ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ РАДИОПЕРЕДАЮЩАЯ СИСТЕМА Российский патент 2022 года по МПК G01S7/282 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокационных системах.

Известна радиопередающая система, содержащая 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 (Патент на изобретение РФ №2 616 872 С1, МПК G01S 7/00).

Несмотря на то, что приведенная выше известная радиопередающая система является ближайшим аналогом по назначению, в качестве прототипа она выбрана быть не может, представляя собой элементную реализацию радиопередающей системы предыдущего поколения с использованием в качестве мощного выходного СВЧ-усилителя вакуумного прибора (клистрона). Известно, что вакуумные приборы, как правило, имеют ограниченный ресурс, а необходимость применения для их питания высоковольтных источников напряжения значительно снижает надежность.

Более близким техническим решением, принятым за прототип, является радиолокационный высокочастотный твердотельный монопередатчик среднего уровня мощности, содержащий возбудитель 1 для формирования радиоимпульсов, состоящий из последовательно соединенных между собой генератора высокой частоты 2, образованного несколькими переключаемыми кварцевыми высокочастотными генераторами, и преобразователя частоты 3. Возбудитель 1 подключен через дискретный аттенюатор 4 на входе широкополосного предварительного усилителя (ПУ) 5 к содержащемуся в нем усилителю мощности входного сигнала 6, подсоединенному своим выходом к входу двухканального делителя мощности 7, соединенного выходами с двумя базовыми усилителями мощности (БУМ) 8 в составе ПУ 5, подсоединенными к входам двухканального сумматора мощности 9, соединенного выходом, в свою очередь, через последовательно соединенные ферритовое развязывающее устройство 10 и дискретный аттенюатор 11 на выходе ПУ 5 с входом в данном примере выполнения шестиканального делителя мощности 12 на входе оконечного усилителя мощности (ОУМ) 13. Каждый выходной канал делителя мощности 12 подсоединен к входу своего четырехканального делителя мощности 14, соединенного выходами с четырьмя БУМ 8, образующими в составе ОУМ 13 один из его блоков усиления 15 и подсоединенными к входам четырехканального сумматора мощности 16, соединенного на выходе блока 15 своим выходом через ферритовое развязывающее устройство 17 на выходе ОУМ 13 с одним из входов в данном примере выполнения шестиканального сумматора 18, имеющего выход на антенно-фидерную систему. При этом ПУ 5 и блоки усиления 15 в составе ОУМ 13 снабжены источниками вторичного питания 19, а делители 7, 12 и 14 и сумматоры 9 и 16 имеют высокочастотную развязку и БУМ 8 в составе ПУ5 и ОУМ 13 содержит первый каскад усиления на одном транзисторе 20, соединенный через двухканальный делитель с двумя транзисторными ячейками усиления 21 второго каскада усиления, соединенными на выходе последнего с входами двухканального сумматора мощности в составе БУМ 8 (Патент на полезную модель РФ №40 492, МПК G01S 7/282).

Недостатком устройства, принятого за прототип, является недостаточная надежность из-за отсутствия автоматического контроля режимов работы в процессе эксплуатации и принятия мер по защите отдельных узлов и изделия в целом по данным поступающим от средств контроля. В частности, не обеспечена защита отдельных узлов и изделия в целом от несоответствия заданным требованиям внешних источников питания и внешних сигналов синхронизации, отсутствуют защиты от большого коэффициента нагрузки (КСВН) по выходу передатчика, от недопустимого перегрева, от повышенного уровня мощности на входе усилительных каскадов, вызванных нарушениями допустимых режимов при эксплуатации, что может привести к их необратимому отказу. Прототип имеет недостаточно хорошие эксплуатационные характеристики из-за отсутствия возможности автоматического контроля режимов эксплуатации у потребителя с целью своевременного устранения возможных нарушений эксплуатационных режимов, могущих привести к отказу. Автоматический контроль режимов эксплуатации поможет провести качественный анализ причин, приведших к возможному отказу усилителя, с целью их недопущения при дальнейшей эксплуатации у потребителя.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание твердотельной радиопередающей системы в СВЧ-диапазоне длин волн повышенной надежности с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат достигается введением защиты от несоответствия заданным требованиям внешних источников питания, от повышенной входной (выходной) мощности усилительных модулей, при одновременном повышении точности ее контроля, повышенного КСВН по выходу, повышенной температуры, от недопустимой скважности и длительности входных импульсов синхронизации, и в обеспечении сохранения в электронной памяти данных о режимах работы усилителя с привязкой к реальному времени.

Поставленная задача достигается тем, что в твердотельную радиопередающую систему, содержащую блок питания, делитель, N усилительных модулей, сумматор, дополнительно введены синтезатор частот, первый, второй и третий коаксиально-волноводные переходы, головка детекторная входной мощности, узел управления, блок вентиляторов, первая, … N-1 нагрузка, второй, третий и четвертый аттенюаторы, головка детекторная падающей волны, головка детекторная отраженной волны, первый, второй и третий датчики температуры, при этом блок питания выполнен в составе фильтра сетевого, модуля контроля напряжений, узла питания и контроля напряжения, датчика тока, первого и второго модулей контроля фаз, узла управления блока питания, первого, второго и третьего контакторов, модуля питания; делитель выполнен в составе первого аттенюатора, первого, … N-го фазовращателей; узел управления выполнен в составе первого и второго узлов формирования импульсов синхронизации, узла контроля внешних импульсов синхронизации, первого, второго и третьего видеоусилителей, первого, второго, третьего и четвертого узлов интерфейса, управляющего контроллера, узла АЦП, узла памяти, узла реального времени, узла формирования видеоконтрольного сигнала, узла питания; блок вентиляторов выполнен в составе первой и второй групп вентиляторов; сумматор выполнен в составе первого, … N-1 разностных каналов, причем входы фильтра сетевого и модуля контроля напряжений соединены с первым внешним питанием (220 В/400ГЦ 3-х фазным), выход фильтра сетевого соединен со входом датчика тока, а выход модуля контроля напряжений соединен с первым входом узла управления блока питания, первый выход датчика тока соединен со вторым входом узла управления блока питания, а второй выход датчика тока соединен с первым входом первого контактора, выход первого контактора соединен с первыми входами второго контактора, третьего контактора и первым входом модуля питания, вторые входы второго и третьего контакторов соединены, соответственно, с третьим и четвертым выходами узла управления блока питания, второй вход модуля питания соединен с первым выходом узла управления блока питания, второй выход узла управления блока питания соединен со вторым входом первого контактора, выход модуля питания соединен с первыми входами N усилительных модулей, выход второго контактора соединен со входами первого модуля контроля фаз и первой группы вентиляторов, выход третьего контактора соединен со входами второго модуля контроля фаз и второй группы вентиляторов, выход первого модуля контроля фаз соединен с третьим входом узла управления блока питания, выход второго модуля контроля фаз соединен с четвертым входом узла управления блока питания, вход узла питания и контроля напряжения соединен со вторым внешним питанием (+27 В), а выход узла питания и контроля напряжения соединен с пятым входом узла управления блока питания, второй, третий, четвертый и пятый выходы узла питания и контроля напряжения соединены с узлами модуля контроля напряжений, первый модуль контроля фаз, управления блока питания, второй модуль контроля фаз, первый вход синтезатора частот соединен со вторым внешним питанием (+27 В), второй вход синтезатора частот соединен с внешним входным сигналом ЛЧМ или ФМ, третий вход синтезатора частот соединен с внешним устройством, формирующим внешние команды управления синтезатором частот, четвертый вход синтезатора частот соединен с выходом второго узла формирования импульсов синхронизации, первый выход синтезатора частот соединен со входом первого коаксиально-волноводного перехода, выход 4/5 Fоп синтезатора частот соединен с одним из входов внешней цифровой системы обработки информации, выход Fоп синтезатора частот соединен с одним из входов внешней цифровой системы обработки информации, М выходов сигнала первого гетеродина синтезатора частот соединены с соответствующими входами внешней приемной системы с двойным преобразованием частоты, М выходов сигнала второго гетеродина синтезатора частот соединены с соответствующими входами внешней приемной системы с двойным преобразованием частоты, К выходов пилот-сигналов синтезатора частот соединены с соответствующими входами внешних систем радиолокационной станции, в составе которой работает твердотельная радиопередающая система, выход первого коаксиально-волноводного перехода соединен со входом второго коаксиально-волноводного перехода, выход второго коаксиально-волноводного перехода соединен со входом первого аттенюатора, выход делителя соединен с входом головки детекторной входной мощности, выходы первого, … N-ого фазовращателей соединены со вторыми входами первого, … N-го усилительных модулей, третьи входы первого, … N-го усилительных модулей соединены с выходом первого узла формирования импульсов синхронизации, первый вход первого узла формирования импульсов синхронизации соединен с внешними импульсами синхронизации, а второй вход первого узла формирования импульсов синхронизации соединен с первым выходом управляющего контроллера, первый вход второго узла формирования импульсов синхронизации соединен с внешними импульсами синхронизации, второй вход второго узла формирования импульсов синхронизации соединен со вторым выходом управляющего контроллера, вход узла контроля внешних импульсов синхронизации соединен с внешними импульсами синхронизации, а выход узла контроля внешних импульсов синхронизации соединен с первым входом управляющего контроллера, выход первого, … N-го усилительных модулей соединены с первым, … N-м входами сумматора, четвертые входы первого, … N-го усилительных модулей соединены с выходом первого узла интерфейса, вход первого узла интерфейса соединен с третьим выходом управляющего контроллера, выходы первого … (N-1)-го разностных каналов соединены с первой … (N-1)-й нагрузкой, первый выход сумматора соединен с внешним потребителем, на который подается выходной СВЧ-сигнал, сформированный твердотельной радиопередающей системой, второй выход сумматора соединен со входом второго аттенюатора, выход которого соединен со входом третьего коаксиально-волноводного перехода, выход которого является входом к стандартным контрольно-измерительным приборам для контроля параметров выходного СВЧ-сигнала твердотельной радиопередающей системы на этапе настройки, третий выход сумматора соединен со входом третьего аттенюатора, выход которого соединен со входом головки детекторной падающей волны, выход которой соединен со входом третьего видеоусилителя, четвертый выход сумматора соединен со входом четвертого аттенюатора, выход которого соединен со входом головки детекторной отраженной волны, выход которой соединен со входом второго видеоусилителя, выход которого соединен с первым входом узла АЦП, первый выход третьего видеоусилителя соединен со вторым входом узла АЦП, выход головки детекторной входной мощности соединен со входом первого видеоусилителя, выход которого соединен с третьим входом узла АЦП, выход узла АЦП соединен со вторым входом управляющего контроллера, вход второго узла интерфейса соединен с внешними командами управления синтезатором частот, а выход второго узла интерфейса соединен с третьим входом управляющего контроллера, вход третьего узла интерфейса соединен с внешними командами управления твердотельной радиопередающей системой, а выход третьего узла интерфейса соединен с четвертым входом управляющего контроллера, выход узла памяти соединен с пятым входом управляющего контроллера, выход узла реального времени соединен с шестым входом управляющего контроллера, вход четвертого узла интерфейса соединен с третьим выходом узла управления блока питания, а выход четвертого узла интерфейса соединен с седьмым входом управляющего контроллера, выход первого датчика температуры соединен с восьмым входом управляющего контроллера, выход второго датчика температуры соединен с девятым входом управляющего контроллера, выход третьего датчика температуры соединен с десятым входом управляющего контроллера, вход узла питания соединен со вторым внешним питанием (+27 В), а выходы узла питания соединены со входами первого и второго узлов формирования импульсов синхронизации, первого, второго и третьего видеоусилителей, управляющего контроллера, узлов контроля внешних импульсов синхронизации, АЦП, памяти, реального времени, формирования видеоконтрольного сигнала, первого, второго, третьего и четвертого узлов интерфейса, первого, второго и третьего датчиков температуры.

Заявляемая твердотельная 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 твердотельная 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 информации на дату подачи заявки.

Сущность изобретения поясняется с помощью структурной схемы, представленной на фигурах 1 и 2.

Твердотельное радиопередающее устройство содержит блок питания 1 в составе фильтра сетевого 2, модуля контроля напряжений 3, узла питания и контроля 4, датчика тока 5, первого модуля контроля фаз 6, узла управления блока питания 7, первого контактора 8, второго модуля контроля фаз 9, модуля питания 10, второго контактора 11, третьего контактора 12; синтезатор частот 13, первый коаксиально-волноводный переход 14, делитель 15 в составе первого аттенюатора 16, первого фазовращателя 18, второго фазовращателя 19 и … … N-ого фазовращателя 20; второй коаксиально-волноводный переход 17, головку детекторную входной мощности 21, первый усилительный модуль 22, второй усилительный модуль 23, … … N-ый усилительный модуль 24, узел управления 25 в составе первого узла формирования импульсов синхронизации 26, второго узла формирования импульсов синхронизации 27, узла контроля внешних импульсов синхронизации 28, первого видеоусилителя 29, первого узла интерфейса 30, управляющего контроллера 31, второго узла интерфейса 32, узла АЦП 33, третьего узла интерфейса 34, второго видеоусилителя 35, узла памяти 36, третьего видеоусилителя 37, узла реального времени 38, узла формирования видеоконтрольного сигнала 39, четвертого узла интерфейса 40, узла питания 41; блок вентиляторов 42 в составе первой группы вентиляторов 43, второй группы вентиляторов 44; первую нагрузку 45, N-1 нагрузку 46, сумматор 47 в составе первого разностного канала 48, N-1 разностного канала 49; второй аттенюатор 50, третий аттенюатор 51, четвертый аттенюатор 52, третий волноводно-коаксиальный переход 53, головку детекторную падающей волны 54, головку детекторную отраженной волны 55, первый датчик температуры 56, второй датчик температуры 57, третий датчик температуры 58, причем входы фильтра сетевого 2 и модуля контроля напряжений 3 соединены с первым внешним питанием (220 В/400 Гц 3-х фазным), выход фильтра сетевого 2 соединен с входом датчика тока 5, а выход модуля контроля напряжений 3 соединен с первым входом узла управления блока питания 7, первый выход датчика тока 5 соединен со вторым входом узла управления блока питания 7, а второй выход датчика тока 5 соединен с первым входом первого контактора 8, выход первого контактора 8 соединен с первыми входами второго контактора 11, третьего контактора 12 и первым входом модуля питания 10, вторые входы второго 11 и третьего 12 контакторов соединены, соответственно, с третьим и четвертым выходами узла управления блока питания 7, второй вход модуля питания 10 соединен с первым выходом узла управления блока питания 7, второй выход узла управления модуля питания 7 соединен со вторым входом первого контактора 8, выход модуля питания 10 соединен с первыми входами первого усилительного модуля 22, второго усилительного модуля 23, … … … N-го усилительного модуля 24, выход второго контактора 11 соединен с входами первого модуля контроля фаз 6 и первой группы вентиляторов 43 блока вентиляторов 42, выход третьего контактора 12 соединен с входами второго модуля контроля фаз 9 и второй группы вентиляторов 44 блока вентиляторов 42, выход первого модуля контроля фаз 6 соединен с третьим входом узла управления блока питания 7, выход второго модуля контроля фаз 9 соединен с четвертым входом узла управления блока питания 7, вход узла питания и контроля напряжения 4 соединен со вторым внешним питанием (+27 В), а выход узла питания и контроля напряжения 4 соединен с пятым входом узла управления блока питания 7, второй, третий, четвертый и пятый выходы узла питания и контроля напряжения 4 соединены с узлами модуля контроля напряжений 3, первый модуль контроля фаз 6, управления блока питания 7, второй модуль контроля фаз 9, первый вход синтезатора частот 13 соединен со вторым внешним питанием (+27 В), второй вход синтезатора частот 13 соединен с внешним входным сигналом (ЛЧМ или ФМ), третий вход синтезатора частот 13 соединен с внешним устройством, формирующим внешние команды управления синтезатором частот, четвертый вход синтезатора частот 13 соединен с выходом второго узла формирования импульсов синхронизации 27, первый выход синтезатора частот 13 соединен с входом первого коаксиально-волноводного перехода 14, выход 4/5 Fоп синтезатора частот 13 соединен с одним из входов внешней цифровой системы обработки информации, выход Fоп синтезатора частот 13 соединен с одним из входов внешней цифровой системы обработки информации, М - выходов сигнала первого гетеродина синтезатора частот 13 соединены с соответствующими входами внешней приемной системы с двойным преобразованием частоты, М - выходов сигнала второго гетеродина синтезатора частот 13 соединены с соответствующими входами внешней приемной системы с двойным преобразованием частоты, К - выходов пилот-сигналов синтезатора частот 13 соединены с соответствующими входами внешних систем из состава радиолокационной станции, в составе которой работает твердотельная радиопередающая система, выход первого коаксиально-волноводного перехода 14 соединен с входом второго коаксиально-волноводного перехода 17, выход второго коаксиально-волноводного перехода 17 соединен с входом первого аттенюатора 16, выход делителя 15 соединен с входом головки детекторной входной мощности 21, выход первого фазовращателя 18 соединен со вторым входом первого усилительного модуля 22, выход второго фазовращателя 19 соединен со вторым входом второго усилительного модуля 23, выход N-го фазовращателя 20 соединен со вторым входом N-го усилительного модуля 24, третьи входы первого усилительного модуля 22, второго усилительного модуля 23, … ….N-го усилительного модуля 24 соединены с выходом первого узла формирования импульсов синхронизации 26, первый вход первого узла формирования импульсов синхронизации 26 соединен с внешними импульсами синхронизации, а второй вход первого узла формирования импульсов синхронизации 26 соединен с первым выходом управляющего контроллера 31, первый вход второго узла формирования импульсов синхронизации 27 соединен с внешними импульсами синхронизации, второй вход второго узла формирования импульсов синхронизации 27 соединен со вторым выходом управляющего контроллера 31, вход узла контроля внешних импульсов синхронизации 28 соединен с внешними импульсами синхронизации, а выход узла контроля внешних импульсов синхронизации 28 соединен с первым входом управляющего контроллера 31, выход первого усилительного модуля 22 соединен с первым входом сумматора 47, выход второго усилительного модуля 23 соединен со вторым входом сумматора 47, выход N-го усилительного модуля соединен с N-м входом сумматора 47, четвертые входы первого усилительного модуля 22, второго усилительного модуля 23, N-го усилительного модуля 24 соединены с выходом первого узла интерфейса 30, вход первого узла интерфейса 30 соединен с третьим выходом управляющего контроллера 31, выход первого разностного канала 48 из состава сумматора 47 соединен с первой нагрузкой 45, выход N-1 разностного канала 49 из состава сумматора 47 соединен с N-1 нагрузкой 46, первый выход сумматора 47 соединен с внешним потребителем, на который подается выходной СВЧ-сигнал, сформированный твердотельной радиопередающей системой, второй выход сумматора 47 соединен с входом второго аттенюатора 50, выход которого соединен с входом третьего коаксиально-волноводного перехода 53, выход которого может соединяться со стандартными контрольно-измерительными приборами для контроля параметров выходного СВЧ-сигнала твердотельной радиопередающей системы на этапе настройки, третий выход сумматора 47 соединен с входом третьего аттенюатора 51, выход которого соединен с входом головки детекторной падающей волны 54, выход которой соединен с входом третьего видеоусилителя 37, четвертый выход сумматора 47 соединен с входом четвертого аттенюатора 52, выход которого соединен с входом головки детекторной отраженной волны 55 52, выход которой соединен с входом второго видеоусилителя 35, выход второго видеоусилителя 35 соединен с первым входом узла АЦП 33, первый выход третьего видеоусилителя 37 соединен со вторым входом узла АЦП 33, второй выход третьего видеоусилителя 37 соединен с входом узла формирования видеоконтрольного сигнала 39, выход которого может быть подключен к внешнему контрольно-измерительному прибору на этапе настройки, выход головки детекторной входной мощности 21 соединен с входом первого видеоусилителя 29, выход первого видеоусилителя 29 соединен с третьим входом узла АЦП 33, выход узла АЦП 33 соединен со вторым входом управляющего контроллера 31, вход второго узла интерфейса 32 соединен с внешними командами управления синтезатором частот, а выход второго узла интерфейса 32 соединен с третьим входом управляющего контроллера 31, вход третьего узла интерфейса 34 соединен с внешними командами управления твердотельной радиопередающей системой, а выход третьего узла интерфейса 34 соединен с четвертым входом управляющего контроллера 31, выход узла памяти 36 соединен с пятым входом управляющего контроллера 34, выход узла реального времени 38 соединен с шестым входом управляющего контроллера 31, вход четвертого узла интерфейса 40 соединен с пятым выходом узла управления блока питания 7, а выход четвертого узла интерфейса 40 соединен с седьмым входом управляющего контроллера 31, выход первого датчика температуры 56 соединен с восьмым входом управляющего контроллера 31, выход второго датчика температуры 57 соединен с девятым входом управляющего контроллера 31, выход третьего датчика температуры 58 соединен с десятым входом управляющего контроллера 31, вход узла питания 41 соединен со вторым внешним питанием (+27 В), а выходы узла питания 41 соединены со входами первого 26 и второго 27 узлов формирования импульсов синхронизации, узла контроля внешних импульсов синхронизации 28, первого 29, второго 35 и третьего 37 видеоусилителей, управляющего контроллера 31, АЦП 33, памяти 36, реального времени 38, формирования видеоконтрольного сигнала 39, первого 30, второго 32, третьего 34 и четвертого 40 узлов интерфейса, первого 56, второго 57 и третьего 58 датчиков температуры.

Твердотельная радиопередающая система работает следующим образом. При включении на твердотельную радиопередающую систему подаются: внешний сигнал с линейной частотной или фазовой модуляцией (внешний входной сигнал (ЛЧМ или ФМ)) на второй вход синтезатора частот 13, внешние импульсы синхронизации, подаваемые на входы узла контроля внешних импульсов синхронизации 28, первого узла формирования импульсов синхронизации 26, второго узла формирования импульсов синхронизации 27, первое внешнее питание (220 В/400 Гц 3-х фазное), подаваемое на вход фильтра сетевого 2 и на вход модуля контроля напряжений 3 и второе внешнее питания (+27 В), подаваемое на вход узла питания и контроля напряжения 4, первый вход синтезатора частот 13 и на вход узла питания 41.

Если поданные внешние питающие напряжения соответствуют заданным требованиям, то твердотельная радиопередающая система работает в соответствии с заданным алгоритмом. Однако на случай, если модуль контроля напряжений 3 или узел питания и контроля напряжений 4 установят несоответствие характеристик внешних источников питания заданным требованиям в твердотельной радиопередающей системе, предусмотрена защита. В такой ситуации узел управления 7 выдаст команду на запрет включения первого контактора 8, что предотвратит подачу первого внешнего питания (220 В/400 Гц 3-х фазного) на узлы радиопередающей системы, их выход из строя и дорогостоящий ремонт. Узел управления блока питания 7 выдаст команду на запрет включения первого контактора 8 так же в том случае, если с помощью первого модуля контроля фаз 6 или второго модуля контроля фаз 9 будет установлено отсутствие или снижение менее допустимого значения напряжения одной или нескольких фаз на выходе второго контактора 11 или третьего контактора 12. Запрет на включение первого контактора 8 при снижении менее допустимого значения напряжения одной или нескольких фаз на выходе второго контактора 11 или третьего контактора 12 предотвратит недопустимый перегрев твердотельной радиопередающей системы из-за снижения эффективности работы блока вентиляторов 42, могущей привести к ее отказу или отказу вентиляторов из состава блока вентиляторов 42, вызванному отсутствием напряжения на одной или двух фазах. Кроме того, узел управления блока питания 7 выдаст команду на запрет включения первого контактора 8 при поступлении на второй вход информации с первого выхода датчика тока 5 о превышении тока потребления по первому внешнему питанию (220 В/400 Гц 3-х фазному) выше допустимого значения. В случае, если внешние питания находятся в пределах допустимых значений, по внешним командам управления, поступающим на третий вход, в синтезаторе частот 13 устанавливаются значения формируемых частот непрерывных сигналов первого и второго гетеродинов, предназначенных для подачи на внешние радиоприемные системы с двойным преобразованием частот. Причем, количество выходов сигналов гетеродинов может меняться в соответствии с количеством каналов внешних радиоприемных систем. Формируются сигналы Fоп и 4/5 Fоп, предназначенные для подачи на внешнюю цифровую систему обработки радиолокационной станции с целью обеспечения когерентной обработки входных радиолокационных сигналов. При необходимости, по внешним командам, формируются пилот-сигналы заданной частоты, предназначенные для проверки систем радиолокационной станции, в составе которой работает твердотельная радиопередающая система. Количество выходов пилот-сигналов может меняться в зависимости от количества тестируемых систем радиолокационной станции. Синтезатор частот 13 осуществляет перенос спектра внешнего входного импульсного сигнала с линейной частотной или фазовой модуляцией, поступающего на второй вход, в область рабочих частот твердотельной радиопередающей системы. Частота сформированного таким образом зондирующего импульсного радиочастотного сигнала на первом выходе синтезатора частот 13 определяется внешней командой управления синтезатором частот, поступающей на третий вход. На четвертый вход синтезатора частот 13 поступает импульс синхронизации с выхода второго узла формирования импульсов синхронизации 27, в котором по поступающей на его второй вход с второго выхода управляющего контроллера 31 команде осуществляют регулирование величины задержки внешнего импульса синхронизации, поступающего на вход с целью обеспечения синхронизации работы устройства переноса спектра и амплитудного модулятора из состава синтезатора частот 13. Амплитудный модулятор из состава синтезатора частот 13, управляемый импульсом синхронизации, сформированным вторым узлом формирования импульсов синхронизации 27, позволяет обеспечить дополнительное подавление нежелательных паразитных колебаний в паузе между зондирующими импульсными радиочастотными сигналами на первом выходе синтезатора частот 13. С первого выхода синтезатора частот 13 сформированный зондирующий импульсный радиочастотный сигнал подают на волноводный вход первого коаксиально-волноводного перехода 14, с коаксиального выхода которого по коаксиальной линии он поступает на коаксиальный вход второго коаксиально-волноводного перехода 17, а с волноводного выхода второго коаксиально-волноводного перехода он поступает на волноводный вход первого аттенюатора 16. Первый аттенюатор 16 необходим для обеспечения требуемой входной мощности сигналов на первых входах первого усилительного модуля 22, второго усилительного модуля 23, … … …N-го усилительного модуля 24. В делителе 15 осуществляют деление входного зондирующего импульсного радиочастотного сигнала на N каналов равной мощности. Кроме того, делитель обеспечивает ответвление части входного зондирующего импульсного радиочастотного сигнала на головку детекторную входной мощности 21. Головка детекторная входной мощности 21 предназначена для контроля уровня мощности на входе делителя 15. Для обеспечения синфазности, при последующем суммировании, в каждом из каналов делителя 15 установлен регулируемый фазовращатель. С выходов N фазовращателей делителя 15 сигналы подают на входы N усилительных модулей, с выходов которых усиленные сигналы подают на N входов сумматора 47. Сумматор 47 выполнен на волноводных щелевых мостах (см., например, Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний / В.В. Заенцев, В.М. Катушкина, С.Е. Лондон, З.И. Модель Сов. радио, 1980. - С. 97-99). В качестве элементов суммирования мощности выступают волноводные щелевые мосты, имеющие 2 … N входа, выход для суммы синфазных равноамплитудных сигналов, 1 … N-1 выходов для разностного сигнала, уровень которого определяется степенью неидентичности по фазе и амплитуде входных сигналов и 1 … N-1 выходов ответвленного сигнала от разностных каналов, используемых для обеспечения точной настройки. К выходу каждого разностного канала подключена согласованная поглощающая нагрузка. Указанная нагрузка при отключении одного из усилительных модулей поглощает половину выходной мощности усилительного модуля, подключенного ко второму входному плечу щелевого моста. Для мостов последующих ступеней сумматора поглощающая нагрузка должна рассеивать не менее половины суммарной средней выходной мощности усилительных модулей, подключенных к плечам моста суммирования. Очевидно, что наиболее мощная поглощающая нагрузка установлена в выходном мосте. Применение данной схемы суммирования с разностными каналами, нагруженными на нагрузки высокого уровня мощности и имеющей ответвленный канал от разностного сигнала, позволяет производить последовательную настройку каналов усиления, с помощью фазовращателей, установленных в делителе мощности 15. В результате достигается сокращение времени настройки, наибольшая выходная мощность и, как следствие, повышение КПД. Выходной зондирующий импульсный радиочастотный сигнал СВЧ, уровень мощности которого определяется суммой мощностей сигналов каждого из N усилительных модулей, с выхода 1 сумматора 47 подается потребителю. Выходы всех N-1 разностных каналов сумматора 47 подключены к N-1 согласованным нагрузкам 46 большого уровня мощности. Со второго выхода сумматора 47 часть выходного СВЧ-сигнала через ответвитель мощности из состава сумматора 47 и второй аттенюатор 50 подается на третий коаксиально-волноводный переход 53, предназначенный для перехода с коаксиального на волноводный канал. Выход третьего коаксиально-волноводного перехода 53 может соединяться с измерительными приборами на этапе настройки. На одном из выходов ответвителя из состава сумматора 47 формируется сигнал, пропорциональный мощности выходного СВЧ-сигнала, а на втором выходе ответвителя из состава сумматора 47 формируется сигнал, пропорциональный мощности отраженного СВЧ-сигнала от нагрузки. Сигнал пропорциональный мощности выходного СВЧ-сигнала через третий аттенюатор 51 и сигнал пропорциональный мощности отраженного сигнала через четвертый аттенюатор 52 с выходов сумматора 47 подаются на головку 54 детекторную падающей волны и головку детекторную 55 отраженной волны соответственно. Первый узел формирования импульсов синхронизации 26 осуществляет формирование импульсов синхронизации для всех N усилительных модулей. Формирование импульсов синхронизации осуществляют по командам управляющего контроллера 31 с учетом параметров входных импульсов синхронизации, поступающих на первый вход узла формирования импульсов синхронизации 26, задержки прохождения сформированного синтезатором частот 13 зондирующего импульсного радиочастотного сигнала в узлах и соединительных линиях и логики работы твердотельной радиопередающей системы. Первый узел интерфейса 30 обеспечивает обмен данными между всеми N усилительными модулями и управляющим контроллером 31, а также управление всеми N усилительными модулями посредством команд с управляющего контроллера 31. Второй узел интерфейса 32 обеспечивает возможность обмена данными между синтезатором частот 13 и управляющим контроллером 31. Третий узел интерфейса 34 обеспечивает возможность получения управляющим контроллером 31 внешних команд управления твердотельной радиопередающей системой, а так же обмен данными о режимах работы и состоянии отдельных узлов твердотельной радиопередающей системы между управляющим контроллером 31 и внешним управляющим устройством. Четвертый узел интерфейса обеспечивает возможность обмена данными между узлом управления блока питания 7 и управляющим контроллером 31. Узел питания 41 обеспечивает питающими напряжениями первый 26 и второй 27 узлы формирования импульсов синхронизации, первый 29, второй 35 и третий 37 видеоусилители, управляющий контроллер 31, узел контроля внешних импульсов синхронизации 28, узел АЦП 33, узел памяти 36, узел реального времени 38, узел формирования видеоконтрольного сигнала 39, первый 30, второй 35, третий 34 и четвертый 40 узлы интерфейса, первый 56, второй 57 и третий 58 датчики температуры.

В твердотельной радиопередающей системе предусмотрены дополнительные схемы защиты, обеспечивающие повышение надежности, которые работают следующим образом. Для повышения точности контроля мощности входного СВЧ-сигнала, мощности, пропорциональной мощности выходного СВЧ-сигнала, мощности, пропорциональной мощности отраженного СВЧ-сигнала, используемых при реализации схем защиты, в состав твердотельной радиопередающей системы введены первый датчик температуры 56, имеющий непосредственный тепловой контакт с головкой детекторной входной мощности 21, второй датчик температуры 57, имеющий непосредственный тепловой контакт с головкой детекторной падающей волны 54 и головкой детекторной отраженной волны 55, которые, в свою очередь, также имеют между собой непосредственный тепловой контакт. Значения уровней сигналов, пропорциональных контролируемым, с помощью головок детекторных через первый видеоусилитель 29, второй видеоусилитель 35, третий видеоусилитель 37 поступают на узел АЦП 33, с выхода которого оцифрованные сигналы поступают на управляющий контроллер 31. Значения температур на корпусах головок детекторных, контролируемые с помощью датчиков температур, также поступают на управляющий контроллер 31. Кроме того, на третий вход управляющего контроллера 31 через второй узел интерфейса 32 с синтезатора частот поступает информация о значении частоты сформированного зондирующего импульсного радиочастотного сигнала. В результате управляющий контроллер 31, используя табличные данные о коэффициентах преобразования мощностей детекторными головками в диапазоне температур и частот, хранящиеся в узле памяти 36, может скорректировать значение контролируемой мощности в каждой температурной и частотной точке и значительно повысить достоверность контроля мощностей. Большой КСВН по выходу твердотельной радиопередающей системы может привести к ее отказу. Вновь введенные головка детекторная падающей волны 54 и головка детекторная отраженной волны 55, сигналы с которых в конечном итоге поступают на управляющий контроллер 31, позволяют последнему рассчитать значение КСВН по выходу усилителя. Точность расчетного значения КСВН повышена благодаря контролю уровня сигналов с использованием данных, получаемых от второго датчика температуры 57, и данных о частоте сформированного зондирующего импульсного радиочастотного сигнала, получаемых от синтезатора частот 13. При достижении КСВН по выходу усилителя критического значения, уровень которого хранится в узле памяти 36, управляющий контроллер 31 формирует команду на отключение всех N усилительных модулей, подаваемую на первый узел формирования импульсов синхронизации 26, который блокирует импульсы синхронизации, подаваемые на все N усилительных модуля. Усилительные модули отключаются, предотвращая выход из строя твердотельной радиопередающей системы. Отключение всех N усилительных модулей по команде с управляющего контроллера 31 произойдет также при несоответствии заданным требованиям, хранящимся в узле памяти 36, уровня входной мощности усилительных модулей, контролируемой головкой детекторной входной мощности 21, точность контроля которой корректируется по данным, получаемым с первого датчика температуры 56, и данным о частоте сформированного зондирующего импульсного радиочастотного сигнала, получаемым от синтезатора частот 13, а также при несоответствии заданным требованиям, хранящимся в узле памяти 36, уровня мощности на выходе сумматора 47, контролируемой головкой детекторной падающей волны 54, точность контроля которой корректируется по данным, получаемым со второго датчика температуры 57, и данным о частоте сформированного зондирующего импульсного радиочастотного сигнала, получаемым от синтезатора частот 13.

Управляющий контроллер 34 выдает команду на отключение всех N усилительных модулей при несоответствии длительности и скважности входных (выходных) СВЧ радиоимпульсов усилительных модулей, информация о которых поступает с головки детекторной входной 21 и головки детекторной падающей волны 54, заданным требованиям, хранящимся в узле памяти 36, превышении температуры внутри корпуса радиопередающей системы, по данным, получаемым с третьего датчика температуры 58, выше допустимого уровня, определяемого порогом, уровень которого хранится в узле памяти 36. Кроме того, в случае, если с помощью узла контроля внешних импульсов синхронизации 28 будет установлено несоответствие контролируемых импульсов заданным допустимым значениям длительности и скважности, хранящимся в узле памяти 36, о чем с выхода узла контроля внешних импульсов синхронизации 28 на первый вход управляющего контроллера 31 будет отправлена соответствующая информация, управляющий контроллер 31 также выдает команду на отключение всех N усилительных модулей. Введение данной защиты предотвратит работу твердотельной радиопередающей системы за пределами допустимых режимов эксплуатации и может предотвратить ее возможный отказ. Введение узла памяти 36 и узла реального времени 38 в узел управления 25 позволяет фиксировать и сохранять данные о режимах работы твердотельной радиопередающей системы с привязкой к реальному времени. Благодаря этому по внешней команде управления твердотельной радиопередающей системой можно запросить информацию о работе усилителя с привязкой получаемых данных к реальному времени произошедших событий. Информация о выходной (входной) мощности, скважности, длительности выходных импульсов, температуре внутри корпуса, КСВН по выходу и т.д. поможет принять меры для предотвращения возможных отказов твердотельной радиопередающей системы, например, из-за нарушений условий эксплуатации, или помочь понять причину ее отказа в случае, если избежать его не удалось, что в конечном итоге приведет к повышению надежности при эксплуатации у потребителя.

Из вышеизложенного следует, что в случае возникновения неблагоприятных условий будет обеспечена высокая надежность твердотельной радиопередающей системы благодаря расширению количества параметров, при отклонении которых от требуемых значений принимается решение о срабатывании защиты, а также благодаря повышению точности контроля параметров, достоверность значений которых оказывает влияние на эффективность работы схем защиты, а, следовательно, и на надежность изделия в целом. Улучшены эксплуатационные характеристики благодаря сохранению в электронной памяти данных о режимах работы твердотельной радиопередающей системы с привязкой к реальному времени. В результате анализа этих данных на этапе эксплуатации можно или предотвратить возможный отказ твердотельной радиопередающей системы, или помочь понять причину ее отказа в случае, если избежать его не удалось, что, в свою очередь, может помочь предотвратить аналогичные отказы в будущем.

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

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокационных системах. Техническим результатом изобретения является повышение надежности с улучшением эксплуатационных характеристик. Твердотельная радиопередающая система содержит блок питания, делитель, синтезатор частот, первый, второй и третий коаксиально-волноводные переходы, головку детекторную входной мощности, N усилительных модулей, узел управления, первую … (N-1)-ю нагрузку, сумматор, второй, третий и четвертый аттенюаторы, головку детекторную падающей волны, головку детекторную отраженной волны, первый, второй и третий датчики температуры и блок вентиляторов. Блок питания состоит из фильтра сетевого, модуля контроля напряжений, узла питания и контроля напряжения, датчика тока, первого и второго модулей контроля фаз, узла управления блока питания, первого, второго и третьего контакторов и модуля питания. Делитель мощности состоит из первого аттенюатора, первого, второго … N-ого фазовращателей. Узел управления состоит из первого и второго узлов формирования импульсов синхронизации, узла контроля внешних импульсов синхронизации, первого, второго и третьего видеоусилителей, первого, второго, третьего и четвертого узлов интерфейса, управляющего контроллера, узла АЦП, узла памяти, узла реального времени, узла формирования видеоконтрольного сигнала и узла питания. Сумматор состоит из первого … N-1 разностных каналов. 2 ил.

Твердотельная радиопередающая система, содержащая блок питания, делитель, N усилительных модулей, сумматор, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены синтезатор частот, первый, второй и третий коаксиально-волноводные переходы, головка детекторная входной мощности, узел управления, блок вентиляторов, первая, … N-1 нагрузка, второй, третий и четвертый аттенюаторы, головка детекторная падающей волны, головка детекторная отраженной волны, первый, второй и третий датчики температуры, при этом блок питания выполнен в составе фильтра сетевого, модуля контроля напряжений, узла питания и контроля напряжения, датчика тока, первого и второго модулей контроля фаз, узла управления блока питания, первого, второго и третьего контакторов, модуля питания; делитель выполнен в составе первого аттенюатора, первого, … N-го фазовращателей; узел управления выполнен в составе первого и второго узлов формирования импульсов синхронизации, узла контроля внешних импульсов синхронизации, первого, второго и третьего видеоусилителей, первого, второго, третьего и четвертого узлов интерфейса, управляющего контроллера, узла АЦП, узла памяти, узла реального времени, узла формирования видеоконтрольного сигнала, узла питания; блок вентиляторов выполнен в составе первой и второй групп вентиляторов; сумматор выполнен в составе первого, … N-1 разностных каналов, причем входы фильтра сетевого и модуля контроля напряжений соединены с первым внешним питанием, выход фильтра сетевого соединен со входом датчика тока, а выход модуля контроля напряжений соединен с первым входом узла управления блока питания, первый выход датчика тока соединен со вторым входом узла управления блока питания, а второй выход датчика тока соединен с первым входом первого контактора, выход первого контактора соединен с первыми входами второго контактора, третьего контактора и первым входом модуля питания, вторые входы второго и третьего контакторов соединены, соответственно, с третьим и четвертым выходами узла управления блока питания, второй вход модуля питания соединен с первым выходом узла управления блока питания, второй выход узла управления блока питания соединен со вторым входом первого контактора, выход модуля питания соединен с первыми входами N усилительных модулей, выход второго контактора соединен со входами первого модуля контроля фаз и первой группы вентиляторов, выход третьего контактора соединен со входами второго модуля контроля фаз и второй группы вентиляторов, выход первого модуля контроля фаз соединен с третьим входом узла управления блока питания, выход второго модуля контроля фаз соединен с четвертым входом узла управления блока питания, вход узла питания и контроля напряжения соединен со вторым внешним питанием, а выход узла питания и контроля напряжения соединен с пятым входом узла управления блока питания, второй, третий, четвертый и пятый выходы узла питания и контроля напряжения соединены с узлами модуля контроля напряжений, первый модуль контроля фаз, управления блока питания, второй модуль контроля фаз, первый вход синтезатора частот соединен со вторым внешним питанием, второй вход синтезатора частот соединен с внешним входным сигналом ЛЧМ или ФМ, третий вход синтезатора частот соединен с внешним устройством, формирующим внешние команды управления синтезатором частот, четвертый вход синтезатора частот соединен с выходом второго узла формирования импульсов синхронизации, первый выход синтезатора частот соединен со входом первого коаксиально-волноводного перехода, выход 4/5 Fоп синтезатора частот соединен с одним из входов внешней цифровой системы обработки информации, выход Fоп синтезатора частот соединен с одним из входов внешней цифровой системы обработки информации, М выходов сигнала первого гетеродина синтезатора частот соединены с соответствующими входами внешней приемной системы с двойным преобразованием частоты, М выходов сигнала второго гетеродина синтезатора частот соединены с соответствующими входами внешней приемной системы с двойным преобразованием частоты, К выходов пилот-сигналов синтезатора частот соединены с соответствующими входами внешних систем радиолокационной станции, в составе которой работает твердотельная радиопередающая система, выход первого коаксиально-волноводного перехода соединен со входом второго коаксиально-волноводного перехода, выход второго коаксиально-волноводного перехода соединен со входом первого аттенюатора, выход делителя соединен с входом головки детекторной входной мощности, выходы первого, … N-ого фазовращателей соединены со вторыми входами первого, … N-го усилительных модулей, третьи входы первого, … N-го усилительных модулей соединены с выходом первого узла формирования импульсов синхронизации, первый вход первого узла формирования импульсов синхронизации соединен с внешними импульсами синхронизации, а второй вход первого узла формирования импульсов синхронизации соединен с первым выходом управляющего контроллера, первый вход второго узла формирования импульсов синхронизации соединен с внешними импульсами синхронизации, второй вход второго узла формирования импульсов синхронизации соединен со вторым выходом управляющего контроллера, вход узла контроля внешних импульсов синхронизации соединен с внешними импульсами синхронизации, а выход узла контроля внешних импульсов синхронизации соединен с первым входом управляющего контроллера, выход первого, … N-го усилительных модулей соединены с первым, … N-м входами сумматора, четвертые входы первого, … N-го усилительных модулей соединены с выходом первого узла интерфейса, вход первого узла интерфейса соединен с третьим выходом управляющего контроллера, выходы первого … (N-1)-го разностных каналов соединены с первой … (N-1)-й нагрузкой, первый выход сумматора соединен с внешним потребителем, на который подается выходной СВЧ-сигнал, сформированный твердотельной радиопередающей системой, второй выход сумматора соединен со входом второго аттенюатора, выход которого соединен со входом третьего коаксиально-волноводного перехода, выход которого является входом к стандартным контрольно-измерительным приборам для контроля параметров выходного СВЧ-сигнала твердотельной радиопередающей системы на этапе настройки, третий выход сумматора соединен со входом третьего аттенюатора, выход которого соединен со входом головки детекторной падающей волны, выход которой соединен со входом третьего видеоусилителя, четвертый выход сумматора соединен со входом четвертого аттенюатора, выход которого соединен со входом головки детекторной отраженной волны, выход которой соединен со входом второго видеоусилителя, выход которого соединен с первым входом узла АЦП, первый выход третьего видеоусилителя соединен со вторым входом узла АЦП, выход головки детекторной входной мощности соединен со входом первого видеоусилителя, выход которого соединен с третьим входом узла АЦП, выход узла АЦП соединен со вторым входом управляющего контроллера, вход второго узла интерфейса соединен с внешними командами управления синтезатором частот, а выход второго узла интерфейса соединен с третьим входом управляющего контроллера, вход третьего узла интерфейса соединен с внешними командами управления твердотельной радиопередающей системой, а выход третьего узла интерфейса соединен с четвертым входом управляющего контроллера, выход узла памяти соединен с пятым входом управляющего контроллера, выход узла реального времени соединен с шестым входом управляющего контроллера, вход четвертого узла интерфейса соединен с третьим выходом узла управления блока питания, а выход четвертого узла интерфейса соединен с седьмым входом управляющего контроллера, выход первого датчика температуры соединен с восьмым входом управляющего контроллера, выход второго датчика температуры соединен с девятым входом управляющего контроллера, выход третьего датчика температуры соединен с десятым входом управляющего контроллера, вход узла питания соединен со вторым внешним питанием, а выходы узла питания соединены со входами первого и второго узлов формирования импульсов синхронизации, первого, второго и третьего видеоусилителей, управляющего контроллера, узлов контроля внешних импульсов синхронизации, АЦП, памяти, реального времени, формирования видеоконтрольного сигнала, первого, второго, третьего и четвертого узлов интерфейса, первого, второго и третьего датчиков температуры.