Так как передатчик СВЧ работает на различных скважностях и длительностях, а также в непрерывном режиме, требуется отработка пульсаций и просадки источника анодного питания 8 во всех режимах. Усилитель тока 3 имеет в качестве входных сигналов сигналы с фильтра 9 и корректирующую цепь от устройства обратной связи 4. Усилитель тока 3 выдает частотно-зависимый с различным коэффициентом усиления сигнал управления с выхода 1 на высоковольтный стабилизатор 2. Частотную зависимость с различными коэффициентами усиления задает устройство обратной связи. Необходимый коэффициент усиления обеспечивает параметрическая обратная связь в зависимости от амплитуды входного сигнала от фильтра 9, а частотную зависимость обеспечивает корректирующая RC-цепь в зависимости от частоты входного сигнала от фильтра 9.

Также в передатчик СВЧ была введена система регулировки выходной мощности за счет регулировки входной, а также защита СВЧ усилителя (например, ЛБВ) от перенасыщения и, как следствие, от повышения тока замедляющей системы. Для этого используется управляемый PIN-аттенюатор 11, его управление осуществляется с помощью цифроаналогового устройства управления, первого малошумящего стабилизатора тока 5, малошумящего источника питания 6, второго малошумящего стабилизатора тока 7, задающего генератора 12.

Задающий генератор 12 формирует СВЧ сигнал в полосе рабочих частот, и цифровой код напряжения, поступающий на вход цифроаналогового устройства управления стабилизатором тока 1. Цифроаналоговое устройство управления стабилизатором тока 1 формирует аналоговое напряжение для управления первого и второго малошумящего стабилизатора тока 5, 7. Первый и второй малошумящий стабилизатор тока 5, 7 и малошумящий источник питания 6 имеют высокую стабильность, чтобы не вносить в спектр СВЧ сигнала от задающего генератора 12 дополнительные составляющие. Использование двух малошумящих стабилизаторов тока 5, 7 позволяет компенсировать изменение тока управления PIN-аттенюатора 11 в широком диапазоне температур. Управляя током управления PIN-аттенюатора 11, можно регулировать мощность СВЧ сигнала, поступающую на вход СВЧ усилителя, а как следствие, уровень СВЧ мощности с выхода СВЧ усилителя 10.

Также с помощью PIN-аттенюатора 11 и всей системы управления формируется оптимальная входная мощность на СВЧ усилитель 10. Повышение входной СВЧ мощности СВЧ усилителя 10 выше оптимальной приводит к перенасыщению СВЧ усилителя 10 и, как следствие, повышению тока замедляющей системы, приводящей к выходу из строя самого СВЧ усилителя 10.

Предлагаемое изобретение позволяет получить различный уровень выходной мощности СВЧ сигнала с системой защиты СВЧ усилителя с низким уровнем амплитудных и фазовых шумов на различных скважностях и длительностях импульсов в широком диапазоне температур.

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике, в частности к СВЧ передатчикам, и может быть использовано в радиолокации, радионавигации и других областях техники. Достигаемый технический результат - уменьшение фазовых и амплитудных шумов в спектре выходного сигнала в широком диапазоне температур. Передатчик СВЧ содержит задающий генератор, PIN-аттенюатор, СВЧ усилитель, источник анодного питания, высоковольтный стабилизатор, фильтр, усилитель тока, устройство обратной связи, цифроаналоговое устройство управления стабилизатором тока, первый малошумящий стабилизатор тока, второй малошумящий стабилизатора тока и малошумящий источник питания. 1 ил.

Передатчик СВЧ, содержащий задающий генератор, PIN-аттенюатор, СВЧ усилитель, отличающийся тем, что введены источник анодного питания, высоковольтный стабилизатор, фильтр, усилитель тока, устройство обратной связи, цифроаналоговое устройство управления стабилизатором тока, первый малошумящий стабилизатор тока, второй малошумящий стабилизатор тока, малошумящий источник питания, СВЧ выход задающего генератора подключен к первому входу PIN-аттенюатора, выход которого соединен с входом СВЧ усилителя, вход СВЧ усилителя подключен к выходу источника анодного питания, а выход СВЧ усилителя является выходом передатчика СВЧ, вход источника анодного питания подключен к выходу высоковольтного стабилизатора, вход высоковольтного стабилизатора соединен с первым выходом усилителя тока, второй выход усилителя тока подключен к входу устройства обратной связи, выход которого подключен ко второму входу усилителя тока, к первому входу усилителя тока подключен выход фильтра, к входу фильтра подключен выход источника анодного питания, выход цифроаналогового устройства управления стабилизатором тока, первый вход которого является входом передатчика СВЧ, соединен с первыми входами первого и второго малошумящих стабилизаторов тока, к вторым входам которых подключен малошумящий источник питания, выходы первого и второго малошумящих стабилизаторов тока подключены к второму входу PIN-аттенюатора, выход задающего генератора соединен с вторым входом цифроаналогового устройства управления стабилизатором тока.