ПЕРЕДАТЧИК СВЧ ВОСЬМИМИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ВОЛН Российский патент 2013 года по МПК H04B1/00 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопередающим устройствам, и может быть использовано в радиолокации для создания импульсных малогабаритных передающих устройств с высокой разрешающей способностью, например для вертолета.

Из уровня техники известен передатчик СВЧ (патент RU №2208909, опубликован 2003.07.20, МПК H04B 1/00, H05K 7/20). Передатчик СВЧ содержит задающий генератор, развязывающий прибор, p-i-n аттенюатор, усилитель СВЧ, нагрузку, источник тока, дискриминатор, источник питания и модулятор, систему охлаждения с замкнутым жидкостным контуром. Данный передатчик СВЧ позволяет повысить эффективность работы за счет улучшения отвода тепла от блоков передатчика и улучшение массогабаритных характеристик, но не решает задачу обеспечения работоспособности в восьмимиллиметровом диапазоне волн, имеет большие массогабаритные характеристики.

Известен передатчик СВЧ (патент RU №2187880, опубликован 2002.08.20, МПК: H03B 9/06). 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. К недостаткам данного передатчика СВЧ можно отнести то, что при получении оптимальной выходной мощности в диапазоне частот и снижении уровня амплитудных и фазовых шумов не удается обеспечить установку оптимальной входной мощности ЛБВ с заданной точностью (±1 дБ) и добиться улучшения массогабаритных характеристик передатчика.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является высокостабильный импульсный СВЧ-передатчик (патент RU №2212090, опубликован 2003.09.10, МПК H03B 5/18, H03B 7/14), который и выбран в качестве прототипа. Высокостабильный импульсный СВЧ-передатчик содержит модулятор на первом СВЧ-транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, собственно автогенератор на втором СВЧ-транзисторе, включенном по схеме с общей базой, первый и второй источники питания модулятора и автогенератора соответственно, диэлектрический резонатор, включенный в цепь обратной связи автогенератора, причем модулятор содержит в цепи коллектора два резистора, средняя точка которых через конденсатор и четвертьволновый дроссель соединена с эмиттером второго СВЧ-транзистора, база первого транзистора является входом СВЧ-передатчика, а коллектор второго транзистора - его выходом, автогенератор содержит первый и второй четвертьволновые микрополосковые дроссели, включенные последовательно в цепи эммитера и коллектора соответственно, третий и четвертый, менее чем четвертьволновые отрезки микрополосковой линии, выполняющие функции емкости и индуктивности, соответственно; эмиттерный и коллекторный отрезки микрополосковой линии для задания рабочей частоты, величины и фазы обратной связи и диэлектрический резонатор, включенный между этими отрезками, первый и второй источники питания, заблокированные первым и вторым блокировочными конденсаторами соответственно, выход автогенератора через разделительный конденсатор соединен с нагрузкой.

Недостатком данного СВЧ-передатчика является то, что он не обеспечивает работоспособность в восьмимиллиметровом диапазоне волн.

Технический результат предлагаемого технического решения направлен на обеспечение возможности работы передатчика СВЧ в восьмимиллиметровом диапазоне волн, в широкой полосе рабочих частот, с большой выходной импульсной мощностью, с оптимальной установкой входной мощности, высокой разрешающей способностью, незначительными массогабаритными характеристиками, возможностью работы при воздействии значительных механических и климатических факторов.

Указанный технический результат достигается тем, что передатчик СВЧ восьмимиллиметрового диапазона волн (передатчик) содержит модулятор, источник питания модулятора. При этом он отличается от прототипа тем, что дополнительно содержит тракт входной, лампу бегущей волны (ЛБВ), тракт выходной, высоковольтный выпрямитель, первый делитель, источник питания, усилитель постоянного тока, устройство контроля.

При этом тракт входной включает первый циркулятор, первую нагрузку, управляемый аттенюатор.

Тракт выходной включает вторую нагрузку, второй циркулятор, третью нагрузку, ответвите ль, детекторную секцию.

Источник питания включает устройство блокировки,

трансформатор, первый выпрямитель, второй выпрямитель, первую схему сравнения, первый усилитель сигнала ошибки, третий делитель, элемент гальванической развязки, второй регулирующий элемент, третий выпрямитель, накальный трансформатор.

Усилитель постоянного тока состоит из первого источника опорного напряжения, второго делителя, устройства измерения напряжения анода, первого устройства защиты, цепи коррекции, усилителя сигнала ошибки, первого регулирующего элемента, устройства измерения тока анода.

Модулятор дополнительно включает четвертый выпрямитель, пятый выпрямитель, второй источник опорного напряжения, вторую схему сравнения, второй усилитель сигнала ошибки, третий регулирующий элемент, четвертый делитель, коммутатор, первый усилитель, инфракрасный излучатель, первый волоконно-оптический жгут, второй волоконно-оптический жгут, первый инфракрасный приемник, второй инфракрасный приемник, второй усилитель, третий усилитель, первый ключевой каскад, второй ключевой каскад, второе устройство защиты, первый фильтр, четвертый регулирующий элемент, второй фильтр, третий усилитель сигнала ошибки, третий источник опорного напряжения, пятый делитель.

Устройство контроля состоит из четвертого источника опорного напряжения, третьей схемы сравнения, счетчика импульсов, третьего устройства защиты, первого формирователя, второго формирователя, третьего формирователя, пятого источника опорного напряжения, четвертой схемы сравнения, четвертого устройства защиты, дешифратора, четвертого усилителя, регулируемого усилителя постоянного тока (УПТ), ключевого каскада.

Передатчик СВЧ восьмимиллиметрового диапазона волн также содержит волновод подачи входного сигнала W1, волноводное соединение тракта входного W2 с лампой бегущей волны, волноводное соединение W3 тракта выходного с лампой бегущей волны, волновод W4 для выходного сигнала, контакт разъема для подачи входного импульса запуска передатчика, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания, контакт разъема для контроля высоковольтного напряжения, контакт разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания, контакт разъема для контроля выходной мощности, контакт разьема для подачи первой разовой команды, контакт разьема для подачи второй разовой команды

При этом волновод W1 соединен с входом первого циркулятора, первый выход первого циркулятора соединен с входом первой нагрузки, второй выход первого циркулятора соединен с первым входом управляемого аттенюатора, выход управляемого аттенюатора соединен с входом волноводного соединения W2, второй вход управляемого аттенюатора соединен с выходом ключевого каскада, выход волноводного соединения W2 соединен с входом лампы бегущей волны, выход лампы бегущей волны соединен со входом волноводного соединения W3, выход волноводного соединения W3 соединен с входом второго циркулятора, первый выход второго циркулятора соединен с входом ответвителя, второй выход второго циркулятора соединен с входом второй нагрузки, второй выход ответвителя соединен с входом третьей нагрузки, третий выход ответвителя соединен с входом волновода W4, первый выход ответвителя соединен с входом детекторной секции, выход детекторной секции соединен со вторым входом четвертой схемы сравнения, первый вход высоковольтного выпрямителя соединен с первым выходом устройства блокировки, второй вход высоковольтного выпрямителя соединен со вторым выходом устройства блокировки, третий вход высоковольтного выпрямителя соединен со вторым входом второго регулирующего элемента и с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С, четвертый вход высоковольтного выпрямителя соединен с выходом первого устройства защиты, первый выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом четвертого выпрямителя, второй выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом пятого выпрямителя, третий выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом первого делителя, четвертый выход высоковольтного выпрямителя соединен со вторым входом первого делителя, пятый выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом четвертого регулирующего элемента и входом первого фильтра, шестой выход высоковольтного выпрямителя соединен с выходом первого фильтра, со вторым входом пятого делителя, с выходом второго фильтра, со вторым входом второго ключевого каскада.

Первый выход первого делителя соединен с коллектором лампы бегущей волны, второй выход первого делителя соединен с первым выходом накального трансформатора, с катодом лампы бегущей волны, со вторым входом четвертого выпрямителя, со вторым входом пятого выпрямителя, с первым входом четвертого делителя, со вторым входом второго источника опорного напряжения, с выходом четвертого регулирующего элемента, с входом второго фильтра, с первым входом третьего источника опорного напряжения, третий выход первого делителя соединен с входом цепи коррекции, четвертый выход первого делителя соединен со вторым входом второго делителя.

Вход первого устройства защиты соединен со вторым выходом первого регулирующего элемента, первый выход первого регулирующего элемента соединен с корпусом передатчика, третий выход первого регулирующего элемента соединен с входом устройства измерения тока анода, выход устройства измерения тока анода соединен со вторым входом третьей схемы сравнения, вход первого регулирующего элемента соединен с выходом усилителя сигнала ошибки, первый вход усилителя сигнала ошибки соединен со вторым выходом второго делителя, второй вход усилителя сигнала ошибки соединен с выходом цепи коррекции, первый вход второго делителя соединен с выходом первого источника опорного напряжения, первый выход второго делителя соединен с входом устройства измерения напряжения анода, выход устройства измерения напряжения анода соединен с контактом разъема для контроля высоковольтного напряжения.

Третий вход устройства блокировки соединен с первым выходом второго формирователя, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А соединен с первым входом трансформатора, первым входом устройства блокировкии, вторым входом третьего выпрямителя и вторым входом накального трансформатора, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В соединен со вторым входом трансформатора и вторым входом устройства блокировки, первый выход трансформатора соединен с входом первого выпрямителя, выход первого выпрямителя соединен с первым входом элемента гальванической развязки, второй выход трансформатора соединен с входом второго выпрямителя, выход второго выпрямителя соединен с первым входом первой схемы сравнения и первым входом усилителя сигнала ошибки, выход первого усилителя сигнала ошибки соединен со вторым входом элемента гальванической развязки, выход элемента гальванической развязки соединен с первым входом второго регулирующего элемента, выход второго регулирующего элемента соединен с первым входом накального трансформатора и первым входом третьего выпрямителя, первый выход третьего выпрямителя соединен с первым входом третьего делителя, второй выход третьего выпрямителя соединен со вторым входом третьего делителя, выход третьего делителя соединен со вторым входом первой схемы сравнения, выход первой схемы сравнения соединен со вторым входом первого усилителя сигнала ошибки, второй выход накального трансформатора соединен с подогревателем лампы бегущей волны.

Контакт разъема входного импульса запуска передатчика соединен с первым входом коммутатора, второй вход коммутатора соединен с выходом первого формирователя, выход коммутатора соединен с входом первого усилителя, выход первого усилителя соединен с входом инфракрасного излучателя, первый выход инфракрасного излучателя соединен с входом первого волоконно-оптического жгута, второй выход инфракрасного излучателя соединен с входом второго волоконно-оптического жгута, выход первого волоконно-оптического жгута соединен с входом первого инфракрасного приемника, выход второго волоконно-оптического жгута соединен с входом второго инфракрасного приемника, выход первого инфракрасного приемника соединен с входом второго усилителя, выход второго инфракрасного приемника соединен с входом третьего усилителя, выход второго усилителя соединен с первым входом первого ключевого каскада, выход третьего усилителя соединен с первым входом второго ключевого каскада, выход первого ключевого каскада соединен с входом второго устройства защиты и выходом второго ключевого каскада, выход третьего источника опорного напряжения соединен с первым входом пятого делителя, выход пятого делителя соединен со вторым входом третьего усилителя сигнала ошибки, выход третьего усилителя сигнала ошибки соединен со вторым входом четвертого регулирующего элемента, выход четвертого выпрямителя соединен со вторым входом источника, питания модулятора и вторым входом третьего регулирующего элемента, выход пятого выпрямителя соединен с первым входом источника питания модулятора, со вторым входом первого ключевого каскада, со вторым входом четвертого делителя и с выходом третьего регулирующего элемента, выход источника питания модулятора соединен с первым входом второго источника опорного напряжения, со вторым входом третьего источника опорного напряжения, с первым входом третьего усилителя сигнала ошибки, выход второго источника опорного напряжения соединен с первым входом второй схемы сравнения, выход второй схемы сравнения соединен с входом второго усилителя сигнала ошибки, выход второго усилителя сигнала ошибки соединен с первым входом третьего регулирующего элемента, выход четвертого делителя соединен со вторым входом второй схемы сравнения, выход второго устройства защиты соединен с управляющим электродом лампы бегущей волны, анод лампы бегущей волны соединен с корпусом передатчика.

Первый вход третьей схемы сравнения соединен с выходом четвертого источника опорного напряжения, первый вход четвертой схемы сравнения соединен с выходом пятого источника опорного напряжения, выход третьей схемы сравнения соединен с входом счетчика импульсов, с входом третьего устройства защиты, с входом первого формирователя, выход счетчика импульсов соединен с первым входом второго формирователя, выход третьего устройства защиты соединен со вторым входом второго формирователя, второй выход второго формирователя соединен с контактом разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания, выход четвертой схемы сравнения соединен с входом третьего формирователя, выход третьего формирователя соединен с контактом разъема для контроля выходной мощности, контакт подачи первой разовой команды соединен с первым входом четвертого устройства защиты, контакт подачи второй разовой команды соединен со вторым входом четвертого устройства защиты, первый выход четвертого устройства защиты соединен с первым входом дешифратора, второй выход четвертого устройства защиты соединен со вторым входом дешифратора, выход дешифратора соединен с входом четвертого усилителя, выход четвертого усилителя соединен с входом регулируемого УПТ, выход регулируемого УПТ соединен с входом ключевого каскада, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания соединен с третьим входом второго формирователя.

На рисунке приведена структурная схема предлагаемого передатчика СВЧ восьмимиллиметрового диапазона волн, который включает: тракт входной 1, лампу бегущей волны 2, тракт выходной 3, высоковольтный выпрямитель 4, первый делитель 5, источник питания 6, усилитель постоянного тока 7, модулятор 8, устройство контроля 9.

Тракт входной 1 содержит первый циркулятор 10, первую нагрузку 11, управляемый аттенюатор 12.

Тракт выходной 3 содержит вторую нагрузку 13, второй циркулятор 14, третью нагрузку 15, ответвитель 16, детекторную секцию 17.

Источник питания 6 содержит устройство блокировки 18, трансформатор 19, второй выпрямитель 20, первый выпрямитель 21, первую схему сравнения 22, первый усилитель сигнала ошибки 23, третий делитель 24, элемент гальванической развязки 25, второй регулирующий элемент 26, третий выпрямитель 27, накальный трансформатор 28.

Усилитель постоянного тока 7 состоит из первого источника опорного напряжения 29, второго делителя 30, устройства измерения напряжения анода 31, первого устройства защиты 32, цепи коррекции 33, усилителя сигнала ошибки 34, первого регулирующего элемента 35, устройства измерения тока анода 36.

Модулятор 8 состоит из четвертого выпрямителя 37, пятого выпрямителя 38, источника питания модулятора 39, второго источника опорного напряжения 40, второй схемы сравнения 41, второго усилителя сигнала ошибки 42, третьего регулирующего элемента 43, четвертого делителя 44, коммутатора 45, первого усилителя 46, инфракрасного излучателя 47, первого волоконно-оптического жгута 48, второго волоконно-оптического жгута 49, первого инфракрасного приемника 50, второго инфракрасного приемника 51, второго усилителя 52, третьего усилителя 53, первого ключевого каскада 54, второго ключевого каскада 55, второго устройства защиты 56, первого фильтра 57, четвертого регулирующего элемента 58, второго фильтра 59, третьего усилителя сигнала ошибки 60, третьего источника опорного напряжения 61, пятого делителя 62.

Устройство контроля 9 состоит из четвертого источника опорного напряжения 63, третьей схемы сравнения 64, счетчика импульсов 65, третьего устройства защиты 66, первого формирователя 67, второго формирователя 68, третьего формирователя 69, пятого источника опорного напряжения 70, четвертой схемы сравнения 71, четвертого устройства защиты 72, дешифратора 73, четвертого усилителя 74, регулируемого усилителя постоянного тока (УПТ) 75, ключевого каскада 76.

Передатчик СВЧ восьмимиллиметрового диапазона волн также содержит волновод подачи входного сигнала W1 77, волноводное соединение тракта входного 1 W2 78 с лампой бегущей волны 2, волноводное соединение W3 79 тракта выходного 3 с лампой бегущей волны 2, волновод W4 для выходного сигнала 80, контакт разъема для подачи входного импульса запуска передатчика 81, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А 82, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В 83, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С 84, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания 85, контакт разъема для контроля высоковольтного напряжения 86, контакт разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания 87, контакт разъема для контроля выходной мощности 88, контакт разьема для подачи первой разовой команды 89, контакт разьема для подачи второй разовой команды 90.

При этом волновод W1 77 соединен с входом первого циркулятора 10, первый выход первого циркулятора 10 соединен с входом первой нагрузки 11, второй выход первого циркулятора 10 соединен с первым входом управляемого аттенюатора 12, выход управляемого аттенюатора 12 соединен с входом волноводного соединения W2 78, второй вход управляемого аттенюатора 12 соединен с выходом ключевого каскада 76, выход волноводного соединения W2 78 соединен с входом 6 лампы бегущей волны 2, выход лампы бегущей волны 2 соединен с входом волноводного соединения W3 79 тракта выходного 3 с лампой бегущей волны 2, выход волноводного соединения W3 79 тракта выходного 3 с лампой бегущей волны 2 соединен с входом второго циркулятора 14, второй выход которого соединен с входом второй нагрузки 13, первый выход второго циркулятора 14 соединен с первым входом ответвителя 16, второй выход ответвителя 16 соединен с входом третьей нагрузки 15, третий выход ответвителя 16 соединен с входом волновода W4 80, первый выход ответвителя 16 соединен с входом детекторной секции 17, выход детекторной секции 17 соединен со вторым входом четвертой схемы сравнения 71, первый вход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с первым выходом устройства блокировки 18, второй вход высоковольтного выпрямителя 4 соединен со вторым выходом устройства блокировки 18, третий вход высоковольтного выпрямителя 4 соединен со вторым входом второго регулирующего элемента, с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С 84, четвертый вход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с выходом первого устройства защиты 32, первый выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с первым входом четвертого выпрямителя 37, второй выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с первым входом пятого выпрямителя 38, третий выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с первым входом первого делителя 5, четвертый выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен со вторым входом первого делителя 5, пятый выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с первым входом четвертого регулирующего элемента 58 и входом первого фильтра 57, шестой выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с выходом первого фильтра 57, со вторым входом пятого делителя 62, с выходом второго фильтра 59, со вторым входом второго ключевого каскада 55.

Первый выход первого делителя 5 соединен с коллектором 4 лампы бегущей волны 2, второй выход первого делителя 5 соединен со вторым входом четвертого выпрямителя 37, со вторым входом пятого выпрямителя 38, с первым входом четвертого делителя 44, со вторым входом второго источника опорного напряжения 40, с выходом четвертого регулирующего элемента 58, с входом второго фильтра 59, с первым входом третьего источника опорного напряжения 61, с первым выходом накального трансформатора 28, с катодом 1 лампы бегущей волны 2, третий выход первого делителя 5 соединен с входом цепи коррекции 33, четвертый выход первого делителя 5 соединен со вторым входом второго делителя 30.

Вход первого устройства защиты 32 соединен со вторым выходом первого регулирующего элемента 35, первый выход первого регулирующего элемента 35 соединен с корпусом передатчика, третий выход первого регулирующего элемента 35 соединен с входом устройства измерения тока анода 36, выход устройства измерения тока анода 36 соединен со вторым входом третьей схемы сравнения 64, вход первого регулирующего элемента 35 соединен с выходом усилителя сигнала ошибки 34, первый вход усилителя сигнала ошибки 34 соединен со вторым выходом второго делителя 30, второй вход усилителя сигнала ошибки 34 соединен с выходом цепи коррекции 33, первый вход второго делителя 30 соединен с выходом первого источника опорного напряжения 29, первый выход второго делителя 30 соединен с входом устройства измерения напряжения анода 31, выход устройства измерения напряжения анода 31 соединен с контактом разъема для контроля высоковольтного напряжения 86.

Третий вход устройства блокировки 18 соединен с первым выходом второго формирователя 68, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А 82 соединен с первым входом трансформатора 19, первым входом устройства блокировки 18, вторым входом третьего выпрямителя 27 и вторым входом накального трансформатора 28, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В 83 соединен со вторым входом трансформатора 19 и вторым входом устройства блокировки 18, первый выход трансформатора 19 соединен с входом первого выпрямителя 21, выход первого выпрямителя 21 соединен с первым входом элемента гальванической развязки 25, второй выход трансформатора 19 соединен со входом второго выпрямителя 20, выход второго выпрямителя 20 соединен с первым входом первой схемы сравнения 22 и первым входом усилителя сигнала ошибки 23, выход первого усилителя сигнала ошибки 23 соединен со вторым входом элемента гальванической развязки 25, выход элемента гальванической развязки 25 соединен с первым входом второго регулирующего элемента 26, выход второго регулирующего элемента 26 соединен с первым входом накального трансформатора 28 и первым входом третьего выпрямителя 27, первый выход третьего выпрямителя 27 соединен с первым входом третьего делителя 24, второй выход третьего выпрямителя 27 соединен со вторым входом третьего делителя 24, выход третьего делителя 24 соединен со вторым входом первой схемы сравнения 22, выход первой схемы сравнения 22 соединен со вторым входом первого усилителя сигнала ошибки 23, второй выход накального трансформатора 28 соединен с подогревателем 3 лампы бегущей волны 2.

Контакт разъема входного импульса запуска передатчика 81 соединен с первым входом коммутатора 45, второй вход коммутатора 45 соединен с выходом первого формирователя 67, выход коммутатора 45 соединен с входом первого усилителя 46, выход первого усилителя 46 соединен с входом инфракрасного излучателя 47, первый выход инфракрасного излучателя 47 соединен с входом первого волоконно-оптического жгута 48, второй выход инфракрасного излучателя 47 соединен с входом второго волоконно-оптического жгута 49, выход первого волоконно-оптического жгута 48 соединен с входом первого инфракрасного приемника 50, выход второго волоконно-оптического жгута 49 соединен с входом второго инфракрасного приемника 51, выход первого инфракрасного приемника 50 соединен с входом второго усилителя 52, выход второго инфракрасного приемника 51 соединен с входом третьего усилителя 53, выход второго усилителя 52 соединен с первым входом первого ключевого каскада 54, выход третьего усилителя 53 соединен с первым входом второго ключевого каскада 55, выход первого ключевого каскада 54 соединен с входом второго устройства защиты 56 и выходом второго ключевого каскада 55, выход третьего источника опорного напряжения 61 соединен с первым входом пятого делителя 62, выход пятого делителя 62 соединен со вторым входом третьего усилителя сигнала ошибки 60, выход третьего усилителя сигнала ошибки 60 соединен со вторым входом четвертого регулирующего элемента 58, выход четвертого выпрямителя 37 соединен со вторым входом источника питания модулятора 39 и вторым входом третьего регулирующего элемента 43, выход пятого выпрямителя 38 соединен с первым входом источника питания модулятора 39, со вторым входом первого ключевого каскада 54, со вторым входом четвертого делителя 44 и с выходом третьего регулирующего элемента 43, выход источника питания модулятора 39 соединен с первым входом второго источника опорного напряжения 40, со вторым входом третьего источника опорного напряжения 61, с первым входом третьего усилителя сигнала ошибки 60, выход второго источника опорного напряжения 40 соединен с первым входом второй схемы сравнения 41, выход второй схемы сравнения 41 соединен с входом второго усилителя сигнала ошибки 42, выход второго усилителя сигнала ошибки 42 соединен с первым входом третьего регулирующего элемента 43, выход четвертого делителя 44 соединен со вторым входом второй схемы сравнения 41, выход второго устройства защиты 56 соединен с управляющим электродом 2 лампы бегущей волны 2, анод 5 лампы бегущей волны 2 соединен с корпусом передатчика.

Первый вход третьей схемы сравнения 64 соединен с выходом четвертого источника опорного напряжения 63, первый вход четвертой схемы сравнения 71 соединен с выходом пятого источника опорного напряжения 70, выход третьей схемы сравнения 64 соединен с входом счетчика импульсов 65, с входом третьего устройства защиты 66, с входом первого формирователя 67, выход счетчика импульсов 65 соединен с первым входом второго формирователя 68, выход третьего устройства защиты 66 соединен со вторым входом второго формирователя 68, второй выход второго формирователя 68 соединен с контактом разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания 87, выход четвертой схемы сравнения 71 соединен с входом третьего формирователя 69, выход третьего формирователя 69 соединен с контактом разъема для контроля выходной мощности 88, контакт подачи первой разовой команды 89 соединен с первым входом четвертого устройства защиты 72, контакт подачи второй разовой команды 90 соединен со вторым входом четвертого устройства защиты 72, первый выход четвертого устройства защиты 72 соединен с первым входом дешифратора 73, второй выход четвертого устройства защиты 72 соединен со вторым входом дешифратора 73, выход дешифратора 73 соединен с входом четвертого усилителя 74, выход четвертого усилителя 74 соединен с входом регулируемого УПТ 75, выход регулируемого УПТ 75 соединен с входом ключевого каскада 76, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания 85 соединен с третьим входом второго формирователя 68.

Передатчик СВЧ восьмимиллиметрового диапазона работает следующим образом. Вертолетные БРЛС имеют большой уровень вибрационных нагрузок, поэтому передатчик должен быть устойчивым к воздействию механических и климатических факторов группы 2У_С ГОСТ РВ 20.39.414.1-97. Данный передатчик обеспечивает усиление СВЧ сигнала в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн с полосой рабочих частот порядка 1,5 ГГц, низким уровнем собственных шумов.

Соизмеримость геометрических размеров элементов и узлов передатчика с длинами волн СВЧ диапазона приводит к существенным изменениям в происходящих физических явлениях и к значительным количественным и качественным изменениям электрических свойств используемых элементов. (Под редакцией А.М.Чернушенко Конструкция СВЧ устройств и экранов, М., Радио и связь, 1983 г., с.4-8).

На сверхвысоких частотах время пролета электронов между электродами становится сравнимым с периодом усиливаемых колебаний. За время пролета переменное напряжение на электродах успевает заметно измениться. Это приводит к ослаблению плотности электронного потока, резкому падению полезной мощности, коэффициента усиления и КПД. На СВЧ очень сильно проявляется влияние индуктивностей выводов, межэлектродных емкостей, потерь в материале электродов. (Федоров Н.Д. Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы. - М., АТОМИЗДАТ, 1979 г., с.5-9; Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М, Высшая школа, 1984 г., с.14-111).

Также с целью применения передатчика на бортовых радиолокационных станциях (БРЛС) для вертолетов возникает требование его миниатюризации. Для обнаружения опасных для полета препятствий по направлению полета вертолета, проводов линий электропередач, требуется высокая разрешающая способность БРЛС, а значит, жесткие требования к параметрам усиливаемых импульсов.

Лампы бегущей волны (ЛБВ) по совокупности важнейших параметров: полосе пропускания рабочих частот, коэффициенту усиления, средней мощности, КПД, высокой стабильности частоты и фазы, низкого уровня шумов, значительного ослабления уровня выходного сигнала в паузе между импульсами, прочности и компактности конструкции, превосходят другие виды усилительных устройств СВЧ. Главным преимуществом лампы бегущей волны является возможность получать усиление в широкой полосе рабочих частот. (Кукарин С.В. Электронные СВЧ приборы. - М., Радио и связь, 1981 г., с 64-100; Кацман Ю.А. Приборы СВЧ - М., Высшая школа, 1983 г., с 196-264; под редакцией Скольника М. Справочник по радиолокации т.3, М., Советское радио, 1979 г., с.7-127).

Поэтому в качестве выходного усилительного каскада передатчика использована малогабаритная, специально разработанная для восьмимиллиметрового диапазона длин волн импульсная лампа бегущей волны типа О с динамическим управлением электронным потоком, низким уровнем шума, со спиральной замедляющей системой для получения широкой полосы рабочих частот, устойчивой к воздействию механических и климатических факторов группы 2У_С ГОСТ РВ 20.39.414.1-97. В данной лампе бегущей волны значительно увеличена жесткость конструкции. Габаритные размеры лампы бегущей волны не более 205×65,5×37 мм, масса не более 660 г, выходная мощность не менее 18 Вт.

Полоса частот, в пределах которой изменения коэффициента усиления не превышают заданных пределов, определяется качеством согласования замедляющей системы на входе и выходе лампы бегущей волны.

Для усиления входного СВЧ сигнала в лампе бегущей волны необходимо, чтобы электронный поток в лампе бегущей волны, созданный электронной пушкой, длительно взаимодействовал с входным электромагнитным полем СВЧ сигнала. Для длительного взаимодействия электронов с электромагнитным полем необходимо соблюдать условие синхронизма:

v_o>v_ф на 5-10%

v_ф - фазовая скорость волны, v_o - начальная скорость электронов.

Это приводит к очень жестким требованиям при эксплуатации импульсных ламп бегущей волны восьмимиллиметрового диапазона длин волн (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М., Высшая школа, 1984 г., с.14-111).

Чтобы обеспечить усиление лампы бегущей волны в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн требуется выполнять следующее:

а) порядок включения и выключения;

б) электрические режимы должны строго соответствовать индивидуальным значениям, указанным в паспорте;

в) высокую стабильность питающих напряжений;

г) установку индивидуального значения входной мощности;

д) работать при минимально возможных значениях КСВ.

Несоблюдение вышеуказанных условий приводит к нарушению

условий фокусировки электронного пучка и выходу лампы бегущей волны из строя. (ОСТ 110348-86; Федоров Н.Д. Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы. - М., АТОМИЗДАТ, 1979 г., с.62-78; Минаев М.И. Радиопередающие устройства сверхвысоких частот. - Минск, ВЫШЭЙШАЯ ШКОЛА, 1978 г., с 40-93).

С задающего генератора БРЛС на волновод подачи входного сигнала W1 77 подается высокочастотный фазокодоманипулированный (ФКМ) сигнал частотой восьмимиллиметрового диапазона длин волн (под редакцией Скольника М. Справочник по радиолокации. т.3, М., Советское радио, 1979 г., с.400-442).

С волноводного входа 77 СВЧ сигнал поступает на вход первого циркулятора 10 входного тракта 1. Первый циркулятор 10 с первой нагрузкой 11 защищают задающий генератор БРЛС от обратной волны, отраженной от входа лампы бегущей.волны 2. КСВ входа входного тракта 1-1,25 (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М., Высшая школа, 1984 г., с.406-430; под редакцией А.М. Чернушенко. Конструкция СВЧ устройств и экранов, М., Радио и связь, 1983 г., с.78-207).

Передатчики, применяемые в БРЛС, должны работать в широком частотном диапазоне с целью устранения взаимных помех при одновременной работе нескольких БРЛС и защите от активных помех на несущей частоте.

Оптимальный уровень входной мощности лампы бегущей волны устанавливается в технических условиях на лампу бегущей волны. Невыполнение указанного требования приводит к перегреву замедляющей системы из-за явления динамической расфокусировки и уменьшения рабочего диапазона частот из-за явления недонасыщения и перенасыщения входным сигналом (ОСТ 110348-86, с.17).

В доплеровских БРЛС предъявляются жесткие требования к уровню шумов на выходе передатчика. Для снижения уровня шумов также входная мощность лампы бегущей волны тоже должна быть оптимальной.

Уменьшение выходной мощности при не оптимальной установке входной мощности ЛБВ связано с тем, что входной сигнал не обеспечивает оптимальной фокусировки электронного потока в сгустки. Происходит слишком быстрое их формирование и при своем дальнейшем движении вдоль замедляющей системы они тормозятся и выпадают из синхронизма. При этом происходит расфокусировка сгустков, искажается форма огибающей СВЧ импульса, возникает паразитная модуляция, увеличивается ток замедляющей системы лампы бегущей волны. Для получения оптимального режима по выходной мощности ЛБВ, входная мощность ЛБВ должна быть такой, чтобы формирование сгустков заканчивалось в конце замедляющей системы, у ее выхода. (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М., Высшая школа, 1984 г., с.238-249).

Поэтому частотный диапазон, в котором работает лампа бегущей волны, делится на несколько узких частотных поддиапазонов и для каждого частотного поддиапазона указывается в паспорте на лампу бегущей волны оптимальный уровень входной мощности.

Введенные в схему устройства контроля 9 четвертое устройство защиты 72, дешифратор кода частоты 73, четвертый усилитель 74, регулируемый УПТ 75 и ключевой каскад 76 совместно с управляемым аттенюатором 12 входного тракта 1 позволяют осуществлять установку оптимальной входной мощности на входе лампы бегущей волны во всех частотных поддиапазонах с заданной точностью в технических условиях на лампу бегущей волны. В задающем генераторе БРЛС для каждого частотного поддиапазона устанавливается соответствующий код, который поступает на вход передатчика (первая 89 и вторая 90 разовые команды) и согласно этому коду устанавливается входная оптимальная мощность лампы бегущей волны для этого частотного поддиапазона.

В процессе регулировки передатчика на волноводный вход W1 77 подается СВЧ сигнал заданной средней мощности, а на четвертое устройство защиты 72 из пульта, входящего в состав рабочего места, через контакт разъема для подачи первой разовой команды 89, контакт разъема для подачи второй разовой команды 90 поступают коды управления. Четвертое устройство защиты 72 защищает от помех дешифратор 73. С выхода дешифратора 73 сигнал поступает на четвертый усилитель 74 для усиления и далее на регулируемый УПТ 75. В регулируемом УПТ 75 с помощью потенциометров согласно поступившему коду устанавливается такое значение постоянного тока, которое через ключевой каскад 76 подается для управления p-i-n диодом управляемого аттенюатора 12 в тракте входном 1 и устанавливает паспортное значение входной мощности лампы бегущей волны для этого частотного поддиапазона. Таким образом происходит регулировка для всех имеющихся частотных поддиапазонов.

Управляемый аттенюатор 12 выполнен на основе СВЧ p-i-n диода 2А513А1 (Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. - М., Радио и связь, 1987 г., с.5-116).

В результате этого, при установке передатчика в БРЛС, происходит автоматическая регулировка входной мощности лампы бегущей волны, соответствующая коду управления при смене частотного поддиапазона.

Далее сигнал с управляемого аттенюатора 12 через волноводный соединитель W2 78 поступает на вход 6 лампы бегущей волны 2.

Для выполнения лампой бегущей волны 2 функции усиления СВЧ колебаний на ее электроды необходимо подать соответствующие напряжения. Напряжения на электродах ЛБВ задаются индивидуально в паспорте на лампу бегущей волны и определяют наилучшие условия взаимодействия высокочастотного поля и электронного потока.

Для формирования этих напряжений на вход передатчика на контакты разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А 82, фазы В 83, фазы С 84 подают трехфазное переменное напряжение ~200 В, 400 Гц ФА; ~200 В, 400 Гц ФВ; ~200 В, 400 Гц ФС соответственно, а на контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания 85 подают напряжение +27 В. (Кузнецов М.И., Основы электротехники, - М., Высшая школа, 1970 г., с.192-226).

Переменное напряжение ~200 В, 400 Гц ФА; ~200 В, 400 Гц ФВ через второй и третий вход источника питания 6 подается параллельно на первый и второй входы устройства блокировочного 18, на первый и второй входы трансформатора 19 соответственно. С первого и второго выходов устройства блокировки 18 через третий и четвертый выходы источника питания 6 переменное напряжение ~200 В, 400 Гц ФА; ~200 В, 400 Гц ФВ поступает на первый и второй входы высоковольтного выпрямителя 4 соответственно.

Переменное напряжение ~200 В, 400 Гц ФС через четвертый вход источника питания 6 поступает параллельно на пятый выход источника питания 6, на второй вход второго регулирующего элемента 26. С пятого выхода источника питания 6 переменное напряжение ~200 В, 400 Гц ФС поступает на третий вход высоковольтного выпрямителя 4.

Источник питания 6 формирует переменное напряжение накала для ЛБВ 2. Напряжение накала должно быть установлено согласно паспортному значению, индивидуально для каждой лампы бегущей волны, с точностью 1,4%. Поэтому схема формирования и регулирования напряжения накала построена по принципу компенсационного стабилизатора напряжения. Компенсационные стабилизаторы напряжения позволяют плавно регулировать выходное напряжение, обеспечивают высокую точность установки и стабилизации выходного напряжения. Компенсационные стабилизаторы напряжения обеспечивают необходимую стабильность напряжения на нагрузке при помощи цепи отрицательной обратной связи, воздействующей на регулирующий элемент. В состав любого компенсационного стабилизатора напряжения входят функциональные узлы: регулирующий элемент, устройство сравнения, усилитель постоянного тока. В источнике питания 6 стабилизация осуществляется за счет воздействия изменения выходного напряжения на второй регулирующий элемент 26 через узел обратной связи: третий выпрямитель 27, третий делитель 24, первую схему сравнения 22, первый усилитель сигнала ошибки 23, элемент гальванической развязки 25.

Второй регулирующий элемент 26 изменяет выходное напряжение до уровня, при котором амплитуда сигнала ошибки стремится к нулю. Степень приближения к нулю зависит от коэффициентов передачи третьего делителя 24, первой схемы сравнения 22, первого усилителя сигнала ошибки 23, элемента гальванической развязки 25 и второго регулирующего элемента 26.

Первая схема сравнения 22 реализована на микросхеме 142ЕНЗ. Микросхема формирует опорное напряжение и сигнал ошибки. Изменяя коэффициент передачи третьего резистивного делителя 24 переменным резистором, добиваются требуемого значения напряжения накала на выходе накального трансформатора 28. Накальный трансформатор исключает высокие напряжения между катодом и подогревателем. (ОСТИ 0348-86, с.16).

Элемент гальванической развязки 25 обеспечивает гальваническую развязку первой схемы сравнения 22 и первого усилителя сигнала ошибки 23 от второго регулирующего элемента 26, находящегося под высоким потенциалом и реализованного на транзисторной оптопаре 3ОТ 126А. С первого и второго выхода накального трансформатора 28 напряжение накала поступает через первый и второй выходы источника питания 6 на первый и третий входы лампы бегущей волны 2. (Костиков В.Г. Источники электропитания высокого напряжения РЭА, - М., Радио и связь, 1986 г., с 1-95; Найвельт Г.С., Источники электропитания РЭА - М., Радио и связь, 1986 г., с 121-208, Дж.Кар Проектирование и изготовление электронной аппаратуры, М., Мир, 1980 г., с 258-270).

Управляющие напряжения для стабилизаторов: анодного напряжения, напряжения управляющего электрода, напряжения коллектора, напряжения запирания по управляющему электроду лампы бегущей волны формирует высоковольтный выпрямитель 4. Напряжение коллектора с третьего выхода высоковольтного выпрямителя 4 поступает в первый делитель 5 и далее с первого выхода первого делителя 5 на коллектор 4 лампы бегущей волны 2.

Высоковольтный выпрямитель 4 состоит из высоковольтного трансформатора, нескольких выпрямителей на полупроводниковых диодах, осуществляющих выпрямление переменного напряжения и сглаживающих фильтров, уменьшающих пульсации выпрямленных напряжений. Первый делитель 5 состоит из набора резисторов и конденсаторов. (Найвельт Г.С., Источники электропитания РЭА - М., Радио и связь, 1986 г., с 121-208; под редакцией Скольника М. Справочник по радиолокации т.3, М., Советское радио, 1979 г., с.118-127; В.Н. Гаевич Радиотехника, М., Военное издательство Министерства обороны союза СССР, с.204-218).

Величины анодного напряжения, напряжения управляющего электрода, напряжения запирания по управляющему электроду лампы бегущей волны заданы в технических условиях на лампу бегущей волны в виде диапазона напряжений. Для конкретной лампы бегущей волны указаны индивидуальные значения в паспорте, которые должны быть выставлены в передатчике с высокой точностью. Поэтому стабилизаторы: анодного напряжения, напряжения управляющего электрода, напряжения запирания по управляющему электроду лампы бегущей волны построены тоже по принципу компенсационного стабилизатора напряжения и позволяют получать регулируемое, стабилизированное напряжение относительно своего корпуса. (Дж. Кар. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры, М., Мир, 1980 г., с.299-319; под редакцией Скольника М. Справочник по радиолокации т.3, М., Советское радио, 1979 г., с.118-127).

Стабилизатор анодного напряжения состоит из высоковольтного выпрямителя 4, первого делителя 5, лампы бегущей волны 2, усилителя постоянного тока 7, в состав которого входят: первый регулирующий элемент 35, усилитель сигнала ошибки 34, второй делитель 30, первый источник опорного напряжения 29, цепь коррекции 33, первое устройство защиты 32. Первый источник опорного напряжения 29 и второй делитель 30 образуют схему сравнения. В лампе бегущей волны 2 все величины напряжения на электроды подаются относительно напряжения на катоде, поэтому анодное напряжение со второго выхода первого делителя 5 подается на катод 1 лампы бегущей волны 2, на второй вход модулятора 8, на первый вход источника питания 6.

Функционирование стабилизатора анодного напряжения основано на получении сигнала ошибки путем сравнения напряжения нагрузки стабилизатора, поступающего на элементы первого 5 и второго 30 делителей, с напряжением опоры, формируемым первым источником опорного напряжения 29, с последующим усилением в усилителе сигнала ошибки 34, с целью получения возможности управления первым регулирующим элементом 35. Схема сравнения последовательно соединена с нагрузкой стабилизатора анодного напряжения. При изменении величины напряжения в нагрузке стабилизатора анодного напряжения происходит аналогичное изменение величины напряжения на последовательно соединенных первом делителе 5 и схеме сравнения. Сигнал ошибки формируется схемой сравнения. Ток, протекающий через первый делитель 5, подключенный к второму делителю 30, пропорционален напряжению нагрузки стабилизатора анодного напряжения. Этот ток создает на части второго делителя 30 падение напряжения, которое вычитается из напряжения, формируемого источником опорного напряжения, полученного на части второго делителя 30, - есть сигнал ошибки. Усилитель сигнала ошибки 34, первый регулирующий элемент 35 путем изменения своей внутренней проводимости устанавливают напряжение на нагрузке стабилизатора анодного напряжения на уровне, при котором амплитуда сигнала ошибки будет стремиться к нулю, тем самым производят стабилизацию напряжения.

Цепь коррекции 33 совместно с цепью коррекции, находящейся в первом делителе 5, во время включения и отключения электропитания, высоковольтного пробоя в лампе бегущей волны 2 увеличивает быстродействие отработки переходных процессов стабилизатором анодного напряжения.

На контакт разъема входного импульса запуска передатчика 81 с синхронизатора БРЛС поступает импульс запуска передатчика (ИЗП), который поступает на четвертый вход модулятора 8.

В состав модулятора 8 входит стабилизатор напряжения управляющего электрода, стабилизатор напряжения запирания по управляющему электроду и схема управления ключевыми каскадами. Работа модулятора 8 основана на получении с выхода модулирующих импульсов для управляющего электрода 2 лампы бегущей волны 2, путем переключения (синхронно с ИЗП) напряжений стабилизатора напряжения управляющего электрода и стабилизатора напряжения запирания по управляющему электроду лампы бегущей волны 2 через первый 54 и второй 55 ключевые каскады.

Схема управления первым 54 и вторым 55 ключевыми каскадами состоит из коммутатора 45, первого усилителя 46, инфракрасного излучателя 47, первого 48 и второго 49 жгутов волоконно-оптических, первого 50 и второго 51 инфракрасных приемников, второго 52 и третьего 53 усилителей.

Стабилизатор напряжения управляющего электрода состоит из высоковольтного выпрямителя 4, переменное выходное напряжение которого с первого и второго выходов высоковольтного выпрямителя 4 через первый и третий входы модулятора 8 поступает на первые входы четвертого 37 и пятого 38 выпрямителей, источника питания модулятора 39, второго источника опорного напряжения 40, второй схемы сравнения 41, второго усилителя сигнала ошибки 42, третьего регулирующего элемента 43, четвертого делителя 44. Четвертый 37 и пятый 38 выпрямители соединены последовательно, точка соединения выпрямителей является корпусом стабилизатора напряжения управляющего электрода. Четвертый 37 и пятый 38 выпрямители обеспечивают двухполярным нестабилизированным напряжением источник питания 39 и третий регулирующий элемент 43.

Источник питания модулятора 39 формирует стабилизированное двухполярное напряжение относительно корпуса этого стабилизатора, обеспечивая питание второго источника опорного папряжения 40, стабилизатора напряжения запирания по управляющему электроду. Источник питания модулятора 39 является параметрическим стабилизатором, в качестве нелинейных элементов применены стабилитроны, а в качестве балластной нагрузки - резисторы. Второй источник опорного напряжения 40 формирует двухполярное стабилизированное напряжение относительно корпуса этого стабилизатора для второй схемы сравнения 41. Второй источник опорного напряжения 40 тоже является параметрическим стабилизатором, в качестве нелинейных элементов применены стабилитроны, а в качестве балластной нагрузки - резисторы.

Ток, протекающий через четвертый делитель 44, создает напряжение, пропорциональное напряжению на выходе стабилизатора напряжения управляющего электрода. Это напряжение поступает на второй вход второй схемы сравнения 41.

При изменении величины напряжения на выходе этого стабилизатора происходит пропорциональное изменение величины напряжения на выходе четвертого делителя 44. Разность величин напряжения второго источника опорного напряжения 40 и напряжения, пропорционального напряжению на выходе стабилизатора напряжения управляющего электрода с четвертого делителя 44, является сигналом ошибки.

Второй усилитель сигнала ошибки 42 формирует необходимый уровень управляющего напряжения для третьего регулирующего элемента 43 и обеспечивает управление до уровня, при котором амплитуда сигнала ошибки будет стремиться к нулю, тем самым обеспечивая стабилизацию напряжения управляющего электрода.

Таким образом, процесс стабилизации стабилизатора напряжения управляющего электрода аналогичен процессу стабилизации стабилизатора анодного напряжения.

Стабилизатор напряжения запирания по управляющему электроду состоит из высоковольтного выпрямителя 4, переменное выходное напряжение которого с пятого и шестого выходов высоковольтного выпрямителя 4 поступает на пятый и шестой входы модулятора 8, соответственно, первого фильтра 57, четвертого регулирующего элемента 58, пятого делителя 62, второго фильтра 59, третьего источника опорного напряжения 61, третьего усилителя сигнала ошибки 60. Процесс стабилизации стабилизатора напряжения запирания по управляющему электроду аналогичен процессу стабилизации стабилизатора анодного напряжения.

Для стабильной работы лампы бегущей волны восьмимиллиметрового диапазона волн требуется, чтобы на управляющем электроде величина постоянной времени нарастания запирающего напряжения была меньше, чем постоянная времени нарастания на замедляющей системе. Величина постоянной времени спада запирающего напряжения должна быть больше, чем постоянная времени спада напряжения на замедляющей системе (ОСТ11 0348-86). Это требование можно выполнить в передатчике, имея два высоковольтных трансформатора, но высоковольтные трансформаторы имеют большой вес и габариты, а вертолетная БРЛС требует незначительных массогабаритных характеристик передатчика. Для обеспечения необходимого режима включения и выключения лампы бегущей волны в данном передатчике в стабилизатор напряжения запирания по управляющему электроду установлены первый фильтр 57 на входе и второй фильтр 59 на выходе, обеспечивающие необходимое время нарастания и время спада запирающего напряжения. Импульс запуска передатчика подается с синхронизатора БРЛС через 40 секунд после подачи питающих напряжений на лампу бегущей волны (М.И.Кузнецов. Основы электротехники, М., Высшая школа, 1970 г., с.131-137).

Импульс запуска передатчика представляют собой положительную периодическую последовательность импульсов, синхронную с входными СВЧ сигналами. Коммутатор 45, первый усилитель 46, инфракрасный излучатель 47 преобразуют ИЗП в оптический инфракрасный импульсный сигнал и обеспечивают подачу его в первый 48 и второй 49 жгуты волоконно-оптические. Первый 48 и второй 49 волоконно-оптические жгуты обеспечивают передачу оптического инфракрасного импульсного сигнала к первому 50 и второму 51 инфракрасным приемникам, а также совместно с диэлектрическим корпусом модулятора обеспечивают развязку потенциала корпуса передатчика от высоковольтного (6 кВт) напряжения анода, поступающего на второй вход модулятора 8 с первого делителя 5.

Первый 50 и второй 51 инфракрасные приемники, второй 52 и третий 53 усилители преобразуют оптический импульсный сигнал, поступающий от первого 48 и второго 49 жгутов волоконно-оптических, в электрический импульсный сигнал, осуществляют его усиление, достаточное для открытия первого 54 и второго 55 ключевых каскадов. Второй инфракрасный приемник 51 и третий усилитель 53 построены аналогично первому инфракрасному приемнику 50 и второму усилителю 52, но имеют на выходе противофазный электрический сигнал (Дж. Кар. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры, М., Мир, 1980 г., с.258-270).

Напряжение запирания по управляющему электроду или напряжение по управляющему электроду через второе устройство защиты 56 подается на выход модулятора и далее на управляющий электрод 2 лампы бегущей волны 2. При отсутствии положительного импульса ИЗП на входе передатчика через второй ключевой каскад 55 на управляющий электрод 2 лампы бегущей волны 2 подается напряжение запирания по управляющему электроду от стабилизатора напряжения запирания по управляющему электроду и запирает лампу бегущей волны 2 - первый ключевой каскад 54 в это время закрыт. При наличии положительного импульса ИЗП на входе передатчика через первый ключевой каскад 54 на управляющий электрод 2 лампы бегущей волны 2 подается напряжение по управляющему электроду от стабилизатора напряжения по управляющему электроду и открывает лампу бегущей волны 2, второй ключевой каскад 55 в это время закрыт.

Второе устройство защиты 56 в модуляторе 8 предназначено для защиты каскадов модулятора 8 от высоковольтных пробоев в лампе бегущей волны 2 и обеспечивает подачу напряжения запирания по управляющему электроду на управляющий электрод 2 лампы бегущей волны 2 в случае выхода из строя второго ключевого каскада 55 (будет непрерывная подача напряжения управляющего электрода на управляющий электрод 2 лампы бегущей волны 2), что предотвращает возможность перехода работы лампы бегущей волны 2 в непрерывный режим и, как следствие, выход ее из строя. (Под редакцией Скольника М. Справочник по радиолокации т.3, М., Советское радио, 1979 г., с.113-117).

Превышение максимальных значений токов электродов лампы бегущей волны 2 приводит к быстрому ее отказу. Особенно опасно превышение анодного тока (тока замедляющей системы). Поэтому применена в передатчике защита, отключающая высокое напряжение при увеличении анодного тока более нормы. (ОСТ 110348-86 с.16). Схема защиты по превышению тока анода состоит из устройства измерения тока анода 36, усилителя постоянного тока 7 и каскадов устройства контроля 9, четвертого источника опорного напряжения 63, третьей схемы сравнения 64, счетчика импульсов 65, третьего устройства защиты 66, первого формирователя 67, второго формирователя 68. Устройство измерения тока анода 36 позволяет получить напряжение, пропорциональное току анода, которое поступает на третий выход усилителя постоянного тока 7. Это напряжение поступает с третьего выхода усилителя постоянного тока 7 на первый вход устройства контроля 9 и далее на второй вход третьей схемы сравнения 64. Компаратор, входящий в состав третьей схемы сравнения 64, осуществляет сравнение напряжения устройства измерения тока анода 36 с напряжением четвертого источника опорного напряжения 63. Полученный сигнал с выхода компаратора поступает параллельно на вход счетчика импульсов 65, на вход третьего устройства защиты 66, первого формирователя 67.

Как только появляется сигнал на выходе компаратора третьей схемы сравнения 64, по его фронту срабатывает первый формирователь 67 и выдает команду «Запрет излучения», которая через третий выход устройства контроля 9 поступает на седьмой вход модулятора 8 и далее на второй вход коммутатора 45 модулятора 8. В результате чего запрещается прохождение ИЗП через коммутатор 45, на управляющий вход 2 лампы бегущей волны 2 модулятор выдает напряжение запирания по управляющему электроду, и ЛБВ 2 закрывается.

В случае длительного превышения (более 675 мс) сигнала на выходе компаратора, счетчик импульсов 65 выдает сигнал на второй формирователь 68 и с выхода третьего устройства защиты 66 сигнал поступает на второй формирователь 68, который по первому выходу выдает команду «Блокировка» и снимает сигнал «Исправность ВИП» (ВИП-высоковольтный источник питания) по второму выходу.

Команда «Блокировка» с первого выхода второго формирователя 68 поступает на третий вход устройства блокировки 18 источника питания 6. Устройство блокировки 18 по этой команде запрещает прохождение переменного напряжения ~200 В ФА, ~200 В ФВ на высоковольтный выпрямитель 4, в результате высокое напряжение снимается с лампы бегущей волны 2.

Как только длительность сигнала на выходе компаратора становится менее заданной длительности, третье устройство защиты 66 и счетчик импульсов 65 через второй формирователь 68 снимают команду «Блокировка» и выдают сигнал «Исправность ВИП».

Сигнал «Исправность ВИП» со второго выхода второго формирователя 68 устройства контроля 9 поступает на контакт разъема передатчика СВЧ миллиметрового диапазона волн для контроля исправности высоковольтного источника питания 87 в составе БРЛС.

С выхода лампы бегущей волны 2 усиленный СВЧ сигнал через волноводное соединение W3 79 тракта выходного 3 с лампой бегущей волны 2, второй циркулятор 14, ответвитель 16 тракта выходного 3, волновод W4 для выходного сигнала 80 поступает на выход передатчика. (Под редакцией А.М.Чернушенко. Конструкция СВЧ устройств и экранов, М., Радио и связь, 1983 г., с.78-207).

Для контроля в БРЛС наличия выходной мощности на выходе передатчика с первого выхода ответвителя 16 тракта выходного 3 СВЧ сигнал поступает на детекторную секцию 17 (для детектирования и выделения огибающей выходного сигнала). С выхода детекторной секции 17 сигнал поступает на второй вход четвертой схемы сравнения 71 устройства контроля 9. Компаратор, входящий в состав четвертой схемы сравнения 71, осуществляет сравнение амплитуды видеоимпульса огибающей с напряжением пятого источника опорного напряжения 70.

При превышении амплитуды видеоимпульса огибающей напряжения пятого источника опорного напряжения 70 на третьем формирователе 69 формируется сигнал «Наличие Р_вых», который поступает на контакт разъема для контроля выходной мощности 88 в БРЛС.

Устройство измерения напряжения анода 31 усилителя постоянного тока 7 позволяет провести контроль напряжения анода. Коэффициент передачи первого делителя 5 и второго делителя 30 усилителя постоянного тока 7 выбран равным 1:1000, это позволяет косвенно в составе БРЛС контролировать напряжение на нагрузке стабилизатора анодного напряжения без подключения высоковольтного делителя. С выхода устройства измерения напряжения анода 31 сигнал поступает на контакт разъема для контроля высоковольтного напряжения 86.

В выходном тракте 3 второй циркулятор 14 производит согласование выхода лампы бегущей волны 2 с нагрузкой. Энергия обратной волны поглощается второй нагрузкой 13. Третья нагрузка 15 - это согласованная нагрузка для ответвителя 16. КСВ входа выходного тракта 3 равен 1,28 (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М., Высшая школа, 1984 г., с.406-430; под редакцией А.М. Чернушенко Конструкция СВЧ устройств и экранов, М., Радио и связь, 1983 г., с.78-207).

Получение технических параметров передатчика в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн осуществляется за счет:

- применения малогабаритной, импульсной, устойчивой к воздействию механических и климатических факторов группы 2Ус ГОСТ РВ 20.39.414.1-97 лампы бегущей волны восьмимиллиметрового диапазона волн, работающей в широкой полосе рабочих частот, обеспечивающей большую выходную импульсную мощность - не менее 18 Вт, низкий уровень вносимых шумов, значительное ослабление уровня выходного сигнала в паузе между импульсами (60 дБ);

- установки оптимальной входной мощности лампы бегущей волны;

- применения высокостабильных стабилизаторов питающих напряжений для лампы бегущей волны;

- установки индивидуальных значений питающих напряжений на электроды лампы бегущей волны;

- обеспечения порядка включения и выключения лампы бегущей волны;

- применения быстродействующих схем защиты;

- обеспечения согласования по входу и выходу;

- применения автоматической проверки исправности.

По предлагаемому техническому решению изготовлены опытные образцы передатчика. Передатчик обеспечивает выходную импульсную мощность не менее 15 Вт, спектральная плотность вносимых амплитудных и фазовых шумов при отстройках от несущей частоты в диапазоне (1,5-10) кГц - минус 90 дБ/Гц, ослабление уровня выходного сигнала в паузе между импульсами не менее 60 дБ. Точность установки входной мощности лампы бегущей волны - (±1дБ). Технические параметры подтверждены положительными результатами приемосдаточных испытаний. Масса передатчика составляет 8,4 кг.

Незначительные массогабаритные характеристики при большой выходной импульсной мощности в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн, низкий уровень вносимых шумов, значительное ослабление уровня выходного сигнала в паузе между импульсами, автоматический контроль исправности его как на земле, так и на борту летательного аппарата, автоматическая работа схем защиты, возможность работы при значительных вибрационных нагрузках имеет первостепенное значение в аппаратуре, установленной на летательном аппарате, особенно на вертолете.

Применение передатчика восьмимиллиметрового диапазона длин волн на вертолетных БРЛС позволяет в режиме маловысотного полета обнаружить провода электропередачи и опасные для полета метеообразования.

Изобретение относится к области радиолокации для создания импульсных малогабаритных передающих устройств. Технический результат - обеспечение возможности работы передатчика СВЧ в восьмимиллиметровом диапазоне волн, в широкой полосе рабочих частот, с большой выходной импульсной мощностью. Результат достигается тем, что передатчик СВЧ восьмимиллиметрового диапазона содержит модулятор, источник питания модулятора, а также тракт входной, лампу бегущей волны (ЛБВ), тракт выходной, высоковольтный выпрямитель, первый делитель, источник питания, усилитель постоянного тока, устройство контроля, волновод подачи входного сигнала W1, волноводное соединение тракта входного W2 с лампой бегущей волны, волноводное соединение W3 тракта выходного с лампой бегущей волны, волновод W4 для выходного сигнала, контакт разъема для подачи входного импульса запуска передатчика, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания, контакт разъема для контроля высоковольтного напряжения, контакт разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания, контакт разъема для контроля выходной мощности, контакт разъема для подачи первой разовой команды, контакт разъема для подачи второй разовой команды. 1 ил.

Передатчик СВЧ восьмимиллиметрового диапазона, содержащий модулятор, источник питания модулятора, отличающийся тем, что дополнительно содержит тракт входной, лампу бегущей волны (ЛБВ), тракт выходной, высоковольтный выпрямитель, первый делитель, источник питания, усилитель постоянного тока, устройство контроля, волновод подачи входного сигнала W1, волноводное соединение тракта входного W2 с лампой бегущей волны, волноводное соединение W3 тракта выходного с лампой бегущей волны, волновод W4 для выходного сигнала, контакт разъема для подачи входного импульса запуска передатчика, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания, контакт разъема для контроля высоковольтного напряжения, контакт разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания, контакт разъема для контроля выходной мощности, контакт разъема для подачи первой разовой команды, контакт разъема для подачи второй разовой команды, при этом тракт входной включает первый циркулятор, первую нагрузку, управляемый аттенюатор; тракт выходной включает вторую нагрузку, второй циркулятор, третью нагрузку, ответвитель, детекторную секцию; источник питания включает устройство блокировки, трансформатор, второй выпрямитель, первый выпрямитель, первую схему сравнения, первый усилитель сигнала ошибки, третий делитель, элемент гальванической развязки, второй регулирующий элемент, третий выпрямитель, накальный трансформатор; усилитель постоянного тока включает первый источник опорного напряжения, второй делитель, устройство измерения напряжения анода, первое устройство защиты, цепи коррекции, усилитель сигнала ошибки, первый регулирующий элемент, устройство измерения тока анода; модулятор дополнительно включает четвертый выпрямитель, пятый выпрямитель, второй источник опорного напряжения, вторую схему сравнения, второй усилитель сигнала ошибки, третий регулирующий элемент, четвертый делитель, коммутатор, первый усилитель, инфракрасный излучатель, первый волоконно-оптический жгут, второй волоконно-оптический жгут, первый инфракрасный приемник, второй инфракрасный приемник, второй усилитель, третий усилитель, первый ключевой каскад, второй ключевой каскад, второе устройство защиты, первый фильтр, четвертый регулирующий элемент, второй фильтр, третий усилитель сигнала ошибки, третий источник опорного напряжения, пятый делитель; устройство контроля включает четвертый источник опорного напряжения, третью схему сравнения, счетчик импульсов, третье устройство защиты, первый формирователь, второй формирователь, третий формирователь, пятый источник опорного напряжения, четвертую схему сравнения, четвертое устройство защиты, дешифратор, четвертый усилитель, регулируемый усилитель постоянного тока (УПТ), ключевой каскад, причем волновод W1 соединен с входом первого циркулятора, первый выход первого циркулятора соединен с входом первой нагрузки, второй выход первого циркулятора соединен с первым входом управляемого аттенюатора, выход управляемого аттенюатора соединен с входом волноводного соединения W2, второй вход управляемого аттенюатора соединен с выходом ключевого каскада, выход волноводного соединения W2 соединен с входом лампы бегущей волны, выход лампы бегущей волны соединен с входом волноводного соединения W3, выход волноводного соединения W3 соединен с входом второго циркулятора, первый выход которого соединен с входом ответвителя, второй выход второго циркулятора соединен с входом второй нагрузки, второй выход ответвителя соединен с входом третьей нагрузки, третий выход ответвителя соединен с входом волновода W4, первый выход ответвителя соединен с входом детекторной секции, выход детекторной секции соединен со вторым входом четвертой схемы сравнения, первый вход высоковольтного выпрямителя соединен с первым выходом устройства блокировки, второй вход высоковольтного выпрямителя соединен со вторым выходом устройства блокировки, третий вход высоковольтного выпрямителя соединен со вторым входом второго регулирующего элемента и с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С, четвертый вход высоковольтного выпрямителя соединен с выходом первого устройства защиты, первый выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом четвертого выпрямителя, второй выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом пятого выпрямителя, третий выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом первого делителя, четвертый выход высоковольтного выпрямителя соединен со вторым входом первого делителя, пятый выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом четвертого регулирующего элемента и входом первого фильтра, шестой выход высоковольтного выпрямителя соединен с выходом первого фильтра, со вторым входом пятого делителя, с выходом второго фильтра, со вторым входом второго ключевого каскада, первый выход первого делителя соединен с коллектором лампы бегущей волны, второй выход первого делителя соединен с первым выходом накального трансформатора, с катодом лампы бегущей волны, со вторым входом четвертого выпрямителя, со вторым входом пятого выпрямителя, с первым входом четвертого делителя, со вторым входом второго источника опорного напряжения, с выходом четвертого регулирующего элемента, с входом второго фильтра, с первым входом третьего источника опорного напряжения, третий выход первого делителя соединен с входом цепи коррекции, четвертый выход первого делителя соединен со вторым входом второго делителя, при этом вход первого устройства защиты соединен со вторым выходом первого регулирующего элемента, первый выход первого регулирующего элемента соединен с корпусом передатчика, третий выход первого регулирующего элемента соединен с входом устройства измерения тока анода, выход устройства измерения тока анода соединен со вторым входом третьей схемы сравнения, вход первого регулирующего элемента соединен с выходом усилителя сигнала ошибки, первый вход усилителя сигнала ошибки соединен со вторым выходом второго делителя, второй вход усилителя сигнала ошибки соединен с выходом цепи коррекции, первый вход второго делителя соединен с выходом первого источника опорного напряжения, первый выход второго делителя соединен с входом устройства измерения напряжения анода, выход устройства измерения напряжения анода соединен с контактом разъема для контроля высоковольтного напряжения, третий вход устройства блокировки соединен с первым выходом второго формирователя, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А соединен с первым входом трансформатора, первым входом устройства блокировки, вторым входом третьего выпрямителя и вторым входом накального трансформатора, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В соединен со вторым входом трансформатора и вторым входом устройства блокировки, первый выход трансформатора соединен с входом первого выпрямителя, выход первого выпрямителя соединен с первым входом элемента гальванической развязки, второй выход трансформатора соединен с входом второго выпрямителя, выход второго выпрямителя соединен с первым входом первой схемы сравнения и первым входом первого усилителя сигнала ошибки, выход первого усилителя сигнала ошибки соединен со вторым входом элемента гальванической развязки, выход элемента гальванической развязки соединен с первым входом второго регулирующего элемента, выход второго регулирующего элемента соединен с первым входом накального трансформатора и первым входом третьего выпрямителя, первый выход третьего выпрямителя соединен с первым входом третьего делителя, второй выход третьего выпрямителя соединен со вторым входом третьего делителя, выход третьего делителя соединен со вторым входом первой схемы сравнения, выход первой схемы сравнения соединен со вторым входом первого усилителя сигнала ошибки, второй выход накального трансформатора соединен с подогревателем лампы бегущей волны, контакт разъема входного импульса запуска передатчика соединен с первым входом коммутатора, второй вход коммутатора соединен с выходом первого формирователя, выход коммутатора соединен с входом первого усилителя, выход первого усилителя соединен с входом инфракрасного излучателя, первый выход инфракрасного излучателя соединен с входом первого волоконно-оптического жгута, второй выход инфракрасного излучателя соединен с входом второго волоконно-оптического жгута, выход первого волоконно-оптического жгута соединен с входом первого инфракрасного приемника, выход второго волоконно-оптического жгута соединен с входом второго инфракрасного приемника, выход первого инфракрасного приемника соединен с входом второго усилителя, выход второго инфракрасного приемника соединен с входом третьего усилителя, выход второго усилителя соединен с первым входом первого ключевого каскада, выход третьего усилителя соединен с первым входом второго ключевого каскада, выход первого ключевого каскада соединен с входом второго устройства защиты и выходом второго ключевого каскада, выход третьего источника опорного напряжения соединен с первым входом пятого делителя, выход пятого делителя соединен со вторым входом третьего усилителя сигнала ошибки, выход третьего усилителя сигнала ошибки соединен со вторым входом четвертого регулирующего элемента, выход четвертого выпрямителя соединен со вторым входом источника питания модулятора и вторым входом третьего регулирующего элемента, выход пятого выпрямителя соединен с первым входом источника питания модулятора, со вторым входом первого ключевого каскада, со вторым входом четвертого делителя и с выходом третьего регулирующего элемента, выход источника питания модулятора соединен с первым входом второго источника опорного напряжения, со вторым входом третьего источника опорного напряжения, с первым входом третьего усилителя сигнала ошибки, выход второго источника опорного напряжения соединен с первым входом второй схемы сравнения, выход второй схемы сравнения соединен с входом второго усилителя сигнала ошибки, выход второго усилителя сигнала ошибки соединен с первым входом третьего регулирующего элемента, выход четвертого делителя соединен со вторым входом второй схемы сравнения, выход второго устройства защиты соединен с управляющим электродом лампы бегущей волны, анод лампы бегущей волны соединен с корпусом передатчика, первый вход третьей схемы сравнения соединен с выходом четвертого источника опорного напряжения, первый вход четвертой схемы сравнения соединен с выходом пятого источника опорного напряжения, выход третьей схемы сравнения соединен с входом счетчика импульсов, с входом третьего устройства защиты, с входом первого формирователя, выход счетчика импульсов соединен с первым входом второго формирователя, выход третьего устройства защиты соединен со вторым входом второго формирователя, второй выход второго формирователя соединен с контактом разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания, выход четвертой схемы сравнения соединен с входом третьего формирователя, выход третьего формирователя соединен с контактом разъема для контроля выходной мощности, контакт подачи первой разовой команды соединен с первым входом четвертого устройства защиты, контакт подачи второй разовой команды соединен со вторым входом четвертого устройства защиты, первый выход четвертого устройства защиты соединен с первым входом дешифратора, второй выход четвертого устройства защиты соединен со вторым входом дешифратора, выход дешифратора соединен с входом четвертого усилителя, выход четвертого усилителя соединен с входом регулируемого УПТ, выход регулируемого УПТ соединен с входом ключевого каскада, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания соединен с третьим входом второго формирователя.