Устройство для импульсной модуляции СВЧ-усилителя Советский патент 1993 года по МПК H03K3/53 

Фиг. 1

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение а передающих устройствах СВЧ-радиолокацион- ных систем.

Цель изобретения - расширение диапазона длительностей радиоимпульсов и частот их повторения.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для импульсной модуляции СБЧ- усилителя; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 - амплитудно-частотная характеристика СВЧ-усилителя и взаимное расположение частот сигналов, используемых при работе устройства.

Устройство для импульсной модуляции СВЧ-усилителей содержит генератор пусковых импульсов 1, подмодулятор 2, модулятор 3, источник питания 4 и нагрузку в виде СВЧ-усилителя 5, возбудитель 6, генератор побочной частоты 7, переключатель каналов 8 и полосовой фильтр 9, причем первый вход переключателя каналов 8 соединен с выходом возбудителя 6, второй вход - с выходом генератора побочной частоты 7, а управляющий вход - с первым выходом генератора пусковых импульсов 1, а выход соединен с входом СВЧ-усилителя 5, выход которого соединен с входом полосового фильтра 9, выход которого подключен к выходу устройства, второй вход генератора пусковых импульсов 1 соединен через подмодулятор 2 с управляющим входом модулятора 3, первый вход которого подключен к точке соединения входа СВЧ-усилителя 5 с отрицательным полюсом источника питания 4, положительный полюс которого подключен ко второму входу модулятора.

Устройство для импульсной модуляции СВЧ-усилителей работает следующим образом.

СВЧ-сигналы от возбудителя б и генератора побочной частоты 7, работающих в непрерывном режиме, подводятся к входам переключателя каналов 8. Импульсы с первого выхода генератора пусковых импульса 1 поступают на вход подмодулятора 2, а импульсы с второго выхода на вход управления переключателя каналов 8. Формирование радиоимпульсов в устройстве осуществляется с помощью модулятора 3 и переключателя каналов 8 пачками, причем длительность Тп и количество пачек формируется с помощью модулятора 3, а длительность ги и частота повторения радиоимпульсов в пачке- с помощью переключателя каналов 8 в следующем порядке. По сигналу генератора пусковых импульсов 1 подмодулятор 2 формирует импульс, равный длительности пачки Тп- который подводится к входу модулятора 3. Импульсный сигнал с выхода модулятора 3 поступает на вход управления током СВЧ-усилителя 5

(первый анод, сетку или коллектор в зависимости от используемого типа СВЧ-усилителя) и приводит его в режим усиления входного сигнала. Одновременно, по сигналу генератора пусковых импульсов 1 переключатель каналов 8 устанавливается в первое положение и с его выхода на вход СВЧ-усилителя 5 подается сигнал возбудителя 6. С выхода СВЧ-усилителя 5 усиленный радиоимпульс рабочей частоты

длительностью гри через полосовой фильтр 9 поступает на выход устройства, По истечении радиоимпульса рабочей частоты по еиг- налу генератора пусковых импульсов 1 переключатель каналов 8 переводится во

второе положение, при котором с выхода

переключателя каналов 8 на вход СВЧ-усилителя 5 поступает сигнал от генератора побочной частоты 7, Поскольку частота этого сигнала лежит вне полосы рабочих частот

СВЧ-усилителя 5, то радиоимпульсы побочной частоты поступают на выход практически без усиления м отфильтровываются далее полосовым фильтром 9.

Следующий радиоимпульс рабочей частоты формируется по сигналу генератора пусковых импульсов 1, поступающему на вход управления переключателя каналов 8 и устанавливающему его в положение, когда на вход СВЧ-усилителя снова подается

сигнал от возбудителя 6. По окончании длительности пачки Тп напряжение на первом выходе генератора пусковых импульсов 1 и выходе подмодулятора 2 становятся равными нулю и модулятор 3 переводит СВЧусилитель в режим молчания, при котором ток катода и высокочастотный сигнал на выходе отсутствуют. Формирование следующей пачки радиоимпульсов происходит в той же последовательности. Таким образом

на вход СВЧ-усилителя поступают группы

чередующихся СВЧ радиоимпульсов рабочей и побочной частоты. Подача побочного

сигнала в паузах между рабочими радиоимпульсами позволяет снизить уровень шумое примерно на 40 дБ/Гц. При работе с входным сигналом на побочной частоте, превышающей верхнюю точку рабочего диапазона ЛБВ на 800 мГц, уровень шума в рабочей полосе не превышает - 140 дБ/Гц.

Уровень побочной частоты на выходе фильтра 9 составляет - 80 дБ.

Устройство позволяет значительно расширить динамический диапазон длительностей формируемых радиоимпульсов и

частот их повторения, которые ограничиваются лишь скоростью срабатывания переключателя каналов. Скорость переключения современных p-l-n диодов составляет единицы-десятки наносекунд. Поэтому мини- мальная длительность импульсов, вычисленная как сумма длительностей переднего и заднего фронтов, взятых по уровню 0,5, а также минимальный период следования радиоимпульсов могут быть уменьшены до значений 10-20 не.

Кроме того, при использовании в устройстве СВЧ-уеилителя с анодной модуляцией обеспечивается значительный энергетический выигрыш. Например, при частотах повторения радиоимпульсов в пачке 300 кГц, пачек радиоимпульсов 1.0 кГц, напряжении коллектора 20 кВ и токе 200 мА, емкости 150 пФ энергетические затраты на перезаряд паразитных емкостей достигают 1,5 кВт. При использовании устройства паразитная емкость заряжается и разряжается лишь в начале и конце пачки. С учетом потерь на усиление побочного сигнала, которые составляют 0,33 кВт, энергетиче- ские потери снижаются более, чем на 1 кВт.

При использовании СВЧ-усилителя с сеточной модуляцией за счет протекания тока в паузах между радиоимпульсами, уменьшается время нахождения СВЧ-уси- лителя в бестоковом состоянии под высоким напряжением и значительно уменьшается

количество пробоев, что увеличивает срок службы СВЧ-усилителя и надежность устройства в целом.

Формула изобретения Устройство для импульсной модуляции СВЧ-усилителя, содержащее генератор пусковых импульсов, подмодулятор, модулятор, источник питания и нагрузку, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона частот повторения и длительностей радиоимпульсов, в него введены генератор, побочной частоты, полосовой фильтр, переключатель каналов и возбудитель, а нагрузка выполнена в виде СВЧ-усилителя, причем первый вход переключателя каналов соединен с выходом возбудителя, второй вход - с выходом генератора побочной частоты, управляющий вход - с первым выходом генератора пусковых импульсов, а выход - с входом СВЧ- усилителя, выход которого соединен с входом полосового фильтра, выход которого подключен к выходу устройства, второй выход генератора пусковых импульсов соединен через подмодулятор с управляющим входом модулятора, первый вход которого подключен к точке соединения входа СВЧ- усилителя с отрицательным полюсом источника питания, положительный полюс которого подключен к второму входу модулятора.

1835599

хр пульс с &//оде

Устройство для импульсной модуляции СВЧ-усилителей используется в передающих устройствах СВЧ-радиолокационных систем, Устройство содержит 1 генератор пусковых импульсов, 1 подмодулятор 2, 1 модулятор 3,1 источник питания 4, 1 нагрузку в виде СВЧ-усилителя 5, 1 возбудитель б, 1 генератор побочной частоты 7, 1 переключатель каналов 8 и 1 полосовой фильтр 9, 3 ил.

родиоимяульси густоты г на &хо&е с&ч-г/снлнг&ля 5

poduwft/iy. 67 яэбжяо гдсто-ть rlo Ихэд. е с i - уснлрт&лр S Pad -c;x/ i t:t еяоогъя гос7О7б на ьь/уоЪг тронстёГо

Редактор

Составитель А. Гладкий Техред М.Моргентая

Корректор М. Андру

Корректор М. Андрушёнко