РЕЗЕРВНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК H03F3/68 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение, в общем, относится к конфигурации с резервированием для усилителей и, в частности, к конфигурации с резервированием для усилителей в многопортовом усилителе (МРА).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

МРА представляет собой усилитель, который позволяет получить выходную мощность порядка нескольких сотен - нескольких тысяч Ватт за счет сложения высокочастотных сигналов, усиленных с помощью множества усилителей, и используется в системах для передачи радиоволн, таких как система электросвязи и радиолокационная система. МРА установлен также на спутнике "KIZUNA (WINDS)", который эксплуатируется на орбите с 2011 года. При установке МРА на спутнике антенный луч может распространяться без участка возбуждения. Однако на таких спутниках и космических кораблях для МРА требуется, в частности, высокая надежность. Кроме того, количество резервных усилителей ограничено из-за проблем, связанных с ресурсами.

Когда требуется, чтобы МРА имел высокую надежность, важно обеспечить надежность в части усилителя, образующей МРА. Одним из способов повышения надежности является резервирование. В системе, включающей в себя множество устройств аналогичного типа, таких как МРА, проектирование устройств, имеющих конфигурацию с резервированием, можно рассматривать таким образом, чтобы даже при возникновении проблемы в любом из активных устройств выполнялось переключение на запасное устройство для поддержания функционирования системы. В качестве простой конфигурации с резервированием можно рассмотреть одну конфигурацию, которая подготавливает запасные устройства для всех активных устройств, но такая конфигурация требует в два раза больше устройств в качестве активных устройств, что не является предпочтительным решением проблем, связанных с ресурсами.

Кроме того, можно рассмотреть конфигурацию, в которой запасных устройств подготовлено меньше, чем активных устройств, и соединение с активным устройством, имеющим проблему, переключается на соединение с запасным устройством. В этом случае, так как активное устройство, имеющее проблему, нельзя точно определить до возникновения проблемы, запасное устройство должно быть взаимозаменяемым независимо от того, какое активное устройство выходит из строя.

С другой стороны, рассмотрен случай, где РЧ сигнал делится на множество РЧ сигналов с помощью делителя или подобного устройства, и соответствующие разделенные РЧ сигналы усиливаются посредством МРА и суммируются сумматором. В то же время, необходимо, чтобы множество РЧ сигналов, которые вводятся в сумматор, имели одинаковую амплитуду и фазу. Когда усилители проектируются так, чтобы иметь конфигурацию с резервированием, необходимо, чтобы каждый выходной сигнал имел одинаковую амплитуду и фазу не только тогда, когда активные усилители сравниваются на выходе друг с другом, но также даже после переключения части активных усилителей на запасной усилитель.

В патентной литературе 1 описана технология, включающая в себя, соответственно, определение электрической длины соединительного тракта таким образом, чтобы согласовать фазу, полученную в результате прохождения соединительного тракта через активный системный усилитель, с фазой, полученной путем прохождения соединительного тракта, проходящего через запасной системный усилитель. В этой технологии длина тракта определяется на основании электрической длины, и, следовательно, эффект можно получить только тогда, когда вводится сигнал, имеющий конкретную длину волны. Эффект нельзя получить тогда, когда вводится сигнал, имеющий длину волны, которая отличается от конкретной длины волны.

СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ССЫЛОК

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Патентная литература 1: JP-A-H04-332209

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЗАДАЧА, РЕШАЕМАЯ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

Настоящее изобретение выполнено с учетом таких обстоятельств, и задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить резервный усилитель, в котором любой активный усилитель был бы взаимозаменяемым с запасным усилителем, и одинаковая амплитуда и фаза получались бы среди выходных сигналов усилителей как перед, так и после переключения с активной системы на запасную систему, при этом резервный усилитель не зависел бы от амплитуды входного сигнала.

СРЕДСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

Для того, чтобы решить вышеупомянутую задачу согласно одному аспекту настоящего изобретения, выполнен резервный усилитель, включающий в себя: первый переключатель, включающий в себя входы P1, P2,..., и Pm и выходы Q1, Q2,..., и Qn, где m и n - натуральные числа, удовлетворяющие условию m<n, причем первый переключатель выполнен с возможностью переключения соединения на взаимно однозначной основе m входов P1, P2,..., и Pm на m из n выходов Q1, Q2,..., и Qn; второй переключатель, включающий в себя входы R1, R2,..., и Rn и выходы S1, S2,..., и Sm, причем второй переключатель выполнен с возможностью переключения соединения на взаимно однозначной основе m из n входов R1, R2,..., и Rn на m выходов S1, S2,..., и Sm; и n одинаковых усилителей А1, А2,..., и An, соединенных на взаимно однозначной основе между n выходами Q1, Q2,..., и Qn первого переключателя и n входами R1, R2,..., и Rn второго переключателя, в котором сигнальные тракты L1, L2,..., и Lm сформированы в соответствии с состоянием соединений между входом и выходом каждого из первого переключателя и второго переключателя, сигнальные тракты L1, L2,..., и Lm, соединяющие вход Р1 и выход S1, вход Р2 и выход S2,..., и вход Pm и выход Sm, соответственно, через любой один из n одинаковых усилителей А1, А2,..., и An, и в котором состояние соединений имеет, по меньшей мере, два типа, в которых, каждый из сигнальных трактов L1, L2,..., и Lm имеет одинаковую длину.

Кроме того, согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечен способ переключения для резервного усилителя, включающий в себя этапы, на которых: выводят m сигналов, которые одновременно вводятся в первый переключатель из m выходов второго переключателя, где m и n - натуральные числа, удовлетворяющие условию m<n, причем m сигналов проходит через первую группу сигнальных трактов, включающую в себя m сигнальных трактов, каждый из которых имеет одинаковую длину первого тракта, и каждый из которых проходит через любой один из предопределенных m активных системных усилителей из n усилителей; изменяют при возникновении проблемы, по меньшей мере, в одном из m активных системных усилителей, состояние соединений между входом и выходом каждого из первого переключателя и второго переключателя, тем самым образуя вторую группу сигнальных трактов, включающую в себя m сигнальных трактов, каждый из которых имеет одинаковую длину второго тракта, и каждый проходит через любой один из активных системных усилителей без проблемы предопределенных m активных системных усилителей и предопределенных (n-m) резервных системных усилителей из n усилителей; и выводят m сигналов, которые одновременно вводятся в первый переключатель из соответствующих m выходов второго переключателя, причем m сигналов проходит через вторую группу сигнальных трактов.

РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно настоящему изобретению каждый сигнальный тракт выходных сигналов, который проходит через активные усилители (активные системные усилители) перед резервным переключением, имеет одинаковую длину сигнального тракта. Кроме того, каждый сигнальный тракт выходных сигналов, который проходит через активные усилители (активные системные усилители без проблем и запасной системный усилитель), при возникновении проблемы в любом из активных системных усилителей и после того, как запасной системный усилитель включается для использования вместо вышедшего из строя усилителя, также имеет одинаковую длину сигнального тракта. Поэтому перед или после резервного переключения, каждый сигнальный тракт, проходящий через активные усилители, имеет одинаковую длину, и, следовательно, перед и после резервного переключения каждый выходной сигнал усилителей имеет одинаковую амплитуду и фазу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - блок-схема усилителя 100 сигналов, включающего в себя усилители, имеющие конфигурацию без резервирования.

Фиг. 2 - блок схема усилителя 1 сигналов согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 - схема режимов, иллюстрирующая работу каждого из С-переключателей, образующих входной переключатель 3 и выходной переключатель 5 усилителя 1 сигналов.

Фиг. 4 - схема, иллюстрирующая соединение С-переключателей во входном переключателе 3 и выходном переключателе 5.

Фиг. 5 - блок-схема, иллюстрирующая полную взаимосвязь соединений, включающую в себя взаимосвязи соединений среди отдельных С-переключателей и отдельных усилителей в усилителе 1 сигналов.

Фиг. 6 - схема, иллюстрирующая состояния соединений входного переключателя 3 и выходного переключателя 5, когда четыре тракта, проходящие через активные усилители 4а, 4b, 4d и 4e, устанавливаются в резервном усилителе 2.

Фиг. 7 - схема, иллюстрирующая состояния соединений входного переключателя 3 и выходного переключателя 5 при возникновении проблемы в активном усилителе 4а и установлении четырех трактов, проходящих через активные усилители 4b, 4d и 4e и запасной усилитель 4с, в резервном усилителе 2.

Фиг. 8 - схема, иллюстрирующая состояния соединений входного переключателя 3 и выходного переключателя 5 при возникновении проблемы в активном усилителе 4b и установлении четырех трактов, проходящих через активные усилители 4а, 4d и 4e и запасной усилитель 4с, в резервном усилителе 2.

Фиг. 9 - схема, иллюстрирующая состояния соединений входного переключателя 3 и выходного переключателя 5 при возникновении проблемы в активном усилителе 4d, и установлении четырех трактов, проходящих через активные усилители 4а, 4b, и 4e и запасной усилитель 4с, в резервном усилителе 2.

Фиг. 10 - схема, иллюстрирующая состояния соединений входного переключателя 3 и выходного переключателя 5 при возникновении проблемы в активном усилителе 4е и установлении четырех трактов, проходящих через активные усилители 4а, 4b и 4d и запасной усилитель 4с, в резервном усилителе 2.

Фиг. 11 - блок-схема иллюстрирующая конфигурацию резервного усилителя 10 и иллюстрирующая состояние соединений входного переключателя 11 и выходного переключателя 13 при установлении четырех трактов, проходящих через активные усилители 12b, 12с, 12d и 12е.

Фиг. 12 - схема, иллюстрирующая Режим 1, Режим 2, Режим 3 и Режим 4, которые представляют собой состояния соединений каждого из волноводных переключателей (R-переключатели) 11а-11d и 13а-13d, образующих входной переключатель 11 и выходной переключатель 13.

Фиг. 13 - схема, иллюстрирующая состояния соединений входного переключателя 11 и выходного переключателя 13 при возникновении проблемы в активных усилителях 12b и 12с и установлении четырех трактов, проходящих через активные усилители 12d и 12е и запасные усилители 12а и 12f, в резервном усилителе 10.

Фиг. 14 - схема, иллюстрирующая состояния соединений входного переключателя 11 и выходного переключателя 13 при возникновении проблемы в активных усилителях 12с и 12d и установлении четырех трактов, проходящих через активные усилители 12b и 12е и запасные усилители 12а и 12f, в резервном усилителе 10.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сначала, со ссылкой на фиг. 1 для сравнения приводится описание традиционного устройства 100 для усиления сигналов. Устройство 100 для усиления сигналов включает в себя делитель 101 для деления входного сигнала на четыре сигнала, усилитель 102 и сумматор 103 для суммирования четырех входных сигналов в один сигнал. Усилитель 102 имеет конфигурацию без резервирования и представляет собой МРА, включающие в себя четыре усилителя 102а, 102b, 102с и 102d для усиления соответствующих четырех сигналов. Четыре выхода делителя 101 и соответствующие входы четырех усилителей 102a-102d непосредственно соединены друг с другом на взаимно однозначной основе. Подобное применимо к соединению между соответствующими выходами четырех усилителей и четырех входов сумматора 103.

В отличие от этого, как проиллюстрировано на фиг. 2, усилитель 1 сигналов согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя резервный усилитель 2 вместо усилителя 102. Резервный усилитель 2 включает в себя входной переключатель 3, пять усилителей 4а, 4b, 4c, 4d и 4е и выходной переключатель 5. Каждый из пяти усилителей 4а, 4b, 4c, 4d и 4е имеет одинаковый сигнальный тракт от входа до своего выхода. Аналогично усилителю 102, резервный усилитель 2 представляет собой МРА, который усиливает четыре сигнала, но отличается от усилителя 102 тем, что резервный усилитель 2 имеет конфигурацию с резервированием, включающую в себя пять усилителей, полученных путем добавления одного запасного усилителя к четырем активным усилителям. Для того, чтобы предотвратить нарушение функционирования и ухудшение технических характеристик даже в том случае, когда из строя выходит один усилитель, один резервный усилитель устанавливается таким образом, чтобы для использования выбирались произвольным образом четыре усилителя, в общем, из пяти усилителей. Эта конфигурация с резервированием называется резервирование 4/5, так как из пяти усилителей выбирают четыре усилителя.

Как будет описано позже, когда любой из активных усилителей выходит из строя, состояния соединений во входном переключателе 3 и выходном переключателе 5 изменяются с тем, чтобы устранить вышедший из строя активный усилитель из сигнального тракта и добавить запасной усилитель в сигнальный тракт. Однако в это же время состояния соединений изменяются не просто для того, чтобы заменить вышедший из строя активный усилитель на запасной усилитель. Сигнальные тракты, проходящие через активные усилители, не вышедшие из строя, изменяются также одновременно.

Входной переключатель 3 включает в себя семь волноводных переключателей, каждый из которых представляет собой двухполюсной переключатель на два направления (DPDT), который называется С-переключателем. Аналогично, выходной переключатель 5 также включает в себя семь волноводных переключателей, каждый из которых представляет собой переключатель DPDT, который называется С-переключателем. То есть переключатели для достижения резервирования 4/5 состоят из семи волноводных переключателей на входной стороне и семи волноводных переключателей на выходной стороне, то есть, в общем, четырнадцати волноводных переключателей.

Режимы работы С-переключателей описаны со ссылкой на фиг. 3. С-переключатель включает в себя четыре порта: порт 1, порт 2, порт 3 и порт 4 и два волновода для соединения двух портов друг с другом. С-переключатель имеет два режима, то есть Режим 1 и Режим 2, которые отличаются комбинацией портов, соединяемых с помощью волноводов. Каждый из двух волноводов имеет одинаковую длину. Каждый из С-переключателей, образующих входной переключатель 3 и выходной переключатель 5, имеет одинаковую спецификацию и, следовательно, каждый из всех двадцати восьми волноводов, включенных в четырнадцать волноводных переключателей, имеет одинаковую длину. В Режиме 1 один волновод соединяет порт 1 и порт 2 друг с другом, и другой волновод соединяет порт 3 и порт 4 друг с другом. В Режиме 2 один волновод соединяет порт 1 и порт 4 друг с другом, и другой волновод соединяет порт 2 и порт 3 друг с другом.

Как иллюстрировано на фиг. 4, входной переключатель 3 имеет структуру, в которой порт 1 и порт 3 семи С-переключателей 3а-3g расположены рядом друг с другом и соединены друг с другом таким образом, чтобы переключатели 3а-3g были линейно соединены друг с другом. В этом случае каждый из сигнальных трактов между С-переключателями 3а и 3b, между С-переключателями 3b и 3с, между С-переключателями 3с и 3d, между С-переключателями 3d и 3е, между С-переключателями 3е и 3f и между С-переключателями 3f и 3g устанавливается таким образом, чтобы иметь одинаковую длину. Порт 3 С-переключателя 3а на верхнем конечном участке фиг. 4 и порт 1 С-переключателя 3g на его нижнем конечном участке соединены с входами усилителей 4а и 4е, соответственно. Порт 4 С-переключателей 3b, 3d и 3f соединен с входами усилителей 4b, 4с и 4d, соответственно. В этом случае, каждый из трех сигнальных трактов между С-переключателем 3b и усилителем 4b, между С-переключателем 3d и усилителем 4с, между С-переключателем 3f и усилителем 4d имеет одинаковую длину тракта. Каждый порт 2 С-переключателей 3а, 3с, 3е и 3g соединен с одним выходом делителя 101. В этом случае, каждый из сигнальных трактов между С-переключателями 3а, 3с, 3е и 3g и выходами делителя 101, соответственно, имеет одинаковую длину тракта. Порт 4 С-переключателей 3а, 3с, 3е и 3g и порт 2 С-переключателей 3b, 3d и 3f заземлены. Входной переключатель 3 включает в себя два С-переключателя 3с и 3е, которые соединены с любым из выходов делителя 101, но не соединены с усилителем, три С-переключателя 3b, 3d и 3f, которые не соединены с выходом делителя 101, но соединены с любым из входов усилителей и два С-переключателей 3а и 3g, которые соединены как с делителем 101, так и с усилителями.

Как иллюстрировано на фиг. 4, аналогично выходной переключатель имеет структуру, в которой порт 1 и порт 3 семи С-переключателей 5а-5g, расположенных рядом друг с другом, соединены друг с другом таким образом, чтобы С-переключатели 5а-5g были линейно соединены друг с другом. В этом случае, каждый из сигнальных трактов между С-переключателями 5а и 5b, между С-переключателями 5b и 5с, между С-переключателями 5с и 5d, между С-переключателями 5d и 5е, между С-переключателями 5e и 5f и между С-переключателями 5f и 5g устанавливается таким образом, чтобы иметь одинаковую длину. Порт 3 С-переключателя 5а, показанный на фиг.4 на верхнем конечном участке, и порт 1 С-переключателя 5g, показанный на фиг. 4 на нижнем конечном участке, соединены с выходами усилителей 4а и 4e, соответственно. Порт 4 С-переключателей 5b, 5d и 5f соединен с выходами усилителей 4b, 4с, на 4d, соответственно. В этом случае каждый из трех сигнальных трактов между С-переключателем 5b и усилителем 4b, между С-переключателем 5d и усилителем 4с и между С-переключателем 5f и усилителем 4d имеет одинаковую длину тракта. Порт 4 каждого из С-переключателей 5а, 5с, 5е и 5g соединен с входами сумматора 103, соответственно. В этом случае каждый из сигнальных трактов между С-переключателями 5а, 5с, 5е, 5g и входами сумматора 103, соответственно, имеет одинаковую длину тракта. Порт 2 С-переключателей 5а, 5с, 5е и 5g и порт 4 С-переключателей 5b, 5d и 5f заземлены. Выходной переключатель 5 включает в себя два С-переключателя 5c и 5e, которые соединены с любым из входов сумматора 103, но не соединены с усилителем, три С-переключателя 5b, 5d, и 5f, которые не соединены с входом сумматора 103, но соединены с любым из входов усилителей, и два С-переключателя 5а и 5g, которые соединены с сумматорами 103 и усилителями. Следует отметить, что на фиг. 4 во всех С-переключателях входного переключателя 3 и выходного переключателя 5, аналогично фиг. 3, порт 1, порт 2, порт 3 и порт 4 размещаются на фигуре, соответственно, в направлении на 6 часов, в направлении на 9 часов, в направлении на 12 часов и в направлении на 3 часа.

Ниже рассмотрены сигнальные тракты от выхода делителя 101 через любой из усилителей 4b, 4с и 4d до входа сумматора 103. Далее следует понимать, что независимо от того, какой усилитель используется, путем определения соответствующим образом состояний соединений входного переключателя 3 и выходного переключателя 5 в качестве сигнальных трактов можно определить сигнальные тракты, проходящие через два С-переключателя входного переключателя 3 и два С-переключателя выходного переключателя 5.

Сигнальные тракты включают в себя следующие тракты (1)-(11): (1) тракт от выхода делителя 101 до порта 2 С-переключателя 3w (где w представляет собой любое одно из а, с, е и g) входного переключателя 3; (2) волноводный соединительный порт 2 до порта 1 или порта 3 С-переключателя 3w; (3) тракт от С-переключателя 3w до соседнего С-переключателя 3х (где х представляет собой любое одно из 3b, 3d и 3f); (4) волноводный соединительный порт 1 или порт 3 до порта 4 С-переключателя 3х; (5) тракт от C-переключателя 3x до входа усилителя; (6) тракт внутри усилителя; (7) тракт от усилителя до порта 2 С-переключателя 5y (где у представляет собой любое одно из b, d и e) выходного переключателя 5; (8) волноводный соединительный порт 2 до порта 1 или порта 3 С-переключателя 5y; (9) тракт от C-переключателя 5y до соседнего С-переключателя 5z (где z представляет собой любое одно из а, с, е и g); (10) волноводный соединительный порт 1 или порт 3 до порта 4 С-переключателя 5z; и (11) тракт от C-переключателя 5z до входа сумматора 103. Каждый из соответствующих трактов (1)-(11) имеет постоянную длину при любой комбинации из двух С-переключателей входного переключателя (3), усилителя и двух С-переключателей выходного переключателя 5 для дальнейшего пропускания.

С другой стороны, рассматривается сигнальный тракт от выхода делителя 101 через любой один из усилителей 4а и 4е до входа сумматора 103, который является одним из следующего: тракт, проходящий через С-переключатель 3а, усилитель 4а и С-переключатель 5а, или тракт, проходящий через С-переключатель 3g, усилитель 4е и С-переключатель 5g. По сравнению с вышеупомянутыми трактами, проходящими через любой из усилителей 4b, 4c и 4d, тракт проходит только один С-переключатель внутри каждого из входного переключателя 3 и выходного переключателя 5. Поэтому число С-переключателей, через который проходит весь тракт уменьшается до двух, и тракт сокращается на длину, соответствующую двух волноводам. Кроме того, отсутствует тракт, соединяющий С-переключатели друг с другом, и, следовательно, тракт сокращается на эту длину. Уменьшенная длина компенсируется трактом от порта 4 С-переключателя 3а до усилителя 4а и трактом от усилителя 4а до порта 2 С-переключателя 5а. Таким образом, длину тракта, проходящего через усилитель 4а, можно установить равной длине вышеупомянутого тракта, проходящего через любой из усилителей 4b, 4c и 4d. То же самое применимо к длине тракта, проходящего через усилитель 4е.

Фиг. 5 иллюстрирует все взаимосвязи соединений, включающие в себя взаимосвязи соединений среди отдельных С-переключателей и отдельных усилителей в усилителе 1 сигналов. В усилителе 1 сигналов, С-переключатели, то есть группы волноводных переключателей вставляются выше по ходу и ниже по ходу от усилителей, имеющих конфигурацию с резервированием, тем самым получая конфигурацию с резервированием 4/5 усилителей.

Резервный усилитель 2 представляет собой 4-портовый МРА. С входной стороны резервного усилителя 2, четыре сигнала, полученные путем деления сигнала, который вводится в делитель 101, на четыре, вводятся в четыре из пяти усилителей 4а-4е через входной переключатель 3. С другой стороны, на выходной стороне резервного усилителя 2, выходные сигналы четырех из пяти усилителей 4а-4е, в которые были введены сигналы, выводятся в виде четырех сигналов в сумматор 103 через выходной переключатель 5, и сумматор 103 суммирует четыре сигнала для вывода одного суммарного сигнала.

Как описано выше, в усилителе 1 сигналов состояния соединений во входном переключателе 3 и выходном переключателе 5 определяются, соответственно, таким образом, чтобы сигнальный тракт от делителя 101 через любой из усилителей до сумматора 103 можно было соединить таким образом, чтобы каждый тракт, проходящий соответствующий усилитель, имел одинаковую длину тракта. Другими словами, резервный усилитель можно выбрать без изменения амплитуды и фазы сигнала.

Следует отметить, что все, что выше по ходу (входная сторона) от входного переключателя 3, и все, что ниже по ходу (выходная сторона) от выходного переключателя 5, полностью совпадает с традиционным 4-портовым МРА.

Далее, со ссылкой на фиг. 6-10, приводится описание переключения состояний соединений во входном переключателе 3 и выходном переключателе 5 усилителя 1 сигналов. Предполагается, что усилитель 4с выбран в качестве запасного усилителя, и оставшиеся усилители 4а, 4b, 4d и 4e выбраны в качестве активных усилителей.

Сначала предполагается, что все активные усилители работают нормально, и запасной усилитель находится в режиме ожидания. Фиг. 6 иллюстрирует состояния соединений в этот момент времени. В этот момент времени между выходом делителя 101 и входом сумматора 103 устанавливаются следующие четыре сигнальных тракта R1-R4.

Во входном переключателе 3, С-переключатели 3а-3с находятся в Режиме 2, и С-переключатели 3d-3g находятся в Режиме 1. В выходном переключателе 5, С-переключатели 5а-5с находятся в Режиме 1, и С-переключатели 5d-5g находятся в Режиме 2. В результате, в качестве тракта R1 устанавливается тракт, проходящий через С-переключатель 3а, усилитель 4а и С-переключатель 5а. В качестве тракта R2 устанавливается тракт, проходящий через С-переключатель 3с, С-переключатель 3b, усилитель 4b, С-переключатель 5b и С-переключатель 5c. В качестве тракта R3 устанавливается тракт, проходящий через С-переключатель 3е, С-переключатель 3f, усилитель 4d, С-переключатель 5f и С-переключатель 5e. В качестве тракта R4 устанавливается тракт, проходящий через С-переключатель 3g, усилитель 4e и С-переключатель 5g.

Каждый из трактов R1 и R4 представляет собой тракт, проходящий через усилитель и один С-переключатель в каждом из входного переключателя 3 и выходного переключателя 5. Каждый из трактов R2 и R3 представляет собой тракт, проходящий через один усилитель и два С-переключателя в каждом из входного переключателя 3 и выходного переключателя 5. Как описано выше, каждый из трактов R1-R4 имеет одинаковую длину пути.

Усилитель 4с представляет собой запасной усилитель, и, следовательно, в этом случае тракт не устанавливается между делителем 101 и сумматором 103 через усилитель 4с. Вход и выход запасного резервного усилителя 4с замыкается через входной переключатель 3 и выходной переключатель 5. Вход усилителя 4с заземляется через С-переключатель 3d и С-переключатель 3с. Аналогичным образом, выход усилителя 4с заземляется через С-переключатель 5d и С-переключатель 5с.

Далее предполагается, что по некоторым причинам отключается один из активных усилителей. В этот момент времени активируется запасной резервный усилитель 4с, и изменяются состояния соединений входного переключателя 3 и выходного переключателя 5. Таким образом, изменяется конфигурация четырех усилителей, соединяющих вместе делитель 101 и сумматор 103.

При возникновении проблемы в усилителе в некотором тракте, состояния соединений входного переключателя 3 и выходного переключателя 5 изменяются таким образом, чтобы тракт проходил через усилитель, который размещается рядом на стороне запасного усилителя 4с, если смотреть со стороны усилителя, вышедшего из строя. Когда усилитель в измененном тракте не является запасным усилителем 4с, а является активным усилителем, и фактически другой тракт проходит через усилитель аналогично вышеупомянутому тракту, состояния соединений входного переключателя 3 и выходного переключателя 5 изменяются таким образом, чтобы тракт проходил через усилитель, размещенный рядом на стороне запасного усилителя 4с, если смотреть со стороны усилителя, через который фактически проходит тракт. В дальнейшем, при последовательном повторении этой операции до тех пор, пока окончательно не установится тракт, проходящий через запасной усилитель 4с, устанавливаются четыре тракта, проходящие через четыре усилителя, в общем, другие, чем вышедший из строя активный усилитель, то есть три активных усилителя и запасной усилитель.

Следует отметить, что в усилителе 1 сигналов, запасной резервный усилитель активируется в соответствии с возникновением проблемы в активном усилителе, и входной переключатель и выходной переключатель переключаются во взаимодействии друг с другом для изменения сигнального тракта. Для того, чтобы автоматически выполнить эту операцию предпочтительно, чтобы усилитель 1 сигналов дополнительно включал в себя устройство обработки (не показано) для контроля и управления режимами работы усилителей 4а-4е и управления режимами работы входного переключателя 3 и выходного переключателя 5. Когда это устройство обработки обнаруживает возникновение проблемы в любом из активных усилителей, устройство обработки останавливает работу усилителя и активирует запасной усилитель. Кроме того, С-переключатели 3а-3g и 5а-5g переключаются в соответствии с наличием проблемы в усилителе, тем самым изменяя состояние соединений между делителем 101 и сумматором 103.

Далее описана работа, которая, выполняется тогда, когда усилитель 1 сигналов находится в состоянии соединений (фиг. 6) и в усилителе 4а возникает проблема. В это время активируется усилитель 4с в качестве запасного усилителя, каждый из С-переключателей 3а и 3b переключается из Режима 2 в Режим 1, и каждый из С-переключателей 5а и 5b переключается из Режима 1 в Режим 2. Таким образом, усилитель, через который проходит тракт R1, меняется с усилителя 4а на усилитель 4b. Кроме того, С-переключатель 3с переключается из Режима 2 в Режим 1, и С-переключатель 5с переключается из Режима 1 в Режим 2. Таким образом, усилитель, через который проходит тракт R2, меняется с усилителя 4b на усилитель 4с. Фиг. 7 иллюстрирует состояние соединений после изменения.

При этом переключении тракт R1 изменяется с тракта, проходящего через один усилитель и один С-переключатель в каждом из входного переключателя 3 и выходного переключателя 5, на тракт, проходящий через один усилитель и два С-переключателя в каждом из входного переключателя 3 и выходного переключателя 5, но факт того, что каждый из трактов R1-R4 имеет одинаковую длину тракта, остается без изменений.

Далее приводится описание работы, которая выполняется в случае, когда усилитель 1 сигналов находится в состоянии соединений (фиг. 6) и в усилителе 4b возникает проблема. В это время активируется усилитель 4с в качестве запасного усилителя, С-переключатель 3с переключается из Режима 2 в Режим 1, и С-переключатель 5с переключается из Режима 1 в Режим 2. Таким образом, усилитель, через который проходит тракт R2, меняется с усилителя 4b на усилитель 4с. Фиг. 8 иллюстрирует состояние соединений после этого изменения.

С помощью этого переключения тракт R2 проходит через С-переключатель 3d, усилитель 4с и С-переключатель 5d, а не проходит через С-переключатель 3b, усилитель 4b и С-переключатель 5b, но факт того, что тракт R2 представляет собой тракт, проходящий через один усилитель и два С-переключателя в каждом из входного переключателя 3 и выходного переключателя 5, не изменяется, и также факт того, что каждый из трактов R1-R4 имеет одинаковую длину тракта, не изменяется.

Далее приводится описание работы, которая выполняется в случае, когда усилитель 1 сигналов находится в состоянии соединений (фиг. 6), и в усилителе 4d возникает проблема. Усилитель 4с в качестве запасного усилителя активируется, каждый из С-переключателей 3d и 3е переключается из Режима 1 в Режим 2, и каждый из С-переключателей 5d и 5е переключается из Режима 2 в Режим 1. Таким образом, усилитель, через который проходит тракт R3, меняется с усилителя 4d на усилитель 4с. Фиг. 9 иллюстрирует состояние соединений после этого изменения.

Далее приводится описание, которая выполняется в случае, когда усилитель 1 сигналов находится в состоянии соединений (фиг. 6), и в усилителе 4е возникает проблема. Усилитель 4с в качестве запасного усилителя активируется, каждый из С-переключателей 3d и 3g переключается из Режима 1 в Режим 2, и каждый из С-переключателей 5d и 5g переключается из Режима 2 в Режим 1. Таким образом, усилитель, через который проходит тракт R3, меняется с усилителя 4d на усилитель 4с, и усилитель, через который проходит тракт R4 меняется с усилителя 4е на усилитель 4d. Фиг. 10 иллюстрирует состояние соединений после этого изменения.

Как описано выше, даже в том случае, когда проблема возникает в произвольном одном из четырех активных усилителей, путем изменения состояний соединений входного переключателя 3 и выходного переключателя 5, функцию усиления входных четырех сигналов можно поддерживать, используя четыре усилителя, в общем, за исключением активного усилителя, имеющего проблему, то есть три активных усилителя и запасной усилитель. Хотя С-переключатель и усилитель, через который проходит каждый тракт, изменяются за счет изменения состояний соединений, длина тракта не изменяется и каждый из четырех трактов имеет одинаковую длину тракта. Поэтому каждый сигнал, выводимый из соответствующих трактов, может иметь одинаковую амплитуду и фазу.

Вышеупомянутая операция переключения описана при условии, что усилитель 4с представляет собой запасной усилитель, но и другой усилитель может представлять собой запасной усилитель. Можно легко понять, что независимо от того, какой усилитель представляет собой запасной усилитель, путем соответствующего изменения состояний соединений входного переключателя 3 и выходного переключателя 5, можно установить такой тракт, у которого длина тракта не изменяется перед и после изменения состояний соединений.

В принципе, число усилителей, которые должны быть установлены в МРА, представляет собой степень числа 2. Число устанавливаемых усилителей равно 2, 4, 8, 16, …. Резервный усилитель 2 имеет конфигурацию, в которой один запасной усилитель добавляется в качестве запасного резервирования к МРА, имеющему четыре усилителя, которые установлены в нем. Однако можно также выполнить резервный усилитель, в котором длина тракта не будет изменяться даже после резервного переключения путем добавления одного запасного усилителя аналогичным образом к резервному усилителю 2 даже в случае МРА, в котором число усилителей, установленных на нем равно 2, 4, 8, 16, …. Число С-переключателей, необходимых для МРА, имеющего такую конфигурацию с резервированием, получается следующим образом.

Резервный усилитель, включающий в себя n усилителей (n-натуральное число), которые включают в себя один запасной усилитель и которые имеют конфигурацию и действие, аналогичные резервному усилителю 2, включает в себя 3 типа С-переключателей. Сначала, рассматривая входной переключатель, три типа С-переключателей включают в себя два первых С-переключателя (С-переключатели 3а и 3g), расположенные на обоих концах усилителей, расположенных параллельно и непосредственно соединенных одновременно и с усилителем и с делителем (n-2) вторых С-переключателей (С-переключателей 3b, 3d и 3f), непосредственно соединенные с усилителями, которые отличаются от усилителей на обоих концах, и (n-3) третьих С-переключателей (С-переключателей 3с и 3е), которых на один меньше, чем вторых переключателей, размещенных между двумя вторыми переключателями и непосредственно соединенных с делителем. То же самое применимо также к выходному переключателю. Количество С-переключателей, необходимых для усилителя сигналов данного варианта осуществления, который включает в себя n усилителей, равняется (2+n-2+n-3)×2=4n-6.

Как описано выше, даже в том случае, когда предусмотрено n усилителей, если проблема возникает в усилителе определенного тракта, состояния соединений входного переключателя и выходного переключателя изменяются таким образом, чтобы тракт проходил через усилители, расположенный рядом на стороне запасного усилителя, если смотреть со стороны вышедшего из строя усилителя. Когда усилитель в измененном тракте не является запасным усилителем, и другой тракт фактически проходит через усилитель, аналогично приведенному выше описанию, состояния соединений входного переключателя и выходного переключателя изменяются таким образом, чтобы путь также проходил через усилитель на стороне запасного усилителя. В дальнейшем эта операция последовательно повторяется до тех пор, пока тракт не пройдет через запасной усилитель. При этом даже в резервном усилителе, включающем в себя n усилителей, можно получить эффекты, аналогичные вышеупомянутому резервному усилителю 2.

Резервный усилитель 10 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения описан со ссылкой на фиг. 11. Резервный усилитель 10 функционирует как МРА для усиления четырех сигналов аналогично вышеупомянутому резервному усилителю 2. Хотя резервный усилитель 2 включает в себя один запасной усилитель для того, чтобы решать проблему одного активного усилителя, резервный усилитель 10 включает в себя два запасных усилителя для того, чтобы решать проблемы вплоть до двух активных усилителей. На фиг. 2 и 5 резервный усилитель 10 выполнен с возможностью соединения с делителем 101 и сумматором 103 вместо резервного усилителя 2.

Резервный усилитель 10 включает в себя входной переключатель 11, шесть усилителей 12а-12f и выходной переключатель 13. Все длины внутренних трактов от входов до выходов соответствующих усилителей равны друг другу.

Входной переключатель 11 представляет собой матричный переключатель, включающий в себя четыре волноводных переключателя. Волноводный переключатель резервного усилителя 2 представляет собой С-переключатель, но каждый из волноводных переключателей 12а-12f входного переключателя 11 представляет собой R-переключатель, имеющий четыре режима.

Со ссылкой на фиг. 12 дополнительно описаны волноводные переключатели 12а-12f. Каждый из волноводных переключателей 12а-12f (которые также называются как R-переключатели 12а-12f) включает в себя четыре порта порт 1, порт 2, порт 3 и порт 4 и три волновода для соединения вместе двух портов, которые расположены рядом или напротив друг друга. Порт 1 - порт 4 размещаются один за другим в направлении 6 часов, в направлении 9 часов, в направлении 12 часов и в направлении 3 часа. В Режиме 1 соединение устанавливается только между портом 1 и портом 3. В Режиме 2 соединение устанавливается между портом 1 и портом 2 и между портом 3 и портом 4. В Режиме 3 соединение устанавливается между портом 1 и портом 4 и между портом 2 и портом 3. В Режиме 4 соединение устанавливается только между портом 2 и портом 4.

Каждый из трех волноводов каждого из R-переключателей 11а-11d и 13а-13d имеет одинаковую длину. Эта длина тракта обозначена L1. Как описано выше, каждые внутренние тракты соответствующих усилителей 12а-12f имеют одинаковую длину. Эта длина тракта обозначена L2. Каждый из трактов от входов делителя 101 до порта 2 соответствующих R-переключателей 11а-11d имеют одинаковую длину. Эта длина тракта обозначена L3. Во входном переключателе 11 тракты, обеспечивающие соединение между соседними R-переключателями, т.е. тракты между R-переключателями 11a-11b, между 11b-11с и между 11с-11d, все по отдельности имеют одинаковую дину. Эта длина тракта обозначена L4. Тракты между портом 4 R-переключателей 11а-11d и соответствующими входами усилителей 12b-12е имеют, каждый по отдельности, одинаковую длину. Эта длина тракта обозначена L5. Тракт между портом 3 R-переключателя 11а и входом усилителя 12а и тракт между портом 1 R-переключателя 11d и входом усилителя 12f имеют, каждый по отдельности, длину, равную L1+L4+L5. Тракты между соответствующими выходами усилителей 12b-12е и портом 2 R-переключателей 13а-13d имеют, каждый по отдельности, одинаковую длину. Эта длина тракта обозначена L6. В выходном переключателе 13 тракты, обеспечивающие соединение между соседними R-переключателями, то есть тракты между R-переключателями 13a-13b, между 13b-13с и между 13с-13d имеют, каждый по отдельности, одинаковую длину. Эта длина тракта обозначена L7. Тракт между выходом усилителя 12а и портом 3 R-переключателя 13а и тракт между выходом усилителя 12f и портом 1 R-переключателя 13d имеют, каждый по отдельности, длину L1+L6+L7. Тракты от порта 4 соответствующих R-переключателей 13a-3d до входов сумматора 103 имеют, каждый по отдельности, одинаковую длину. Эта длина тракта обозначена L8.

Далее приводится описание работы резервного усилителя 10. Четыре усилителя 12b-12e выполнены как активные усилителя, и два усилителя 12а и 12f выполнены как запасные усилители. Когда все активные усилители работают нормально, как иллюстрировано на фиг. 11, все R-переключатели 11а-11d и 13а-13d находятся в Режиме 1. В данном варианте осуществления, несмотря на усилитель, через который тракт проходит по середине, тракт от выхода делителя 101 до входа сумматора 103 называется следующем образом в соответствии с портами R-переключателей как вход и выход резервного усилителя 10. То есть тракт, имеющий вход от порта 2 R-переключателя 11а и выход от порта 4 R-переключателя 13, называется трактом R1, тракт, имеющий вход от порта 2 R-переключателя 11b и выход от порта 4 R-переключателя 13b, называется трактом R2, тракт, имеющий вход от порта 2 R-переключателя 11с и выход от порта 4 R-переключателя 13с, называется трактом R3, и тракт, имеющий вход от порта 2 R-переключателя 11d и выход от порта 4 R-переключателя 13d, называется трактом R4.

Теперь предположим, что проблема возникла, по меньшей мере, в одном усилителе 12b и 12c. Проблема может возникнуть в одном из усилителей 12c и 12b или в обоих усилителях. В это время, как иллюстрировано на фиг. 13, R-переключатели 11a-11d и 13а-13d переключаются. То есть для того, чтобы заменить усилитель, через который проходит тракт R1 с усилителя 12b на усилитель 12а, R-переключатель 11а переключается в Режим 3, и R-переключателя 13а переключается в Режим 2. Для того, чтобы заменить усилитель, через который проходит тракт R2 с усилителя 12c на усилитель 12d, каждый из R-переключателей 11b и 11с переключается в Режим 2, и каждый из R-переключателей 13b и 13с переключается в Режим 3. Кроме того, чтобы заменить усилитель, через который проходит тракт R3, с усилителя 12d на усилитель 12е и заменить усилитель, через который проходит тракт R4 с усилителя 12е на усилитель 12f, R-переключатель 11d переключается в Режим 2, и R-переключатель 13d переключается в Режим 3. В это время, усилители 12b и 12с отделены от трактов R1-R4.

С другой стороны, предположим теперь, что проблема возникла, по меньшей мере, в одном из усилителей 12с и 12d. Аналогично вышеупомянутому случаю, проблема может возникнуть в одном из усилителей 12с и 12d или в обоих усилителях. В это время, как иллюстрировано на фиг. 14, R-переключатели 11a-11d и 13а-13d переключаются. То есть, чтобы заменить усилитель, через который проходит тракт R1 с усилителя 12b на усилитель 12а, R-переключатель 11а переключается в Режим 3, и R-переключатель 13а переключается в Режим 2. Для того, чтобы заменить усилитель, через который проходит тракт R2 с усилителя 12c на усилитель 12b, этот R-переключатель 11b переключается в Режим 3, и R-переключатель 13b переключается в Режим 2. Для того, чтобы заменить усилитель, через который проходит тракт R3 с усилителя 12d на усилитель 12е, и заменить усилитель, через который проходит тракт R4 с усилителя 12е на усилитель 12f, R-переключатель 11d переключается в Режим 2, и R-переключатель 13d переключается в Режим 3. В это время усилители 12c и 12d отделяются от трактов R1-R4.

Описание работы при возникновении проблемы, по меньшей мере, в одном из усилителей 12d и 12е, опущено, так как резервный усилитель 10 является вертикально симметричным, и, следовательно, можно сделать заключение относительно работы на основе фиг. 13 и соответствующего описания.

Перед переключением каждый из трактов R1-R4 имеет длину, равную L3+L1+L5+L2+L6+L1+L8=2L1+L2+L3+L5+L6+L8. В это время каждый из трактов R1-R4 представляет собой линейный тракт, проходящий через два переключателя и один усилитель. Таким образом, можно легко понять из фиг. 11, что каждый из трактов имеет одинаковую длину.

С другой стороны каждый из трактов R1-R4 после переключения представляет собой обходной тракт, который проходит не через усилитель, соединенный по прямой линии, между соответствующими R-переключателями входного переключателя 11 и выходного переключателя 13, а усилитель, размещенный рядом с усилителем, и включает в себя два типа тракта: тракт, проходящий через два R-переключателя, и тракт, проходящий через четыре R-переключателя. Например, в состоянии соединений (фиг. 13) тракт R1 проходит через два R-переключателя 11a и 13а, а тракт R2 проходит через четыре R-переключателя 11b, 11с, 13b и 13с.

Как описано выше, существует два типа трактов, проходящих через различное количество R-переключателей, но в тракте, проходящем через два R-переключателя, длина тракта, обеспечивающая соединение между R-переключателем и усилителем определяется соответствующим образом для того, чтобы иметь одинаковую длину тракта, как и тракт, проходящий через четыре R-переключателя. Например, в состоянии соединений (фиг. 13), когда длины трактов от делителя 101 до сумматора 103 увеличиваются на порядок, длина тракта R1 равна L3+L1+(L1+L4+L5)+L2+(L1+L6+L7)+L1+L8=4L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8. Длина тракта R2 получается аналогичным образом и имеет вид L3+L1+L4+L1+L5+L2+L6+L1+L7+L1+L8=4L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8.Поэтому каждый из трактов R1 и R2 после переключения имеет одинаковую длину тракта. То же самое применимо также и к трактам R3 и R4.

Следует отметить, что когда длину тракта перед переключением сравнивают с длиной тракта после переключения, как описано выше, каждая длина трактов R1-R4 перед переключением имеет вид 2L1+L2+L3+L5+L6+L8, тогда как каждая длина трактов R1-R4 после переключения имеет вид 4L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8, и длина после переключения больше на 2L1+L4+L7. С другой стороны в первом варианте осуществления длина тракта не изменяется перед и после переключения от четырех трактов, проходящих только через активные усилители до четырех трактов, включающих в себя запасной усилитель.

В данном варианте осуществления усилители размещаются линейным образом, и усилители, которые размещаются на концах, устанавливаются как запасные усилители. Когда в каком-либо из активных усилителей, размещенных между запасными усилителями, возникает проблема, устанавливается такой обходной тракт, который избегает двух соседних усилителей, включающих в себя вышедший из строя активный усилитель. Поэтому, хотя существуют ограничения на два соседних усилителя, можно выполнить резервирование, которое может решить проблемы вплоть до двух активных усилителей. Данный вариант осуществления представляет собой конфигурацию с резервированием, включающую в себя четыре активных усилителя и два запасных усилителя, но можно достигнуть более общей конфигурации с резервированием, включающей в себя n (где n - натуральное число, равное 3 или более) активных усилителей и два запасных усилителя, тем самым получая резервный усилитель, который может решать проблемы вплоть до двух соседних активных усилителей. Поэтому данный вариант осуществления применим также к МРА, в котором число усилителей, которые должны быть установлены, представляет собой, по существу, степень числа 2, то есть 8, 16, ….

Настоящее изобретение было описано посредством вариантов осуществления, приведенных выше, но настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления. Часть или все вышеупомянутые варианты осуществления можно описать посредством следующих дополнительных аспектов, но настоящее изобретение не ограничивается следующими дополнительными аспектами.

(ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ 1)

Резервный усилитель, включающий в себя:

первый переключатель, включающий в себя входы P1, P2,..., и Pm и выходы Q1, Q2,..., и Qn, где m и n - натуральные числа, удовлетворяющие условию m<n, причем первый переключатель выполнен с возможностью переключения соединения на взаимно однозначной основе m входов P1, P2,..., и Pm на m из n выходов Q1, Q2,..., и Qn;

второй переключатель, включающий в себя входы R1, R2,..., и Rn и выходы S1, S2,..., и Sm, причем второй переключатель выполнен с возможностью переключения соединения на взаимно однозначной основе m из n входов R1, R2,..., и Rn на m выходов S1, S2,..., и Sm; и

n одинаковых усилителей А1, А2,..., и An, соединенных на взаимно однозначной основе между n выходами Q1, Q2,..., и Qn первого переключателя и n входами R1, R2,..., и Rn второго переключателя,

в котором сигнальные тракты L1, L2,..., и Lm выполнены в соответствии с состоянием соединений между входом и выходом каждого из первого переключателя и второго переключателя, причем сигнальные тракты L1, L2,..., и Lm соединяют вход Р1 и выход S1, вход Р2 и выход S2,..., и вход Pm и выход Sm, соответственно, через любой один из n одинаковых усилителей А1, А2,..., и An, и

в котором состояние соединений имеет, по меньшей мере, два типа, в которых, каждый из сигнальных трактов L1, L2,..., и Lm имеет одинаковую длину.

(ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ 2)

Резервный усилитель по дополнительному аспекту 1, в котором каждый из первого переключателя и второго переключателя включает в себя множество волноводных переключателей, соединенных друг с другом.

(ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ 3)

Резервный усилитель по дополнительному аспекту 2, в котором каждый из множества волноводных переключателей включает в себя четыре порта и два волновода с возможностью соединения двух из четырех портов друг с другом.

(ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ 4)

Резервный усилитель по дополнительному аспекту 2, в котором каждый из множества волноводных переключателей включает в себя четыре порта и три волновода с возможностью соединения двух из четыре портов друг с другом.

(ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ 5)

Резервный усилитель по дополнительному аспекту 1, в котором первая длина сигнального тракта, которая представляет собой длину сигнального тракта в первой комбинации, в которой каждый из сигнальных трактов L1, L2,..., и Lm имеет одинаковую длину, равняется второй длине сигнального тракта, которая представляет собой длину сигнального тракта во второй комбинации, в которой каждый из сигнальных трактов L1, L2,..., и Lm имеет одинаковую длину.

(ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ 6)

Устройство для усиления сигналов, включающее в себя:

резервный усилитель по любому одному из дополнительных аспектов 1-5;

делитель для деления входного сигнала на m сигналов и ввода m разделенных сигналов во входы P1, P2,..., и Pm первого переключателя на взаимно однозначной основе; и

сумматор для вывода сигнала, полученного путем суммирования m сигналов, вводимых с выходов S1, S2,..., и Sm второго переключателя.

(ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ 7)

Способ переключения для резервного усилителя, включающего в себя этапы, на которых:

выводят m сигналов, которые одновременно вводятся в первый переключатель, из m выходов второго переключателя, где m и n - натуральные числа, удовлетворяющие условию m<n, причем m сигналов проходят через первую группу сигнальных трактов, включающую в себя m сигнальных трактов, каждый из которых имеет одинаковую первую длину тракта, и каждый из которых проходит через любой один из предопределенных m активных системных усилителей из n усилителей;

изменяют при возникновении проблемы, по меньшей мере, в одном из m активных системных усилителей состояние соединений между входом и выходом каждого из первого переключателя и второго переключателя, таким образом, чтобы сформировать вторую группу сигнальных трактов, включающую в себя m сигнальных трактов, каждый из которых имеет одинаковую вторую длину тракта и каждый проходит через любой один из активных системных усилителей без проблем из предопределенных m активных системных усилителей и предопределенных (n-m) резервных системных усилителей из n усилителей; и

выводят m сигналов, которые одновременно вводятся в первый переключатель, из соответствующих m выходов второго переключателя, причем m сигналов проходит через вторую группу сигнальных трактов.

(ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ 8)

Способ переключения для резервного усилителя согласно дополнительному аспекту 7, в котором каждый из первого переключателя и второго переключателя включают в себя множество волноводных переключателей, соединенных друг с другом.

(ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ 9)

Способ переключения для резервного усилителя согласно дополнительному аспекту 8, в котором каждый из множества волноводных переключателей включает в себя четыре порта и два волновода с возможностью соединения двух из четырех портов друг с другом.

(ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ 10)

Способ переключения для резервного усилителя согласно дополнительному аспекту 8, в котором каждый из множества волноводных переключателей включает в себя четыре порта и три волновода с возможностью соединения двух из четырех портов друг с другом.

(ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ 11)

Способ переключения для резервного усилителя согласно дополнительному аспекту 7, в котором первая длина сигнального тракта равна второй длине сигнального тракта.

(ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ АСПЕКТ 12)

Способ переключения для резервного усилителя по любому одному из дополнительных аспектов 7-11,

в котором m сигналов, которые одновременно вводятся в первый переключатель, включают в себя сигналы, полученные путем деления одного сигнала с помощью делителя, и

в котором m выходных сигналов второго переключателя суммируются в один сигнал с помощью сумматора.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1, 100 - усилитель сигналов

2,10 - резервный усилитель

3,11 - входной переключатель

3а-3g, 5а-5g - волноводный переключатель (С-переключатель)

4а-4e, 12а-12f - усилитель

5, 13 - выходной переключатель

11а-11d, 13а-13d - волноводный переключатель (R-переключатель)

101 - делитель

102 - сумматор

Настоящая заявка испрашивает приоритет японской патентной заявки № 2011-217346, поданной 30 сентября 2011г., включенной в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

Изобретение относится к области резервирования усилителей и может использоваться в многопортовом усилителе. Достигаемый технический результат - обеспечение взаимозаменяемости активного усилителя с запасным усилителем при получении одинаковой амплитуды и фазы выходных усилителей как перед, так и после переключения с активной системы на запасную систему. Резервный усилитель содержит: первый переключатель для соединения на взаимно однозначной основе входов P1-Pm с m выходами Q1-Qn, где m и n - натуральные числа, удовлетворяющие условию m<n; второй переключатель для соединения на взаимно однозначной основе m входов R1-Rn с m выходами S1-Sm; и усилители А1-An, соединенные на взаимно однозначной основе между выходами Q1-Qn и входами R1-Rn, а сигнальные тракты L1-Lm сформированы в соответствии с состоянием соединений между входом и выходом каждого из первого переключателя и второго переключателя, причем сигнальные тракты L1-Lm соединяют вход Р1 с выходом S1, вход Р2 с выходом S2, ..., вход Pm с выходом Sm, соответственно, через любой один из усилителей А1-An, состояние соединений имеет по меньшей мере два типа, в которых каждый из сигнальных трактов L1-Lm имеют одинаковую длину. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Резервный усилитель, содержащий:
первый переключатель для переключения соединения на взаимно однозначной основе m входов P1, P2, ..., Pm на m из n выходов Q1, Q2, ..., Qn, где m и n - натуральные числа, удовлетворяющие условию m<n;
второй переключатель для выполнения переключения соединения на взаимно однозначной основе m из n входов R1, R2, ..., Rn на m выходов S1, S2, ..., Sm; и
n одинаковых усилителей А1, А2, ..., An, соединенных на взаимно однозначной основе между n выходами Q1, Q2, ..., Qn первого переключателя и n входами R1, R2, ..., Rn второго переключателя,
причем сигнальные тракты L1, L2, ..., Lm сформированы в соответствии с состоянием соединений между входом и выходом каждого из первого переключателя и второго переключателя, причем сигнальные тракты L1, L2, ..., Lm соединяют вход Р1 и выход S1, вход Р2 и выход S2, ..., вход Pm и выход Sm, соответственно, через любой один из n одинаковых усилителей А1, А2, ..., An, и
причем состояние соединений имеет по меньшей мере два типа, в которых каждый из сигнальных трактов L1, L2, ..., Lm имеют одинаковую длину.

2. Резервный усилитель по п. 1, в котором каждый из первого переключателя и второго переключателя содержат множество волноводных переключателей, соединенных друг с другом.

3. Резервный усилитель по п. 2, в котором каждый из множества волноводных переключателей содержат четыре порта и два волновода с возможностью соединения двух из четырех портов друг с другом.

4. Резервный усилитель по п. 2, в котором каждый из множества волноводных переключателей содержат четыре порта и три волновода с возможностью соединения двух из четырех портов друг с другом.

5. Резервный усилитель по п. 1, в котором первая длина сигнального тракта, которая представляет собой длину сигнального тракта в первом состоянии соединений, в котором каждый из сигнальных трактов L1, L2, ..., Lm имеют одинаковую длину, равна второй длине сигнального тракта, которая представляет собой длину сигнального тракта во втором состоянии соединений, которое представляет собой состояние соединений, которое отличается от первого состояния соединений, и в котором каждый из сигнальных трактов L1, L2, ..., Lm имеют одинаковую длину.

6. Устройство для усиления сигналов, содержащее:
резервный усилитель по любому одному из пп. 1-5;
делитель для деления входного сигнала на m сигналов и ввода m разделенных сигналов на входы P1, P2, ..., Pm первого переключателя на взаимно однозначной основе; и
сумматор для вывода сигнала, полученного путем суммирования m сигналов, которые вводятся с выходов S1, S2, ..., Sm второго переключателя.

7. Способ переключения для резервного усилителя, содержащий этапы, на которых:
выводят m сигналов, которые одновременно вводятся в первый переключатель, с m выходов второго переключателя, где m и n - натуральные числа, удовлетворяющие условию m<n, причем m сигналов проходят через первую группу сигнальных трактов, включающую в себя m сигнальных трактов, каждый из которых имеют одинаковую первую длину тракта и каждый из которых проходят через любой один из предопределенных m активных системных усилителей из n усилителей;
изменяют при возникновении проблемы по меньшей мере в одном из m активных системных усилителей состояние соединений между входом и выходом каждого из первого переключателя и второго переключателя, таким образом образуя вторую группу сигнальных трактов, включающую в себя m сигнальных трактов, каждый из которых имеют одинаковую вторую длину тракта и каждый из которых проходят через любой один из активных системных усилителей без проблемы из предопределенных m активных системных усилителей и предопределенных (n-m) резервных системных усилителей из n усилителей; и
выводят m сигналов, которые одновременно вводятся в первый переключатель, из соответствующих m выходов второго переключателя, причем m сигналов проходят через вторую группу сигнальных трактов.

8. Способ переключения для резервного усилителя по п. 7, в котором каждый из первого переключателя и второго переключателя содержат множество волноводных переключателей, соединенных друг с другом.

9. Способ переключения для резервного усилителя по п. 7, в котором первая длина сигнального тракта равна второй длине сигнального тракта.

10. Способ переключения для резервного усилителя по любому одному из пп. 7-9,
в котором m сигналов, которые одновременно вводятся в первый переключатель, содержат сигналы, полученные путем деления одного сигнала с помощью делителя, и
причем m выходных сигналов второго переключателя суммируются в один сигнал с помощью сумматора.