СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УСИЛИТЕЛЕМ МОЩНОСТИ РАДИОЧАСТОТНОГО СИГНАЛА И ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩИЙ СВЧ-МОДУЛЬ АКТИВНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ Российский патент 2017 года по МПК H03G3/24 H03F3/217 

Группа изобретений относится к области радиоэлектроники.

Известен способ управления усилителем мощности радиочастотного сигнала, включающий измерение выходной мощности радиочастотного сигнала, сравнение ее с заданным значением и регулирование амплитуды (а следовательно, и мощности) радиочастотного сигнала посредством изменения напряжения смещения на транзисторах, входящих в состав усилителя мощности (см. US 5903192, H03G 3/30, 11.05.1999).

Также известен приемо-передающий модуль активной фазированной антенной решетки, имеющий приемо-передающий канал, включающий приемный тракт и передающий тракт, содержащий усилитель мощности радиочастотного сигнала, и управляющее устройство, выполненное с возможностью ввода информации о выходной мощности радиочастотного сигнала, и средство регулирования амплитуды радиочастотного сигнала, выполненное с возможностью получения управляющего сигнала с выхода управляющего устройства (см. там же).

Известный способ и устройство приняты в качестве ближайших аналогов заявленных способа и устройства.

Недостатки известного способа и устройства состоят в применении в системе регулирования амплитуды радиочастотного сигнала контура обратной связи, обладающего инерционностью, что снижает качество управления усилителем мощности, и непригодности ее использования в случае применения транзисторов, работающих в режиме глубокого насыщения, используемых в активных фазированных антенных решетках радиолокационных станций (АФАР РЛС), работающих в импульсном режиме.

Задачей настоящей группы изобретений является создание способа управления усилителем мощности радиочастотного сигнала в приемо-передающем СВЧ-модуле активной фазированной антенной решетки радиолокационной станции, работающей в импульсном режиме, и приемо-передающего СВЧ-модуля активной фазированной антенной решетки радиолокационной станции, работающей в импульсном режиме, лишенных указанных недостатков.

В результате достигается технический результат, заключающийся в повышении качества управления усилителем мощности радиочастотного сигнала, а также возможности регулирования амплитуды (а следовательно, и выходной мощности) радиочастотного сигнала.

Конкретно, технический результат достигается путем осуществления способа управления усилителем мощности радиочастотного сигнала в приемо-передающем СВЧ-модуле активной фазированной антенной решетки радиолокационной станции, работающей в импульсном режиме, включающего предварительное измерение выходной мощности радиочастотного сигнала в заданном температурном и частотном диапазоне для формирования массива температурных и частотных поправок к амплитуде радиочастотного сигнала и последующее регулирование амплитуды радиочастотного сигнала посредством изменения напряжения, подаваемого на усилитель мощности, содержащий транзисторы, работающие в режиме глубокого насыщения.

Также технический результат достигается путем создания приемо-передающего СВЧ-модуля активной фазированной антенной решетки радиолокационной станции, работающей в импульсном режиме, содержащего приемо-передающий канал, включающий приемный тракт и передающий тракт, содержащий усилитель мощности радиочастотного сигнала, управляющее устройство, выполненное с возможностью ввода информации о выходной мощности и частоте радиочастотного сигнала и температуры в зоне усилителя мощности и частоте радиочастотного сигнала, и средство регулирования амплитуды радиочастотного сигнала, выполненное с возможностью получения управляющего сигнала с выхода управляющего устройства. Он снабжен модулятором, обеспечивающим режим импульсного питания, и запоминающим устройством для хранения массива температурных и частотных поправок к амплитуде радиочастотного сигнала, связанным с упомянутым управляющим устройством. Средство регулирования амплитуды радиочастотного сигнала представляет собой управляемый источник питания, выход которого соединен с входом упомянутого модулятора, один из входов - с выходом упомянутого управляющего устройства, а другой вход является входом питания, а в усилителе мощности использованы транзисторы, работающие в режиме глубокого насыщения

На фиг. 1 показано схематичное изображение заявленного приемо-передающего СВЧ-модуля активной фазированной антенной решетки в режиме калибровки.

На фиг. 2 показано схематичное изображение заявленного приемо-передающего СВЧ-модуля активной фазированной антенной решетки в рабочем режиме.

Приемо-передающий СВЧ-модуль содержит приемо-передающий канал, включающий в себя передающий тракт I, содержащий соединенные последовательно фазовращатель 1, вентиль 2 и усилитель мощности 3, имеющий степень компрессии от 1,6 защитное устройство 4, малошумящий усилитель (МШУ) 5, вентиль 6, фазовращатель 7 и аттенюатор 8.

Приемо-передающий канал также включает в себя циркуляторы 9 и 10, обеспечивающие разделение приемного (II) и передающего (I) трактов, и вентиль 11. Вход 9а циркулятора 9 соединен с выходом аттенюатора 8 (являющимся выходом приемного тракта II), а выход 9b соединен с входом фазовращателя 1 (являющимся входом передающего тракта I). Циркулятор 9, кроме этого, имеет вход-выход 9с, соединенный с СВЧ-соединителем 12, который, в свою очередь, соединен с устройством формирования и обработки сигнала 13.

Вход защитного устройства 4 (являющийся входом приемного тракта II) соединен с выходом вентиля 11, вход которого соединен с выходом 10b циркулятора 10, вход 10а которого соединен с выходом усилителя мощности 3 (являющимся выходом передающего тракта I). Циркулятор 10, кроме этого, имеет вход-выход 10 с, соединенный с СВЧ-соединителем 14, который, в свою очередь, соединен с излучателем 15.

В качестве СВЧ-соединителей 12 и 14 могут быть использованы участки СВЧ-линий (например, полосковых линий), неразрывно соединенные, например, путем сварки или пайки, или разъемные соединители (например, СВЧ-разъемы).

Кроме этого, приемо-передающий СВЧ-модуль содержит управляющее устройство 16 и модулятор 17, обеспечивающий режим импульсного питания, один из входов которого соединен с выходом управляемого источника питания 18, другой вход соединен с одним из выходов управляющего устройства 16, а выход соединен с входом питания усилителя мощности 3.

Другой выход управляющего устройства 16 соединен с входом управляемого источника питания 18, снабженного входом питания 18а от внешнего источника питания.

В качестве управляемого источника питания 18 может быть использован управляемый преобразователь напряжения.

Управляющее устройство 16 выполнено с возможностью ввода информации о частоте радиочастотного сигнала (от устройства формирования и обработки сигнала 13) и температуре в зоне усилителя мощности (от датчика температуры 19) и имеет вход 16а для ввода данных о поправках от калибровочного устройства 20. Управляющее устройство 16 связано с запоминающим устройством 21 для хранения массива температурных и частотных значений поправок к амплитуде радиочастотного сигнала.

Заявленный приемо-передающий СВЧ-модуль активной фазированной антенной решетки, в котором реализуется заявленный способ управления усилителем мощности, работает следующим образом.

Предварительно в режиме калибровки производят измерения выходной мощности радиочастотного сигнала в заданном температурном и частотном диапазоне для формирования массива температурных и частотных поправок к амплитуде радиочастотного сигнала.

Калибровку производят при работе приемо-передающего модуля на передачу с заданным шагом по частоте и по температуре.

Калибровку производят с помощью калибровочного устройства 20, подключаемого к приемо-передающему СВЧ-модулю через соединитель 14. Информация о поправках поступает от калибровочного устройства 20 на вход 16а управляющего устройства 16 и в запоминающем устройстве 21 формируется в трехмерный массив поправок.

В рабочем режиме при работе приемо-передающего модуля на передачу сигнал поступает из устройства формирования и обработки сигнала 13 в фазовращатель 1, где выставляется необходимая фаза сигнала. Далее сигнал поступает в усилитель мощности 3, где усиливается до требуемого уровня, и затем поступает через циркулятор 10 в излучатель 15.

При работе приемо-передающего модуля на прием отраженный сигнал поступает через излучатель 15 и циркулятор 10 в защитное устройство 4, которое защищает приемный тракт от воздействия мощностей большого уровня. Затем сигнал поступает в МШУ 5, где усиливается, и затем поступает в фазовращатель 7 и аттенюатор 8, где выставляется необходимая фаза сигнала и затем в устройство формирования и обработки сигнала 13.

Регулирование амплитуды (а следовательно, и выходной мощности) радиочастотного сигнала осуществляется за счет изменения напряжения, подаваемого на усилитель мощности 3 посредством управляющего сигнала, подаваемого на управляемый источник питания 18 от управляющего устройства 16.

Группа изобретений относится к области радиоэлектроники. Технический результат - повышение точности и быстродействия регулирования амплитуды радиочастотного сигнала с помощью управления усилителем мощности при использовании транзисторов, работающих в режиме глубокого насыщения. В способе управления усилителем мощности радиочастотного сигнала в приемо-передающем СВЧ-модуле активной фазированной антенной решетки радиолокационной станции, работающей в импульсном режиме, производят предварительное измерение выходной мощности радиочастотного сигнала в заданном температурном и частотном диапазоне для формирования массива температурных и частотных поправок к амплитуде радиочастотного сигнала и последующее регулирование амплитуды посредством изменения напряжения, подаваемого на усилитель мощности, содержащий транзисторы, работающие в режиме глубокого насыщения. Приемопередающий СВЧ-модуль содержит приемо-передающий канал, усилитель мощности радиочастотного сигнала, управляющее устройство, и модулятор, обеспечивающий импульсный режим управления источником питания. 2 н.п. ф-лы , 2 ил.

1. Способ управления усилителем мощности радиочастотного сигнала в приемопередающем СВЧ-модуле активной фазированной антенной решетки радиолокационной станции, работающей в импульсном режиме, включающий измерение выходной мощности радиочастотного сигнала и регулирование амплитуды радиочастотного сигнала, отличающийся тем, что производят предварительное измерение выходной мощности радиочастотного сигнала в заданном температурном и частотном диапазоне для формирования массива температурных и частотных поправок к амплитуде радиочастотного сигнала и последующее регулирование амплитуды радиочастотного сигнала посредством изменения напряжения, подаваемого на усилитель мощности, содержащий транзисторы, работающие в режиме глубокого насыщения.

2. Приемо-передающий СВЧ-модуль активной фазированной антенной решетки радиолокационной станции, работающей в импульсном режиме, содержащий приемопередающий канал, включающий приемный тракт и передающий тракт, содержащий усилитель мощности радиочастотного сигнала, управляющее устройство, выполненное с возможностью ввода информации о выходной мощности радиочастотного сигнала, и средство регулирования амплитуды радиочастотного сигнала, выполненное с возможностью получения управляющего сигнала с выхода управляющего устройства, отличающееся тем, что он снабжен модулятором, обеспечивающим режим импульсного питания, и запоминающим устройством для хранения массива температурных и частотных поправок к амплитуде радиочастотного сигнала, связанным с упомянутым управляющим устройством, при этом упомянутое управляющее устройство выполнено с возможностью ввода информации о температуре в зоне усилителя мощности и частоте радиочастотного сигнала, средство регулирования амплитуды радиочастотного сигнала представляет собой управляемый источник питания, выход которого соединен с входом упомянутого модулятора, один из входов - с выходом упомянутого управляющего устройства, а другой вход является входом питания, а в усилителе мощности использованы транзисторы, работающие в режиме глубокого насыщения.