Многоканальный усилитель с контролем синфазности сигналов Советский патент 1990 года по МПК G01R27/28 

из которых состоит из узла 3 отключе- 15 блок 23 памяти. Опорный сигнал с втония канала и усилителя 4 с направленным ответвителем 5 на выходе. Выход усилительного канала 2-п через последовательно соединенные регулируемый фазовращатель 7, к второму входу которого подключен генератор 6 гармонических колебаний, и котировочный фазовращатель 8-п подключен к п-му входу многоканального сумматора 9, остальные входы которого через юсти- ровочные фазовращатели 8-1,...,8-(п-1) подключены соответственно к выходам усилительных каналов 2-1,...,2-(п-1). С помощью детекторной секции 10 выдерого выхода направленного ответвителя 29 через последовательно соединенные первый и второй управляемые переключатели 25 и 26 и второй n-канальный де20 литель 24 поступает на вторые входы направленных ответвителей 5 усилительных каналов 2-1,...,2-п. Многоканальный сумматор 9 состоит из двухка- нального сумматора 31, первый вход ко25 торого подключен к выходу юстировочно- го фазовращателя 8-п, а второй через управляемые переключатели 30-1,..., 30-(п-1) - к выходам котировочных фазовращателей 8-1,„0.,8-(п-1). Управрого выхода направленного ответвителя 29 через последовательно соединенные первый и второй управляемые переключатели 25 и 26 и второй n-канальный делитель 24 поступает на вторые входы направленных ответвителей 5 усилительных каналов 2-1,...,2-п. Многоканальный сумматор 9 состоит из двухка- нального сумматора 31, первый вход которого подключен к выходу юстировочно- го фазовращателя 8-п, а второй через управляемые переключатели 30-1,..., 30-(п-1) - к выходам котировочных фазовращателей 8-1,„0.,8-(п-1). Управ

Изобретение может быть использовано в устройствах с суммированием выходных мощностей усилительных каналов радиотехнических систем. Цель изобретения - повышение точности синфазной настройки, достигается за счет исключения погрешностей, обусловленных изменением в процессе эксплуатации электрических длин контрольных трактов усилителя, а также погрешностей, обусловленных изменением спектра напряжения источников питания, возникающих при коммутации каналов в процессе контроля. Устройство содержит направленный ответвитель 29, сигнал с выхода которого через N-канальный делитель 1 поступает на входы N усилительных каналов 2-1,...,2-N, каждый из которых состоит из узла 3 отключения канала и усилителя 4 с направленным ответвителем 5 на выходе. Выход усилительного канала 2-N через последовательно соединенные регулируемый фазовращатель 7, к второму входу которого подключен генератор 6 гармонических колебаний, и юстировочный фазовращатель 8-N подключен к N-му входу многоканального сумматора 9, остальные входы которого через юстировочные фазовращатели 8-1,...,8-(N-1) подключены соответственно к выходам усилительных каналов 2-1,...,2-(N-1). С помощью детекторной секции 10 выделяется огибающая сигнала с выхода сумматора 9. Выход детекторной секции 10 подсоединен к измерителю 12 мощности, через первый пиковый детектор 15 - к первому входу блока 18 вычисления, через последовательно соединенные фильтр 13 первой гармоники сигнала и второй пиковый детектор - к второму входу блока 18 вычисления, а через последовательно соединенные фильтр 14 второй гармоники сигнала и третий пиковый детектор - к третьему входу блока 18 вычислений, который состоит из последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя 19, вычислителя 20 и преобразователя 21 код-аналог. К выходам блока 18 вычисления подключены индикатор 22 и блок 23 памяти. Опорный сигнал с второго выхода направленного ответвителя 29 через последовательно соединенные первый и второй управляемые переключатели 25 и 26 и второй N-канальный делитель 24 поступает на вторые входы направленных ответвителей 5 усилительных каналов 2-1,...,2-N. Многоканальный сумматор 9 состоит из двухканального сумматора 31, первый вход которого подключен к выходу юстировочного фазовращателя 8-N, а второй через управляемые переключатели 30-1,...,30-(N-1) - к выходам юстировочных фазовращателей 8-1,...,8-(N-1). Управление блоками устройства производится блоком 11 управления по программе, хранящейся в его памяти. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

ляется огибающая сигнала с выхода ление блоками устройства производит- матора 9. Выход детекторной секции 10 подсоединен к измерителю 12 мощности, через первый пиковый детектор 15 - к первому входу блока 18 вьгчйс35

ся блоком 11 управления по программе, хранящейся в его памяти, 1 з.п. ф-лы, 2 ил о

Изобретение относится к радиоизме- до рительной технике и может быть использовано в устройствах с суммированием выходных мощностей умилительных каналов радиотехнических систем.

Цель изобретения - повышение точ- Д5 ности синфазной настройки усилительных каналов за счет исключения погрешностей, обусловленных изменением в процессе эксплуатации электрических

длин контрольных трастов усилителя, а

также погрешностей, обусловленных изменением спектра напряжения источников питания, возникающих при коммутации каналов в процессе контроля.

На фиг„ 1 изображена структурная схека многоканального усилителя с контролем синфазности каналов; на фиг. 2 - структурная схема блока управления .

ление блоками устройства производит-

ся блоком 11 управления по программе, хранящейся в его памяти, 1 з.п. ф-лы, 2 ил о

Усилитель содержит n-канальный делитель 1, п усилительных каналов 2, каждый из которых состоит из узла 3 отключения канала и усилителя 4 с направленным ответвителем 5 на выходе, генератор 6 гармонических колебаний, подключенный к входу управляемого фазовращателя 7, включенного между выходом ответвителя 5 канала 2-п и юсти- ровочным фазовращателем 8-п, входы остальных котировочных сразоврацателей 8-1,...,8-(п-1) подключены к ответвляющим выходам соответствующих ответвителей 5, а выходы - к соответствующим входам многоканального сумматора 9, детекторную секцию 10, включенную на выходе сумматора 9, блок 11 управления, выходы которого соединены с входами узлов 3 отключения каналов и с входом генератора 6 гармонических

колебаний, измеритель 12 мощности, фильтр 13 первой гармоники, фильтр 14 второй гармоники и пиковый детекто 15., включенные на выходе детекторной секции 10, пиковые детекторы 16 и 17, включенные на выходах фильтров первой 13 и-второй 14 гармоник соответственно, блок 18 вычислителя, содержащего преобразователь 19 аналог-код, вычислитель 20 и преобразователь 21 код-аналог, входы которого подключены к выходу блока 11 управления и к выходам детекторов 15 - 17 индикатор 22, подключенный к выходу блока 18 вы числителя,блок 23 памяти,подключенный к дополнительному выходу блока 18 вычислителя, второй n-какальный делитель 24, выходы которого подключены к неразвязанным выходам ответвителя 5 соответственно, управляемые переключатели 25 и 26, первые выходы которых соединены между собой, входы управления соединены с дополнительными выходами блока 11 управления, вторые выхо ды соединены с согласованными нагрузками 27 и 28, вход переключателя 26 соединен с входом n-канального делителя 24, а вход переключателя 25 соединен с ответвляющим выходом направ- ленного ответвителя 29, который включен на входе делителя 1. При этом многоканальный сумматор 9 содержит п-2 управляемых переключателей 30, соединенных каскадно, входы управления ко- торых соединены с п-2 дополнительными выходами блока управления соответственно, и двухканальный сумматор 31, первый вход которого соединен с вхо- . дом первого управляемого переключате- ля 30, первый и второй выходы которого соединены с входами второго и третьего переключателей 30, выходы которых соединены с входами четвертого, пятого, шестого и седьмого переключа- телей 30 и т.д., п-1 выход последних п/2 переключателей 30 являются п-1-м входом, второй вход двухканаль- ного сумматора 31 является n-м вхо-- дом,а выход двухканального сумматора является выходом многоканального сумматора, п-Канальный делитель 1 предназначен для деления сигнала СВЧ на п сигнапов, каждый из которых распространяется по своему каналуо Основные требования к делителю: обеспечение постоянных коэффициентов деления и электрических длин каналов в условиях применения. Такой делитель может

« с п з п - о 5 Q

5

быть реализован в полосковом исполнении на 3-входовых балансных кольцевых мостах с последовательно-попарньм делением о

Блок 11 управления содержит микроконтроллер 32, дешифратор 33 и блок 34 сопряжения. Микроконтроллер 32 собран на основе микросхемы К145НК1908 по стандартной схеме включения. Выходы у,...,у микроконтроллера 32 подключены к входам дешифратора 33 о Последний построен на микросхемах 155 ЛАЗ по стандартной схеме включения и осуществляет размножение сигналов, по- ступаюгодх на его входы, Выходы дешифратора 33 подключены к блоку 34 сопряжения - транзисторным ключам, выполненным по стандартным схемам,

Многоканальный усилитель работает следующим образом.

ВЧ-сигнал, поступающий с задающего генератора, разветвляется п-канальным делителем 1 и поступает на входы п усилительных каналов 2. Часть входного сигнала с ответвляющего выхода ответвителя 29 подается по команде блока 11 управления через управляемые переключатели 25 и 26 на вход второго n-канального делителя 24, который осуществляет формирование п синфазных сигналов. Синфазные контрольные сигналы с выхода n-канального делителя 24 поступают на неразвязанные выходы от- ветвителей 5 и в (п-1)-м канале через котировочные фазовращатели 8, а в п-м канале через последовательно соединенные управляемый 7 и котировочный 8 фазовращатели подаются на соответствующие входы многоканального сумматора 9. По команде блока 11 управления сигналы с n-го и одного из n-1-x входов сумматора 9 через управляемые переключатели 30 поступают в двухканальный сумматор 31, где складываются. Суммарный сигнал, поступающий с выхода многоканального сумматора 9, детектируется детекторной секцией-10 и, разветвляясь по четырем параллельным цепям, поступает на измеритель 12 мощности и три входа блока 18 вычислителя: на первый вход - через пиковый детектор 15, на второй вход - через последовательно соединенные пропускающий фильтр 13 и пиковый детектор 16, на третий вход - через последовательно соединенные пропускающий фильтр 14 и пиковый детектор 17. Аналоговые сигналы, пос11573434

гулившие на входы блока 18 вычислителя, поступают на преобразователь 19 аналог-код, откуда по команде блока 11 управления они уже в виде кодов пода- , ются в вычислитель 20. Можно показать, что значение угла фазового сдвига определяется формулой

У

и,

IP 1 Sn

(О

Где Р

sm

и, ,и. максимальное значение суммарного сигнала за период модуляции, поступающее на первый вход;

амплитудные значения составляющих на частоте и удвоенной частоте модуляции, посJQ Вначале по командам блока 11 управления включается опорный и контролируемый каналы и при отключенном генераторе 6 гармонических колебаний производится контроль синфазности и грубая

J5 настройка (при помощи встроенных в усилитель органов) каналов в одной частотной точке по максимуму суммарной мощности, измеряемой измерителем 12 мощности. Аналогично настраиваются

тупающие на второй и третий 20 все каналы усилителя. Затем по команвходы соответственно блока 18 вычислителя.

Результат определения вычислителем 20 по формуле (1) фазового набега сигнала ф01 в контрольном тракте n-го канала по команде блока 11 управления поступают в блок 23 памяти, где запоминаются. Аналогично запоминаются фазовые набеги трактах остальных каналов го по команде блока 11 управления управляемые переключатели 25 и 26 устаЧ 0- в контрольных

ответвляющий выход направленного от- ветвителя 29 и вход п-канального делителя 24 соединяются с согласованными нагрузками 27 и 28 соответственно. По команде блока 11 управления осуществляется включение с помощью узлов 3 отключения каналов усилителей 4. Сигналы, поступающие на входы усилительных каналов 2-п, усиливаются усилителями 4 и поступают на входы от- ветвителей 5. Дальнейшее прохождение сигналов от ответвляющего выхода от- ветвителей 5 до запоминания блоком 23 памяти измеренных значений-фазовых рассогласований каналов ср .совпадает с рассмотренным прохождением выходных сигналов n-канального делителя 24.

Затем по команде блока 11 управления из блока 23 памяти и вычислитель 20 блока 18 вычислителя поступают значения фазовых набегов в контрольных трактах Ц, , значения фазовых набедам блока 11 управления включается генератор 6 гармонических колебаний и производится определение фазовых набегов cf0 в контрольных трактах всех

25 каналов. После этого по командам блока 11 управления включаются усилительные каналы и производится определение фазовых рассогласований между ними Lfp, и осуществляется вычисление После это- 30 фазовых рассогласований каналов ц

по формуле (2) и точная настройка каналов.

Измерение значений (обеспечивает существенное повышение точности изме,,. рений углов фазовых рассогласований каналов устройства. Опыт эксплуатации многоканальных усилителей показывает что разъюстировка сложных контрольных трактов, содержащих линии передачи

4Q (как правило кабели), котировочные фазовращатели, многоканальный сумматор при воздействии климатических и механических факторов достигает значений 20-30. Из расчета следует, что

45 изменение только фазы коэффициента стоячей волны (KcrU), равного для такого тракта 1,5, приводит к среднеквадратической погрешности изме«. ±8° и максимальной псгреш- о

рения

50 ности «+12е. Если изменится и амплитуда KCTU, то погрешность будет значительно больше. Осуществляемый в устройстве контроль фазовых набегов (f позволяет исключить эти погрешности

55 и существенно повысить точность синфазной настройки устройства. Одновременно уменьшается трудоемкость настройки контрольных трактов устройства, которая может осуществляться с помощью

гов в контрольных трактах

Гр,

и осуществляется вычисление точных значений фазовых рассогласований каналов ( по формуле:

Ч ; %;- Wo;

(2)

Вычисленные значения ц, из вычислителя 20 блока 18 вычислителя поступают в блок 23 памяти и через преобразователь 21 код-аналог блока 18 вычислителя подаются в индикатор 22.

Вначале по командам блока 11 управления включается опорный и контролируемый каналы и при отключенном генераторе 6 гармонических колебаний производится контроль синфазности и грубая

5 настройка (при помощи встроенных в усилитель органов) каналов в одной частотной точке по максимуму суммарной мощности, измеряемой измерителем 12 мощности. Аналогично настраиваются

«. ±8° и максимальной псгреш- о

рения

ности «+12е. Если изменится и амплитуда KCTU, то погрешность будет значительно больше. Осуществляемый в устройстве контроль фазовых набегов (f позволяет исключить эти погрешности

и существенно повысить точность синфазной настройки устройства. Одновременно уменьшается трудоемкость настройки контрольных трактов устройства, которая может осуществляться с помощью

системы контроля усилителя. Кроме того, могут быть учтены также фазовые рассогласования контрольных трактов в диапазоне частот.

Контроль синфазности каналов осуществляется по командам блока 1 управления при включенных всех каналах устройства,, Это обеспечивает, во-первых, исключение погрешности настройки обусловленной изменением спектра пульсацией источников питания (усилителей 2-п). Для усилителей на ЛБВ, электронное смещение фазы которой Ј,30° на процент изменения анодного напря- ркения, подключенной к источнику с нестабильностью , пульсации фазы составляют ±3°. При включении и выключении каналов в процессе настройки изменяется нагрузка генератора, питающего усилитель, и, соответственно, изменяется спектр пульсаций источника питания усилителя, работающего в импульсном режиме. Возникающие комбинационные составляющие с часто- тами, равными, близкими или кратными частоте или удвоенной частоте генератора 6 гармонических колебаний, проходят через пропускающий фильтр 13 первой или фильтр 14 второй гармоник, детектипуются детекторами 16 или 17, поступают на первый и третий входы блока 18 вычислителя и вызывают соответствующую погрешность настройки каналов. В случае проведения контроля при полностью включенном усилителе частота генератора 6 гармонических колебаний и полосы пропускания фильтров 13 и 14 могут быть выбраны в диапазонах, не содержащих частот пуль- саций питающих напряжений и их комбинационных составляющих. Во-вторых, исключается погрешность, обусловленная изменением фаз входных сигналов усилителей 4. Наименьшие изменения KCTU входа имеют усилители на ЛБВ, KCTU ЛБВ со стороны входа в выключенном состоянии 2, а во включенном -Ј1,5 В первом случае коэффициент отражения равен 0,33, во втором 0,2. В многоканальном делителе 1 отраженная волна, падающая со стороны выхода и распространяющаяся в направлении входа, делится пополам, поступает в тракт соседнего выхода и дальше распрост

раняется в направлении основной волны (входного сигнала усилителя 4). С уменьшением коэффициента отражения уровень помехи уменьшается от 0,16 до

Q ,Q 5 о

5

5

0,1, что обеспечивает уменьшение сред- неквадратического разброса фаз входных сигналов и погрешности настройки на +2°.

Кроме того,за счет значительного уменьшения количества включений и выключений каналов увеличивается надежность усилителя, повышается быстродействие системы контроля. Снижается трудоемкость синфазной настройки контрольных трактов и усилительных каналов 2-п устройства.

Блок 11 управления служит для формирования командных сигналов, управляющих усилительными каналами 2-п при помощи узлов 3 отключения, генератором 6 гармонических колебаний, преобразователем 19 аналого-код и вычисли - телем 20 блока 18 вычислителя, блоком 23 памяти, переключателями 25, 26 и 30.

Блок 11 управления работает следующим образом. При подаче на вход команды Пуск с выходов У,,...,у„ по программе, записанной в ПЗУ микроконт - роллера, поступают управляющие сигналы через заданные промежутки времени в дешифратор 33, размножаются в нем, затем усиливаются в блоке 34 сопряжения и поступают на управляющие входы соответствующих блоков и узлов устройства (фиг. 2),

Формула изобретения

первой гармоники и второй пиковый детектор - к второму .входу, а через последовательно соединенные фильтр второй гармоники и третий пиковый детек- , тор - к третьему входу блока вычислите-- ля, который состоит из последователь- bo соединенных преобразователя аналог- код, вычислителя и преобразователя

код-аналог, к выходу блока вычислите- IQ ключены к дополнительным выходам бло- ля подключен индикатор, при этом.входы управления n-усилительных каналов, генератора гармонических колебаний и блока вычислителя подключены к соответствующим выходам блока управления, 15 отличающийся тем, что, с Целью повышения точности синфазной настройки усилительных каналов, в него введены последовательно соединенка управления.

2 о Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что многоканальный сумматор содержит п-2 последовательно соединенных управляемых переключателей и двухканальныи сумматор, первый вход которого подключен к выходу первого управляемого фазовращателя, а второй

}ше направленный ответвитель, два угг- 20 вход является n-м сигнальным входом равляемых переключателя и второй п-ка- нальный делитель, а также блок памяти и две согласованные нагрузки, под- Ключенные к вторым выходам управляемых переключателей, причем вход перво-25 Го переключателя подключен к основному выходу направленного ответвителя, выходы второго n-канального делителя

одноканального сумматора, остальными п-1 сигнальными входами которого явл ются вторые входы управляемых перекл чателей, управляющие входы которых являются управляющими входами многок нального сумматора, выходом которого является выход двухканального суммат ра.

Редактор Н„ Яцола

Составитель В. Михалев

Техред Л.Сердюкова Корректор м„ Самборская

Заказ 1642

Тираж 558

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

подключены к дополнительным неразвязанным выходам направленных ответви- телей каждого усилительного канала, а блок памяти подключен к дополнительному выходу блока вычисления, при этом управляющие входы первого и второго управляемых переключателей, многоканального сумматора и блока памяти подключены к дополнительным выходам бло-

ка управления.

2 о Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что многоканальный сумматор содержит п-2 последовательно соединенных управляемых переключателей и двухканальныи сумматор, первый вход которого подключен к выходу первого управляемого фазовращателя, а второй

вход является n-м сигнальным входом

одноканального сумматора, остальными п-1 сигнальными входами которого являются вторые входы управляемых переключателей, управляющие входы которых являются управляющими входами многоканального сумматора, выходом которого является выход двухканального сумматора.

Подписное