Приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона Российский патент 2020 года по МПК H01Q21/00 

Изобретение относится к радиоэлектронным устройствам, а именно к конструкции приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток СВЧ-диапазона.

Известны способ и. устройство для калибровки приемно-передающей активной фазированной антенной решетки [Патент РФ №2647514 на изобретение, приоритет 04.05.2016 г, H01Q 21/00, G01S 7/40]. Для калибровки приемных каналов приемно-передающих модулей на их входы подают контрольный сигнал. Сравнивают амплитуды и фазы выходных сигналов приемных каналов калибруемых модулей с амплитудой и фазой выходного сигнала приемного канала опорного приемного - передающего модуля. Формируют корректирующие сигналы, которые используют для регулировки комплексных коэффициентов передачи приемных каналов калибруемых приемно-передающих модулей. Аналогично осуществляют калибровку и передающих каналов приемно-передающих модулей, причем калибровку передающих каналов модулей производят независимо от калибровки приемных каналов модулей. В качестве опорного выбирается приемно-передающий модуль, расположенный в центре апертуры активной фазированной антенной решетки, а формирование корректирующих сигналов осуществляют с учетом обеспечения требуемого закона амплитудного распределения поля на апертуре приемно-передающей активной фазированной антенной решетки.

Недостатком данного технического решения является необходимость применения дополнительного специального оборудования для формирования, подачи и обработки специального сигнала в процессе калибровки, выбора опорного приемопередающего модуля и измерения его параметров, формирования корректирующих сигналов на основе сравнения параметров каждого приемно-передающего модуля с опорным модулем, что значительно усложняет процесс калибровки. Невозможно контролировать и корректировать коэффициент усиления передающего и приемных каналов приемопередающего модуля без использования специального контрольного сигнала.

Известен приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона [Патент РФ №2454763 С1 на изобретение, H01Q 21/00,]. Приемопередающий модуль содержит, по меньшей мере, один переключатель «прием/передача» на 2 положения, контакт «вход-выход» которого является входом-выходом модуля, контакт «выход» в положении переключателя «передача» подключен ко входу передающего канала, включающего последовательно соединенные, по меньшей мере, один управляемый n-разрядный ступенчатый фазовращатель, предварительный усилитель мощности, выходной усилитель мощности, выход передающего канала, который является выходом модуля, и, по меньшей мере, один контакт «вход» в положении переключателя «прием», который подключен к выходу приемного канала, содержащего последовательно соединенные, по меньшей мере, один управляемый n-разрядный ступенчатый аттенюатор, по меньшей мере, один малошумящий усилитель, защитное устройство и вход приемного канала, который является входом модуля. Дополнительно переключатель имеет второй контакт «вход», к которому подключен коммутатор, передающий канал содержит дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель и два согласующих усилителя, при этом вход одного из усилителей соединен с контактом «выход» переключателя, а выход усилителя со входом дополнительного n-разрядного ступенчатого фазовращателя, вход второго усилителя соединен с выходом дополнительного n-разрядного ступенчатого фазовращателя, а выход усилителя со входом n-разрядного ступенчатого фазовращателя, причем оба фазовращателя подключены к одной схеме управления, приемный канал содержит дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор, выход которого соединен со входом n-разрядного ступенчатого аттенюатора, причем аттенюаторы подключены к одной схеме управления, дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель, выход которого соединен со входом первого n-разрядного ступенчатого фазовращателя, причем фазовращатели подключены к одной схеме управления, два согласующих усилителя, вход одного из которых соединен с выходом n-разрядного ступенчатого аттенюатора, а выход усилителя со входом дополнительного n-разрядного ступенчатого фазовращателя, вход второго усилителя соединен с выходом n-разрядного ступенчатого фазовращателя, а выход второго усилителя с контактом «вход» переключателя, и делитель мощности СВЧ-сигнала, вход которого соединен с выходом малошумящего усилителя, первый выход делителя соединен со входом дополнительного n-разрядного ступенчатого аттенюатора, а ко второму выходу делителя подключен второй приемный канал, содержащий последовательно соединенные дополнительный n-разрядный и n-разрядный ступенчатый фазовращатели, имеющие одну схему управления, дополнительный n-разрядный и n-разрядный ступенчатый аттенюаторы, имеющие одну схему управления, и два согласующих усилителя, вход одного из которых соединен с выходом n-разрядного ступенчатого фазовращателя, а выход усилителя со входом дополнительного n-разрядного ступенчатого аттенюатора, вход второго усилителя соединен с выходом n-разрядного ступенчатого аттенюатора, а выход второго усилителя соединен с выходом второго приемного канала, который является выходом модуля, при этом в каждом канале каждая схема управления фазовращателями и аттенюаторами содержит преобразователь последовательного кода управления в параллельный код и преобразователь уровней сигналов управления. При этом во втором приемном канале вход дополнительного n-разрядного ступенчатого аттенюатора может быть соединен со вторым выходом делителя, а выход n-разрядного ступенчатого аттенюатора со входом первого согласующего усилителя, выход которого соединен со входом дополнительного n-разрядного ступенчатого фазовращателя, выход n-разрядного ступенчатого фазовращателя соединен со входом второго согласующего усилителя.

Недостатком данного технического решения является невозможность контроля и корректировки коэффициента усиления передающего и приемных каналов приемопередающего модуля без использования специального контрольного сигнала от дополнительного оборудования, и, тем самым, определить наличие неработоспособных модулей при эксплуатации АФАР. Невозможность калибровки коэффициента усиления в составе активной фазированной антенной решетки.

Техническим результатом изобретения является возможность контроля, корректировки (настройки) коэффициента усиления передающего и приемных каналов приемопередающего модуля, что повышает его надежность и позволяет определить неработоспособный модуль при эксплуатации АФАР без использования специального контрольного сигнала, а также возможность калибровки коэффициента усиления регулировкой амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик второго приемного канала в составе активной фазированной антенной решетки, что позволяет повысить точность определения координат цели.

Технический результат достигается тем, что приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона содержит, по меньшей мере, один переключатель «прием/передача» на 2 положения, контакт «вход-выход» которого является входом-выходом модуля. Контакт «выход» в положении переключателя «передача» подключен ко входу передающего канала, включающего последовательно соединенные согласующий усилитель, по меньшей мере, один дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель, согласующий усилитель, по меньшей мере, один n-разрядный ступенчатый фазовращатель, предварительный усилитель мощности, выходной усилитель мощности, выход передающего канала, который является выходом модуля, причем оба фазовращателя подключены к одной схеме управления. По меньшей мере, один контакт «вход» в положении переключателя «прием» подключен к выходу приемного канала, содержащего последовательно соединенные, согласующий усилитель, по меньшей мере, один n-разрядный ступенчатый фазовращатель, дополнительный n-разрядный ступенчатого фазовращатель, согласующий усилитель, n-разрядный ступенчатый аттенюатор, дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор, делитель мощности СВЧ-сигнала, малошумящий усилитель, защитное устройство и вход приемного канала, который является входом модуля, причем оба фазовращателя подключены к одной схеме управления, а оба аттенюатора подключены к одной схеме управления. Ко второму выходу делителя подключен второй приемный канал, содержащий последовательно соединенные дополнительный n-разрядный и n-разрядный ступенчатый фазовращатели, имеющие одну схему управления, согласующий усилитель, дополнительный n-разрядный и n-разрядный ступенчатый аттенюаторы, имеющие одну схему управления, согласующий усилитель, выход второго приемного канала, который является выходом модуля. Ко второму контакту «вход» переключателя подключен коммутатор. На входе каждого канала установлен направленный ответвитель мощности, а на выходе направленный ответвитель мощности, соединенный с системой контроля мощности, при этом выход каждого канала соединен с его входом через СВЧ выключатель. Передающий канал содержит n-разрядный ступенчатый аттенюатор и дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор, имеющие одну схему управления, при этом вход n-разрядного ступенчатого аттенюатора подключен к выходу n-разрядного ступенчатого фазовращателя, а выход ко входу дополнительного n-разрядного ступенчатого аттенюатора, выход которого подключен ко входу согласующего усилителя, выход которого подключен ко входу предварительного усилителя.

Направленный ответвитель мощности на входе каждого канала и направленный ответвитель мощности с системой контроля мощности на выходе каждого канала подключены к своему СВЧ выключателю, что позволяет осуществить положительную обратную связь выхода передающего канала со входами передающего и приемных каналов и получить самовозбуждение каналов. Осуществляется корректировка (настройка) коэффициента усиления передающего и приемных каналов приемопередающего модуля, а также контроль работоспособности приемопередающего модуля. Неработоспособные приемопередающие модули при эксплуатации в составе активной фазированной антенной решетки могут быть отключены.

N-разрядный ступенчатый аттенюатор и дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор, имеющих одну схему управления, позволяют регулировать коэффициент усиления, то есть влиять на самовозбуждение каналов приемопередающего модуля при эксплуатации в составе активной фазированной антенной решетки.

Изобретение поясняется чертежом. На Фиг. 1 представлена структурная схема предложенного приемопередающего модуля активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона, где:

- переключатель на 2 положения «прием/передача» - 1;

- контакт «вход/выход» переключателя: вход передающего канала модуля в положении переключателя «передача» или выход приемного канала модуля в положении переключателя «прием» - 2;

- контакт «выход» переключателя в положении переключателя «передача» - 3;

- согласующий усилитель (СУ5) - 4;

- дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель -5 ;

- согласующий усилитель (СУ6) - 6;

- n-разрядный ступенчатый фазовращатель - 7;

- предварительный усилитель мощности - 8;

- выходной усилитель мощности - 9;

- выход передающего канала, который является выходом модуля - 10

- схема управления фазовращателями - 11;

- контакт «вход» в положении переключателя «прием», подключенный к выходу приемного канала - 12;

- согласующий усилитель (СУ4) - 13;

- n-разрядный ступенчатый фазовращатель - 14;

- дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель - 15;

- согласующий усилитель (СУЗ) - 16;

- n-разрядный ступенчатый аттенюатор - 17;

- дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор - 18;

- делитель мощности СВЧ - сигнала - 19;

- малошумящий усилитель (МШУ) - 20;

- защитное устройство (ЗУ) -21;

- вход приемного канала, который является входом модуля - 22;

- схема управления фазовращателями - 23;

- схема управления аттенюаторами 24;

- второй выход делителя мощности СВЧ - сигнала - 25;

- дополнительный n-разрядный фазовращатель - 26;

- n-разрядный ступенчатый фазовращатель - 27;

- схема управления фазовращателями - 28;

- согласующий усилитель (СУ1) - 29;

- дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор - 30;

- n-разрядный ступенчатый аттенюатор - 31;

- схема управления аттенюаторами - 32;

- согласующий усилитель (СУ2) - 33;

- выход второго приемного канала, который является выходом модуля - 34;

- второй контакт « вход» переключателя - 35;

- коммутатор - 36;

- направленный ответвитель мощности (НО) - 37;

- система контроля мощности (СКМ) - 38;

- СВЧ выключатель - 39;

- n-разрядный ступенчатый аттенюатор - 40;

- дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор - 41;

- схема управления аттенюаторами - 42;

- согласующий усилитель (СУ7) - 43.

Пример

Приемопередающий модуль (ППМ) активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона содержит переключатель 1 на два положения «прием/передача», выполненный в виде монолитной интегральной схемы (МИС) СВЧ-диапазона» Модуль СВЧ. Переключатель. М44218.АПНТ 434830. 010 ТУ». Контакт «вход/выход» переключателя 1 является входом -выходом модуля (ППМ) 2. В положении переключателя 1 «передача» через контакт «вход» 2 ППМ подключен к внешней распределительной системе. В положении переключателя «прием» через контакт «выход» 2 ППМ подключен к устройству суммирования АФАР.

Когда переключатель 1 установлен в положение «передача», его контакт «выход» 3 подключен ко входу передающего канала2.

Когда переключатель установлен в положение «прием», его контакт «вход» 12 подключен к выходу приемного канала 2. Второй контакт «вход» 35 подключен к коммутатору 36. Коммутатор 36 формирует сигналы управления для СВЧ переключателя 1, которые открывают или закрывают ключевые транзисторы, подключая вход передающего канала или выход приемного канала.

Передающий канал содержит последовательно соединенные: согласующий усилитель (СУ5) 4 в виде МИС на полевых транзисторах с барьером 1 Попки (ПТШ) с коэффициентом усиления 8 дБ, дополнительный 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 5 в виде МИС «Модуль СВЧ. Фазовращатель М44149. АПНТ434830.019ТУ», согласующий усилитель (СУ6) 6, в виде МИС на полевых транзисторах с барьером Шоттки (ПТШ) с коэффициентом усиления 8дБ, 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 7, выполненный в виде МИС «Модуль СВЧ. Фазовращатель М44146-2.АПНТ.434830.009ТУ», 5-разрядный ступенчатый аттенюатор 40 и дополнительный 5-разрядный ступенчатый аттенюатор 41, выполненные в виде МИС - «Модуль СВЧ. Аттенюатор М44712. АПНТ434820.002ТУ», согласующий усилитель (СУ7) 43, в виде МИС на полевых транзисторах с барьером Шоттки (ПТШ) с коэффициентом усиления 8 дБ, предварительный усилитель мощности 8, выполненный в виде МИС - двух каскадный, на двух полевых транзисторах, выходной усилитель мощности 9, выполненный в виде гибридно-интегральной схемы с использованием арсенидгалиевых полевых транзисторов с барьером Шоттки, направленный ответвитель (НО) 37 и выход передающего канала 10, который является выходом модуля. 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 7 и дополнительный 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 5 подключены к одной схеме управления 11, выполненной в виде МИС «ГПКФ.431432.00ТУ» на кремниевом кристалле размером 2,4×1,9 мм, 5-разрядный ступенчатый аттенюатор 40 и дополнительный 5-разрядный ступенчатый аттенюатор 41 имеют одну схему управления 42, выполненной в виде МИС «ГПКФ.431432.00ТУ» на кремниевом кристалле размером 2,4×1,9 мм, направленный ответвитель (НО) 37 соединен со схемой контроля мощности (СКМ ПРД) 38 и СВЧ выключателем (СВЧ выключатель ПРД) 39, который соединен с направленным ответвителем (НО) 37, соединенным со входом канала 2.

Приемный канал ППМ содержит последовательно соединенные: выход первого приемного канала 2, направленный ответвитель (НО) 37, направленный ответвитель (НО) 37 с системой контроля мощности (СКМ ПРМ1)38, выход 12 переключателя 1, согласующий усилитель (СУ4) 13, 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 14, дополнительный 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 15, согласующий усилитель (СУЗ) 16, 5-разрядный ступенчатый аттенюатор 17, дополнительный 5-разрядный ступенчатый аттенюатор 18, делитель мощности СВЧ-сигнала 19, выполненный в виде тонкопленочной схемы кольцевого делителя мощности на поликоровой подложке, малошумящий усилитель (МШУ) 20, выполненный в виде последовательно соединенных 2-х кристаллов МИС МШУ на основе арсенидгалиевых эпитаксиальных гетероструктур с коэффициентом усиления 15дБ каждый, защитное устройство (ЗУ) 21, выполненное в виде МИС «Модуль СВЧ. Защитное устройство М44417. АПНТ.434820.003ТУ», направленный ответвитель (НО) 37, направленный ответвитель (НО) 37, соединенный с СВЧ выключателем (СВЧ выключатель ПРМ1) 39, и вход приемного канала 22. 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 14 и дополнительный 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 15 подключены к одной схеме управления 17 этого канала. 5-разрядный ступенчатый 17 и дополнительный 5-разрядный 1 ступенчатый 18 аттенюаторы подключены к одной схеме управления 24, выполненной в виде МИС «ГПКФ.431432.00ТУ» на кремниевом кристалле размером 2,4×1,9 мм. СВЧ выключателем (СВЧ выключатель ПРМ1) 39 подключен к направленному ответвителю (НО) 37, соединенному со схемой контроля мощности (СКМ ГТРМ1) 38 и с переключателем 1.

Ко второму выходу делителя 19 подключен вход 25 второго приемного канала. Второй приемный канал содержит последовательно соединенные: дополнительный 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 26 и 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 27, которые имеют одну схему управления 28, согласующий усилитель (СУ1) 29, дополнительный 5-разрядный ступенчатый аттенюатор 30 и 5-разрядный ступенчатый аттенюатор 31, имеющие одну схему управления 32, согласующий усилитель (СУ2) 33, направленный ответвитель (НО) 37, соединенный со схемой контроля мощности (СКМ ПРМ2) 38 и выход второго приемного канала 34. Направленный ответвитель (НО) 37 соединен с СВЧ выключателем (СВЧ выключатель ПРМ2) 39, который подключен к направленному ответвителю (НО) 37, подключенному к защитному устройству 21.

Предварительный усилитель мощности 8 двух каскадный на двух полевых транзисторах, содержит все необходимые элементы согласования, питания и развязки. На входе и выходе имеются копланарные выводы для измерения параметров МИС на пластине. Первый каскад содержит транзистор с шириной затвора 840 мкм, который охвачен параллельной отрицательной обратной связью для стабилизации коэффициента усиления. Второй каскад содержит два транзистора с шириной затвора 1680 мкм. На выходе укороченный мост Уилкинсона осуществляет сложение мощности. Размер кристалла 1,8×2,1 мм, S=3,78 мм².

Выходной усилитель мощности 9 - усилитель мощности 2-х каскадный на полевых транзисторах - содержит все необходимые элементы согласования, питания и развязки. На входе и выходе имеются копланарные выводы для измерения параметров МИС на пластине. Первый каскад содержит два транзистора с шириной затвора 1680 мкм. Второй каскад содержит восемь транзисторов с шириной затвора 1680 мкм. В межкаскадных цепях и на выходе укороченные мосты Уилкинсона осуществляют сложение мощности. Размеры кристалла 3,3×3,3мм, S=10 мм².

Аттенюаторы 17, 18, 30, 31, 40, 41 представляют собой МИС - 5-разрядный ступенчатый аттенюатор, выполненный на полевых транзисторах, который содержит все необходимые элементы согласования, питания и развязки.

Аттенюатор содержит 5 последовательно включенных Т-образных переключаемых ступеней. Каждая ступень соответствует одному переключательному разряду. На входе двух выходах имеются копланарные выводы для измерения параметров МИС на пластине. Переключаемые транзисторы имеют ширину затвора 300 мкм. Размер кристалла 2,3×1,5 мм, S=3,8 мм².

Фазовращатели 5, 7, 14, 15, 26, 27 представляют собой МИС - 5-разрядный ступенчатый фазовращатель, выполненный на полевых транзисторах, который содержит все необходимые элементы согласования, питания и развязки. Фазовращатель содержит 5 последовательно включенных Т-образных переключаемых фазовых ступеней. Каждая ступень соответствует одному переключаемому разряду. Для компенсации потерь в фазовращатель встроен компенсирующий усилитель. На входе и выходе имеются копланарные выводы для измерения параметров МИС на пластине. Транзисторы имеют ширину затвора 300 мкм. Размер кристалла 4,3×2,2 мм, S=9,5 мм².

Защитное устройство 21 - МИС защитное устройство- выполнено на диодах с барьером Шоттки, содержит все необходимые элементы согласования, питания и развязки. Защитное устройство содержит 2 последовательно включенных каскада защиты на встречно включенных диодах Шоттки. На входе и выходе имеются копланарные выводы для измерения параметров МИС на пластине. Размер кристалла 1,1×0,8 мм, S=0,9 мм².

Переключатель 1 представляет собой МИС переключатель 1×2 - выполнен на полевых транзисторах, содержит все необходимые элементы согласования, питания и развязки. На входе и двух выходах имеются копланарные выводы для измерения параметров МИС на пластине. На входе два транзистора с шириной затвора 300 мкм. На каждом выходе также два транзистора с шириной затвора 300 мкм, соединенные между собой фильтром нижних частот. Такое включение обеспечивает хорошую развязку между выходами устройства. Размер кристалла 1,85×1,28 мм, S=2,368 мм².

Направленный ответвитель 37 представляет собой взаимно расположенные микрополосковые линии на микрополосковой плате, а именно, основную линию, по которой проходит основная мощность, и ответвляющую линию, расположенную на определенном расстоянии от основной, в которой ответвляется определенная часть мощности сигнала, проходящего по основной линии, в данном случае -20дБ, примерно 1/100 часть мощности.

Система контроля мощности (СКМ ПРД), (СКМ ПРМ1), СКМ ПРМ2) 38 выполнена в виде детекторной секции, состоящей из детекторного диода СВЧ 2А121А-3 аАО339435ТУ, двух керамических емкостей 50пф и 1пф и керамического резистора нагрузки 2,2 кОм ШКАБ.434110.002ТУ.

СВЧ выключатель (СВЧ выключатель ПРД), (СВЧ выключатель ПРМ1), (СВЧ выключатель ПРМ2) 39 представляет собой МИС «Модуль М44218. АПНТ.434830.010ТУ».

Схемы управления 24, 32, 42 выполнены в виде МИС «ГПКФ.431432.00ТУ» на кремниевом кристалле размером 2,4×1,9 мм

Схемы управления 11, 23, 28 выполнены в виде МИС «ГПКФ.431432.00ТУ» на кремниевом кристалле размером 2,4×1,9 мм

Согласующие усилители 4, 6, 13, 16, 29, 33, 43 выполнены в виде МИС на полевых транзисторах с барьером Шоттки (ПТШ) с коэффициентом усиления 8 дБ.

Приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона работает следующим образом. Сигналы управления для СВЧ-переключателя 1 формирует коммутатор 36, который подключает вход передающего канала 2 или 12.

В режиме «передача» сигнал с выхода внешней распределительной системы подается на контакт «вход-выход» 2 переключателя 1 и через него с небольшими потерями (до 2 дБ) поступает на вход передающего канала и вход согласующего усилителя 4. Согласующий усилитель 4 усиливает сигнал. Сигнал идет через дополнительный 5 и основной 7 фазовращатели, которые формируют необходимые параметры выходного сигнала передатчика. Дополнительный 5 и основной 7 фазовращатели управляют схемой управления 11, которая формирует сигналы управления для включения ступеней фазовращателей 5 и 7. Выходной усилитель мощности 9 является основным узлом, формирующим мощный выходной сигнал передающего канала, имеет коэффициент усиления 10-13 дБ.

В режиме «прием» на вход приемного канала 22 поступает принимаемый антенной внешний сигнал. Сигнал поступает на защитное устройство 21, и в зависимости от его мощности защитное устройство имеет разный коэффициент передачи. Сигнал поступает на малошумящий усилитель 20 и, усиленный на 30 дБ, поступает на вход делителя 19. Сигнал делится на два идентичных сигнала. Один сигнал продолжает движение по первому приемному каналу, а второй идет по второму приемному каналу. Приемные каналы идентичны и отличаются только выходными цепями. Сигнал в первом канале идет через дополнительный 18 и основной 17 аттенюаторы, которые формируют необходимое амплитудное распределение выходного сигнала, и через дополнительный 15 и основной 14 фазовращатели, которые формируют необходимые параметры выходного сигнала. Сигнал во втором канале идет через дополнительный 26 и основной 27 фазовращатели, которые формируют необходимые параметры выходного сигнала, и через дополнительный 30 и основной 31 и аттенюаторы, которые формируют необходимое амплитудное распределение выходного сигнала. Согласующие усилители 29 и 33 компенсируют потери сигнала в фазовращателях и аттенюаторах. Схема управления 28 формирует сигналы управления для включения ступеней фазовращателей 26 и 27. Схема управления 32 формирует сигналы управления для включения ступеней дополнительного 30 и основного 31 аттенюаторов. Выход первого приемного канала 12 через переключатель 1 соединяется с устройством суммирования АФАР. Выход второго канала 34 всегда соединен со вторым устройством суммирования АФАР.

Схемы управления 28 и 32 формируют сигналы управления для включения ступеней фазовращателей или аттенюаторов. На вход схемы 28 или 32 поступает последовательный код данных, в котором содержится информация о включаемых ступенях, и одновременно сигнал принадлежности информации к определенному каналу. Схема 28 и 32 формирует параллельный код управления, который через преобразователь уровня поступает на соответствующую ступень, и записывает его в определенный регистр памяти. Далее по внешней команде через преобразователь уровня параллельный код поступает на соответствующие ступени фазовращателей или аттенюаторов. Коммутатор 16 получает стандартный цифровой сигнал ТТЛ или КМОП уровня, который, проходя через схемы формирования, преобразует в два противофазных сигнала с отрицательным напряжением. Эти сигналы поступают на второй вход 35 переключателя 1 и открывают или закрывают ключевые транзисторы, подключая вход передающего канала или выход второго приемного канала.

Контроль работоспособности каналов заявляемого приемопередающего модуля осуществляют следующим образом.

Включаем (замыкаем) СВЧ выключатель передающего канала 39, часть СВЧ мощности, ответвленная с выходного усилителя мощности 9 через направленный ответвитель 37, расположенный на выходе передающего канала 10 (после выходного усилителя мощности 9) поступает на вход 2 передающего канала, возникает положительная обратная связь между выходом 10 и входом 2, что приводит к самовозбуждению передающего канала. Со схемы управления 42 на аттенюаторы 40 и 41 поступают разряды ослабления, и, тем самым, уменьшается коэффициент усиления (Ку) канала до снятия самовозбуждения. Со схемы управления 11 на фазовращатели 5 и 7 поступают разряды изменения фазы до появления самовозбуждения канала. Если не возникает самовозбуждения канала, то он является не работоспособным. Передающий канал подлежит отключению в составе АФАР, что приводит к повышению точности определения координат цели.

Включаем (замыкаем) СВЧ выключатель первого приемного канала 39, часть СВЧ мощности, ответвленная с переключателя 1, работающего в режиме прием через направленный ответвитель 37, расположенный на выходе 1-го приемного канала 2, поступает на вход 22 первого приемного канала. Возникает положительная обратная связь между выходом 22 и входом 2, что приводит к самовозбуждению канала. Со схемы управления 24 на аттенюаторы 17 и 18 поступают разряды ослабления, и, тем самым, уменьшается коэффициент усиления (Ку) канала до снятия самовозбуждения. Со схемы управления 23 на фазовращатели 14 и 15 поступают разряды изменения фазы до появления самовозбуждения канала. Если не возникает самовозбуждения канала, то он является не работоспособным.

Включаем (замыкаем) СВЧ выключатель 2-го приемного канала 39, часть СВЧ мощности, ответвленная с СУ2 33, через направленный ответвитель 37, расположенный на выходе 2-го приемного канала 34 поступает на вход 22 2-го приемного канала. Возникает положительная обратная связь между выходом 34 и входом 22, что приводит к самовозбуждению 2-го приемного канала. Со схемы управления 32 на аттенюаторы 30 и 31 поступают разряды ослабления, и, тем самым, уменьшается коэффициент усиления (Ку) канала до снятия самовозбуждения. Со схемы управления 28 на фазовращатели 26 и 27 поступают разряды изменения фазы до появления самовозбуждения канала. Если не возникает самовозбуждения канала, то он является не работоспособным. Не работоспособный приемный канал подлежит отключению в составе АФАР.

Калибровку второго приемного канала осуществляют следующим образом.

Для проведения калибровки второго приемного канала, на вход передающего канала (ПРД) 2 подается входная мощность равная 3 мВт (в соответствии с ТУ на модуль). Питания элементов передающего канала (ПРД) должно быть выключено. Замыкаем СВЧ выключатель первого приемного канала (ПРМ1) 39, при этом, через направленный ответвитель 37, соединенный с переключателем 1, ответвляется часть мощности. Ответвленная мощность проходит через СВЧ выключатель первого приемного канала (ПРМ1) 39 и через направленный ответвитель 37 подается на вход защитного устройства 21 и через МШУ 20 на делитель СВЧ 19. С выхода делителя 25 сигнал проходит весь приемный тракт второго приемного канала и поступает на выход второго приемного канала модуля 34. При этом, СВЧ выключатель 39 второго приемного канала находится в разомкнутом состоянии. На выходе второго приемного канала 34 измеряем коэффициент усиления. Коэффициент усиления должен быть в пределах от 25 дБ до 29 дБ с соответствии ТУ на модуль. Измеряем коэффициент шума второго приемного канала. Для всех приемопередающих модулей он равен ≈5 дБ. Зная коэффициент усиления второго приемного канала и шум вычисляют соотношение сигнал/шум и производят калибровку канала по этому соотношению. Отношение сигнал/шум на выходе второго приемного канала 34 модуля должно соответствовать значению от 20 дБ до 24 дБ. Для калибровки указанного соотношения, достаточна калибровка по коэффициенту усиления, поскольку коэффициент шума ≈5 дБ для второго приемного канала во всех приемо-передающих модулях.

Калибровку коэффициента усиления в соответствии с требованиями технических условий проводят в пределах от 25 дБ до 29 дБ путем подачи сиглналов ослабления на аттенюаторы 30 и 31 со схемы управления аттенюаторами 32.

Таким образом, проверяют работоспособность всех приемо-передающих модулей в составе АФАР и отключают все неработоспособные каналы. Отключение неработоспособных каналов позволяет улучшить форму диаграммы направленности активной фазированной антенной решетки, тем самым повысить точность определения координат цели примерно на 7%. Все вторые приемные каналы работоспособных модулей калибруют в составе активной фазированной антенной решетки. Это позволяет улучшить форму диаграммы направленности активной фазированной антенной решетки и, тем самым, повысить точность определения координат цели на 13%.

Изобретение относится к радиоэлектронным устройствам, а именно к конструкции приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток СВЧ-диапазона. Сущность изобретения заключается в том, что приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона дополнительно содержит на входе каждого канала направленный ответвитель мощности, а на выходе направленный ответвитель мощности, соединенный с системой контроля мощности, при этом выход каждого канала соединен с его входом через СВЧ выключатель, передающий канал содержит n-разрядный ступенчатый аттенюатор и дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор, имеющие одну схему управления, при этом вход n-разрядного ступенчатого аттенюатора подключен к выходу n-разрядного ступенчатого фазовращателя, а выход ко входу дополнительного n-разрядного ступенчатого аттенюатора, выход которого подключен ко входу согласующего усилителя, выход которого подключен ко входу предварительного усилителя. Технический результат – повышение точности определения координат цели. 1 ил.

Приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона, содержащий, по меньшей мере, один переключатель «прием/передача» на 2 положения, контакт «вход-выход» которого является входом-выходом модуля, контакт «выход» в положении переключателя «передача» подключен ко входу передающего канала, включающего последовательно соединенные согласующий усилитель, по меньшей мере, один дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель, согласующий усилитель, по меньшей мере, один n-разрядный ступенчатый фазовращатель, предварительный усилитель мощности, выходной усилитель мощности, выход передающего канала, который является выходом модуля, причем оба фазовращателя подключены к одной схеме управления, по меньшей мере, один контакт «вход» в положении переключателя «прием» подключен к выходу приемного канала, содержащего последовательно соединенные, согласующий усилитель, по меньшей мере, один n-разрядный ступенчатый фазовращатель, дополнительный n-разрядный ступенчатого фазовращатель, согласующий усилитель, n-разрядный ступенчатый аттенюатор, дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор, делитель мощности СВЧ-сигнала, малошумящий усилитель, защитное устройство и вход приемного канала, который является входом модуля, причем оба фазовращателя подключены к одной схеме управления, а оба аттенюатора подключены к одной схеме управления, ко второму выходу делителя подключен второй приемный канал, содержащий последовательно соединенные дополнительный n-разрядный и n-разрядный ступенчатый фазовращатели, имеющие одну схему управления, согласующий усилитель, дополнительный n-разрядный и n-разрядный ступенчатый аттенюаторы, имеющие одну схему управления, согласующий усилитель, выход второго приемного канала, который является выходом модуля, ко второму контакту «вход» переключателя подключен коммутатор, отличающийся тем, что на входе каждого канала установлен направленный ответвитель мощности, а на выходе направленный ответвитель мощности, соединенный с системой контроля мощности, при этом выход каждого канала соединен с его входом через СВЧ выключатель, передающий канал содержит n-разрядный ступенчатый аттенюатор и дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор, имеющие одну схему управления, при этом вход n-разрядного ступенчатого аттенюатора подключен к выходу n-разрядного ступенчатого фазовращателя, а выход ко входу дополнительного n-разрядного ступенчатого аттенюатора, выход которого подключен ко входу согласующего усилителя, выход которого подключен ко входу предварительного усилителя.