Радиопередающая система Российский патент 2017 года по МПК G01S7/00 

Радиопередающая система относится к радиотехнике и может быть применена в радиолокационных системах, работающих в миллиметровых диапазонах.

Известна радиопередающая система, содержащая синтезатор частот, высоковольтный источник питания, модулятор, усилитель мощности, узел управления синхронизацией, вентиль, направленный ответвитель, вентиль высокого уровня мощности, переключатель антенна/эквивалент, эквивалент антенны, аттенюатор, детекторная секция, блок поиска оптимальной мощности и управления переключением антенна/эквивалент (Патент РФ на полезную модель №58224, МПК G01S 7/282, 2006 г.).

Известная радиопередающая система не обеспечивает защиту усилителя мощности и модулятора при искрениях и «пробоях» в усилителе мощности (электровакуумном приборе - ЭВП), приводящих к возникновению недопустимых амплитуд токов в модуляторе, которые приводят к отказу «зарядного ключа» модулятора, в результате которого в последнем образуется короткое замыкание и на вход усилителя мощности поступает постоянное высокое напряжение, что приводит к выходу из строя усилителя мощности, работающего в импульсном режиме.

Технический результат - повышение надежности работы системы.

Технический результат достигается тем, что известная радиопередающая система, содержащая синтезатор частот, высоковольтный источник питания, модулятор, усилитель мощности, выполненный, например, в виде усилительного клистрона, вентиль, направленный ответвитель, вентиль высокого уровня мощности, переключатель антенна/эквивалент, эквивалент антенны, аттенюатор, детекторную секцию и блок поиска оптимальной мощности и управления переключением антенна/эквивалент (БПОМ и УП), при этом синтезатор частот непосредственно соединен с вентилем и БПОМ и УП, вентиль последовательно соединен с усилителем мощности, вентилем высокого уровня мощности, направленным ответвителем, переключателем антенна/эквивалент и эквивалентом антенны, а через направленный ответвитель - с аттенюатором, детекторной секцией и БПОМ и УП, высоковольтный источник питания соединен с модулятором, соединенным с БПОМ и УП, входы высоковольтного источника питания, синтезатора и БПОМ и УП являются входами системы, а один из выходов переключателя антенна/эквивалент и один из выходов БПОМ и УП являются выходами системы, дополнительно снабжена датчиками токов катода и коллектора, а в высоковольтный источник питания и модулятор введены узлы управления и контроля, причем датчик тока катода соединен с усилителем мощности, модулятором и узлом управления и контроля модулятора, датчик тока коллектора соединен с усилителем мощности и узлом управления и контроля высоковольтного источника питания.

Заявляемая радиопередающая система обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Заявляемая радиопередающая система, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов она явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известна из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.

Сущность изобретения поясняется с помощью структурной схемы.

Радиопередающая система содержит синтезатор 1 частот, высоковольтный источник 2 питания, модулятор 3, усилитель 4 мощности, выполненный, например, в виде усилительного клистрона, узел 5 управления синхронизацией, вентиль 6, направленный ответвитель 7, вентиль 8 высокого уровня мощности, переключатель 9 антенна/эквивалент, эквивалент 10 антенны, аттенюатор 11, детекторную секцию 12, БПОМ и УП 13 в составе узлов 5 управления синхронизацией, 14 установки оптимальной мощности, 15 управления переключением антенна/эквивалент и 16 встроенного контроля, волноводы 17, датчики 18 и 19 токов катода и коллектора соответственно, при этом высоковольтный источник 2 питания и модулятор 3 снабжены узлами 20 и 21 управления и контроля.

Выход синтезатора 1 частот соединен с вентилем 6, выход которого соединен с первым входом усилителя 4 мощности, второй вход которого соединен с выходом датчика 18 тока катода, второй выход датчика 18 тока катода соединен с узлом 21 управления и контроля модулятора 3, а вход датчика 18 тока катода соединен с модулятором 3, первый вход которого соединен с высоковольтным источником 2 питания, а второй - с одним из выходов БПОМ и УП 13, другие выходы которого соединены с входами синтезатора 1 частот и переключателя 9 антенна/эквивалент, выход которого является одним из выходов системы, а другой выход переключателя 9 антенна/эквивалент соединен с входом эквивалента 10 антенны, выход усилителя 4 мощности соединен с входом датчика 19 тока коллектора, выход которого соединен с узлом 20 управления и контроля высоковольтного источника питания 2, вход высоковольтного источника 2 питания соединен с внешним источником питания, второй выход усилителя 4 мощности соединен с входом вентиля 8 высокого уровня мощности, выход которого соединен с входом направленного ответвителя 7, выход которого соединен с одним из входов переключателя 9 антенна/эквивалент, второй выход направленного ответвителя 7 соединен с входом аттенюатора 11, выход которого соединен с входом детекторной секции 12, выход которой соединен с входом БПОМ и УП 13.

Синтезатор 1 частот, вентиль 6, усилитель 4 мощности, вентиль 8 высокого уровня мощности, направленный ответвитель 7, переключатель 9 антенна/эквивалент, эквивалент 10 антенны соединены последовательно через волноводы 17. Кроме того, аттенюатор 11 и детекторная секция 12, а также переключатель 9 антенна/эквивалент и антенна (не показана) соединены через волноводы 17.

На вход высоковольтного источника питания от внешнего источника питание подается ток напряжением 220 В частотой 400 Гц.

Радиопередающая система работает следующим образом.

Синтезатор 1 частот формирует радиоимпульс с несущей частотой, которая определяется сигналами управления, поступающими на синтезатор 1 частот с БПОМ и УП 13. Радиоимпульс с выхода синтезатора 1 частот через вентиль 6 подается на вход усилителя 4 мощности, который реализован на основе импульсного усилительного клистрона (или другого ЭВП). На усилитель 4 мощности (катод клистрона) через датчик 18 тока катода подаются с модулятора 3 импульсы высокого напряжения, которые переводят усилитель 4 мощности в режим усиления. С выхода датчика 18 тока катода импульсы напряжения, пропорциональные амплитуде и длительности тока усилителя 4 мощности (катода клистрона), поступают на узел 21 управления и контроля модулятора 3. С выхода усилителя 4 мощности (коллектора клистрона) импульсы тока поступают на датчик 19 тока коллектора, где преобразуются в импульсы напряжения, которые поступают в узел 20 управления и контроля высоковольтного источника 2 питания, амплитуда и длительность импульсов напряжения, поступающих в узел 20 управления и контроля высоковольтного источника 2 питания, пропорциональны амплитуде и длительности тока усилителя 4 мощности (коллектора клистрона). С выхода усилителя 4 мощности радиосигнал поступает через вентиль 8 высокого уровня мощности и направленный ответвитель 7 на вход переключателя 9 антенна/эквивалент. Вентиль 6 предназначен для согласования волнового сопротивления выхода синтезатора 1 частот и входа усилителя 4 мощности. Вентиль 8 высокого уровня мощности предназначен для согласования волнового сопротивления выхода усилителя 4 мощности и последующих блоков радиопередающей системы и антенны. Радиосигнал, поступивший на переключатель 9 антенна/эквивалент, в зависимости от его положения подается либо в антенну при работе радиопередающей системы на излучение, либо на эквивалент 10 антенны при проведении регламентных и настроечных работ. На узел 5 управления синхронизации подают внешний сигнал синхронизации и из него формируют выходные управляющие импульсы на синтезатор 1 частот и модулятор 3, имеющие длительность и временную расстановку, обеспечивающую компенсацию временных задержек при формировании сигналов в этих блоках.

Высоковольтный источник 2 питания вырабатывает постоянное напряжение, которое поступает на модулятор 3. Модулятор 3 формирует импульс высокого напряжения, который через датчик 18 тока катода поступает на усилитель 4 мощности. Для получения максимального сигнала на выходе усилителя 4 мощности необходимо устанавливать оптимальную мощность сигнала на его входе во всей полосе рабочих частот радиопередающей системы.

Это осуществляется следующим образом.

При поступлении сигнала управления на установку определенной несущей частоты на БПОМ и УП 13 он выдает на синтезатор 1 частот код частоты и сигнал управления выходной мощностью синтезатора 1 частот. Затем на БПОМ и УП 13 подается команда поиска оптимальной мощности. Узел 14 установки оптимальной мощности устанавливает такие уровни сигнала управления синтезатором 1 частот, чтобы мощность сигнала на входе усилителя 4 мощности изменялась от минимального до «оптимального» уровня, т.е. уровня входной мощности, при котором выходная мощность усилителя 4 мощности максимальна.

При этом одновременно осуществляется контроль уровня сигнала на выходе усилителя 4 мощности с помощью сигнала детекторной секции 12, на которую поступает через аттенюатор 11 и направленный ответвитель 7 часть выходной мощности усилителя 4. Аттенюатор 11 предназначен для регулировки уровня сигнала на входе детекторной секции 12, чтобы обеспечивать оптимальный режим детектирования. В узле 14 установки оптимальной мощности запоминается значение сигнала управления синтезатора 1 частот, при котором обеспечивается оптимальная выходная мощность усилителя 4 и поддерживается до прихода следующей команды. При этом узел 14 установки оптимальной мощности выдает сигнал об окончании поиска на узел 16 встроенного контроля, который формирует выходной сигнал готовности радиопередающей системы в целом.

При электрических «пробоях» в усилителе 4 мощности или выходе из строя модулятора 3 (замыкание «разрядного ключа») амплитуда тока импульса высокого напряжения, поступающего с модулятора 3 через датчик 18 тока катода на усилитель 4 мощности, значительно увеличивается, при этом пропорционально увеличивается амплитуда импульсов напряжения, поступающих на узел 21 управления и контроля модулятора 3 с выхода датчика 18 тока катода.

При превышении амплитуды импульса напряжения с выхода датчика 18 тока катода порогового значения узел 21 управления и контроля модулятора 3 блокирует подачу импульса высокого напряжения с модулятора 3 на усилитель 4 мощности, тем самым предотвращая выход из строя усилителя 4 мощности.

При выходе из строя модулятора 3 (замыкание «зарядного ключа») вместо импульса высокого напряжения на усилитель 4 мощности поступает постоянное высокое напряжение, при этом увеличивается длительность импульса напряжения, поступающего на узел 20 управления и контроля высоковольтного источника 2 питания с выхода датчика 19 тока коллектора.

При превышении длительности импульса напряжения с выхода датчика 19 тока коллектора порогового значения узел 20 управления и контроля высоковольтного источника 2 питания блокирует подачу напряжения с высоковольтного источника 2 питания на модулятор 3, тем самым предотвращая выход из строя усилителя 4 мощности.

Из вышесказанного следует, что даже при наличии неблагоприятных условий радиопередающая система не выходит из строя, т.е. обеспечен устойчивый рабочий режим за счет повышения надежности, а при отказе модулятора усилитель мощности не выходит из строя, тем самым повышается ремонтопригодность и уменьшаются финансовые затраты на восстановление радиопередающей системы.

При практическом осуществлении заявляемого технического решения в качестве синтезатора частот применены изделия У51156 АПНТ.434920.001 ТУ или СЧ-С КРПГ.434943.008 ТУ, в качестве усилителя мощности - клистрон КИУ-178А1-А4 АПНТ.433150.327 ТУ, в качестве вентиля - прибор ФВВН1-38В бШ3.081.200 ТУ, а остальные узлы и блоки разработаны на предприятии-заявителе.

На предприятии-заявителе разработана конструкторская документация заявляемого технического решения, по которой изготовлены образцы изделий, успешно прошедших испытания в составе комплекса, что подтверждает соответствие критерию «промышленная применимость» для изобретения.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть применена в радиолокационных системах, работающих в миллиметровых диапазонах. Технический результат заключается в повышении надежности работы системы. Радиопередающая система содержит синтезатор 1 частот, высоковольтный источник 2 питания, модулятор 3, усилитель 4 мощности, узел 5 управления синхронизацией, вентиль 6, направленный ответвитель 7, вентиль 8 высокого уровня мощности, переключатель 9 антенна/эквивалент, эквивалент 10 антенны, аттенюатор 11, детекторную секцию 12, блок 13 поиска оптимальной мощности и управления переключателем антенна/эквивалент в составе узлов 5 управления синхронизацией, 14 установки оптимальной мощности, 15 управления переключением антенна/эквивалент и 16 встроенного контроля, волноводы 17, датчики 18 и 19 токов катода и коллектора соответственно, при этом высоковольтный источник 2 питания и модулятор 3 снабжены узлами 20 и 21 управления и контроля. 1 ил.

Радиопередающая система, содержащая синтезатор частот, высоковольтный источник питания, модулятор, усилитель мощности, выполненный, например, в виде импульсного усилительного клистрона, вентиль, направленный ответвитель, вентиль высокого уровня мощности, переключатель антенна/эквивалент, эквивалент антенны, аттенюатор, детекторную секцию и блок поиска оптимальной мощности и управления переключением антенна/эквивалент (БПОМ и УП), при этом синтезатор частот непосредственно соединен с вентилем и БПОМ и УП, вентиль последовательно соединен с усилителем мощности, вентилем высокого уровня мощности, направленным ответвителем, переключателем антенна/эквивалент и эквивалентом антенны, а через направленный ответвитель - с аттенюатором, детекторной секцией и БПОМ и УП, высоковольтный источник питания соединен с модулятором, соединенным с БПОМ и УП, входы высоковольтного источника питания, синтезатора и БПОМ и УП являются входами системы, а один из выходов переключателя антенна/эквивалент и один из выходов БПОМ и УП являются выходами системы, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена датчиками токов катода и коллектора, а в высоковольтный источник питания и модулятор введены узлы управления и контроля, причем датчик тока катода соединен с усилителем мощности, модулятором и узлом управления и контроля модулятора, датчик тока коллектора соединен с усилителем мощности и узлом управления и контроля высоковольтного источника питания.