FR2525834A1

FR2525834A1 - High frequency power amplifier for radar - includes parallel switched amplification lines to generate modulated power for radar

Info

Publication number: FR2525834A1
Application number: FR8207255A
Authority: FR
Inventors: Andre Peyrat
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1982-04-27
Filing date: 1982-04-27
Publication date: 1983-10-28

Abstract

The high frequency power amplifier includes a number of parallel amplification lines (el to en) between a power divider (1) at the input, and a summing circuit (2) at the output. Each amplification line includes a rapid switch (C1-Cn) whose state determines the power available on the corresponding output line. The divider consists of a group of couplers of different types which are thus able to carry out unequal division of the applied power. In particular a 3 dB coupler may be used to apply, to each of the amplification lines to which it is connected, half of the applied input power. The rapid switches used may be PIN diodes which are intended to achieve power modulation for use in a secondary radar system.

Description

AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE A HAUTE FREQUENCE
A PUISSANCE DE SORTIE COMMUTABLE RIDEMENT
PAR PALIERS
La présente invention concerne un amplificateur de puissance haute fréquence à puissance de sortie commutable rapidement par paliers.Par commutation rapide on entend une commutation faite dans un temps de l'ordre de la microseconde.HIGH FREQUENCY POWER AMPLIFIER
RIDELY SWITCHABLE OUTPUT POWER
BY BEARINGS
The present invention relates to a high frequency power amplifier with output power which can be quickly switched in steps. By rapid switching is meant switching made in a time of the order of a microsecond.

Un tel amplificateur est avantageusement à transistors qui ont remplacé les tubes à vide utilisés dans les anciennes réalisations, au fur et à mesure qu'apparaissaient de nouveaux transistors de puissdnce plus performants et plus fiables. Such an amplifier is advantageously with transistors which have replaced the vacuum tubes used in the old embodiments, as new transistors of more powerful and more reliable appear.

La figure 1 représente schématiquement un amplificateur de puissance haute fréquence. Il comporte essentiellement un groupement en parallèle d'un certain nombre de voies d'amplification identiques el à en à partir d'un diviseur de puissance 1, chacune ne délivrant qu'unè fraction de la puissance totale et un circuit sommateur 2 effectuant l'addition des puissances délivrées par les différentes voies. Chacune de ces voies comprend un certain nombre d'amplificateurs élémentaires (al à ai) connectés en série. Figure 1 shows schematically a high frequency power amplifier. It essentially comprises a grouping in parallel of a certain number of identical amplification channels and starting from a power divider 1, each delivering only a fraction of the total power and a summing circuit 2 performing the addition of the powers delivered by the different channels. Each of these channels includes a certain number of elementary amplifiers (al to ai) connected in series.

Les transistors utilisés dans un tel amplificateur fonctionnent en classe C et présentent de ce fait des puissances d'entrée et de sortie optimales dont il n'est pas recommandé de s'éloigner si l'on ne veut pas compromettre le bon fonctionnement des circuits. The transistors used in such an amplifier operate in class C and therefore have optimal input and output powers which it is not recommended to move away from if one does not want to compromise the proper functioning of the circuits.

En particulier, il ntest pas possible, comme dans les amplificateurs à plus faible puissance fonctionnant en classe A (linéaire), d'abaisser de manière significative par exemple la puissance de sortie d'un étage en abaissant simplement la puissance injectée à son entrée. Il n'est pas non plus souhaitable pour diminuer la puissance de sortie globale de supprimer le signal à l'entrée des voies d'amplification en agissant sur l'alimentation des voies, c'est à dire en supprimant l'alimentation d'un ou plusieurs étages desdites voies. En effet, la découpe effectuée sur les alimentations nécessite une circuiterie cornplexe et coûteuse et l'i npédance d'entrée des voies varierait de façon trop importante et nocive. In particular, it is not possible, as in the lower power amplifiers operating in class A (linear), to significantly reduce for example the output power of a stage by simply lowering the power injected at its input. It is also not desirable to reduce the overall output power to suppress the signal at the input of the amplification channels by acting on the power supply of the channels, that is to say by suppressing the power supply of a or more stages of said channels. In fact, the cutting carried out on the power supplies requires complex and costly circuitry and the input input of the channels would vary too much and be harmful.

Il est pourtant intéressant de pouvoir abaisser très rapidement la puissance de sortie dans certains cas. Ce besoin existe en particulier dans les interrogateurs radars secondaires dans lesquels la portée dépendant de la puissance émise , le nombre d'aéronefs susceptibles de répondre à l'interrogation dépend également de cette puissance. It is however interesting to be able to lower the output power very quickly in certain cases. This need exists in particular in secondary radar interrogators in which the range depends on the power transmitted, the number of aircraft capable of responding to the interrogation also depends on this power.

Four des raisons opérationnelles, il peut être alors très intéressant de pouvoir réduire la portée dans certaines directions afin de diminuer ie nombre des aéronefs interrogés. For operational reasons, it can then be very advantageous to be able to reduce the range in certain directions in order to reduce the number of aircraft questioned.

Commuter la sortie d'un amplificateur de puissance haute fréquence, rapidement entre deux ou plusieurs valeurs discrètes et principalement abaisser cette puissance de sortie,pourrait être résolu par l'insertion d'un atténuateur programmable en sortie de l'amplificateur. La commutation est rapide mais outre la difficulté de réalisation d'un tel atténuateur travaillant à un haut niveau de puissance, son insertion dans l'amplificateur entraîne des pertes de puissance qu'il faut compenser généralement par une augmentation de la puissance de sortie de l'amplificateur.Insérer un tel atténuateur plus en amont dans l'amplificateur ou des atténuateurs dans les différentes voies d'amplification n'apparait pas une bonne solution puisque, comme cela a été dit, les amplificateurs utilisés fonctionnant en classe C, il n'est pas possible de modifier, plus particulièrement de diminuer de façon significative leur puissance de sortie en abaissant la puissance à leur entrée, tout en conservant un fonctionnement correct et stable. Switching the output of a high frequency power amplifier, quickly between two or more discrete values and mainly lowering this output power, could be resolved by inserting a programmable attenuator at the output of the amplifier. Switching is fast, but in addition to the difficulty of producing such an attenuator working at a high power level, its insertion into the amplifier results in power losses which must generally be compensated by an increase in the output power of the 'amplifier. Inserting such an attenuator further upstream in the amplifier or attenuators in the different amplification channels does not appear to be a good solution since, as has been said, the amplifiers used operating in class C, there is no It is not possible to modify, more particularly to significantly reduce their output power by lowering the power at their input, while maintaining correct and stable operation.

L'invention a pour objet de pouvoir commuter rapidement entre deux ou plusieurs valeurs discrètes la puissance de sortie d'un amplificateur haute fréquence de puissance sans subir les inconvénients de la solution qui a été rappelée ci-dessus. The object of the invention is to be able to quickly switch between two or more discrete values the output power of a high frequency power amplifier without suffering the drawbacks of the solution which has been mentioned above.

Suivant l'invention, un amplificateur de puissance haute fréquence à puissance de sortie commutable rapidement par paliers comprenant un diviseur de puissance alimentant une pluralité de voies d'amplification et un circuit de sornmation est caractérisé en ce qu'il comprend, insérés dans les voies d'amplification, des commutateurs rapides dont la commande d'état détermine la répartition d'une manière déterminée de la puissance d'entrée de l'amplificateur dans les voies d'amplification et à leur sortie. According to the invention, a high frequency power amplifier with output power switchable rapidly in stages comprising a power divider supplying a plurality of amplification channels and a sornmation circuit is characterized in that it comprises, inserted in the channels amplification, fast switches whose state control determines the distribution in a determined way of the input power of the amplifier in the amplification channels and at their output.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront dans la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à l'aide de figures qui représentent outre la figure 1 déjà décrite. Other characteristics and advantages of the invention will appear in the description which follows, of exemplary embodiments given with the aid of figures which also represent Figure 1 already described.

- la figure 2 : un amplificateur de puissance conforme à l'invention
- la figure 3 : un amplificateur conforme à l'invention à 2 voies avec des coupleurs 3 dB;
- la figure 4 : une variante de réalisation de la figure 3
- la figure 5 : un groupement d'entrée de coupleurs 1/3, 2/3 utilisables dans un amplificateur suivant l'invention;
- la figure 6 : un groupement de sortie de coupleurs 1/3, 2/3;
- a figura 7 : un amplificateur de puissance suivant l'invention comportant des coupleurs 3dB et des coupleurs 113, 2/3;
- la figure 8 : un diagramme schématique d'un radar secondaire utilisant l'amplificateur de la figure 7;
-la figure 9 : un diagramme de puissance-portée du radar secondaire; et
-la figure 10 : un diagramme temps -puissance du radar secondaire.- Figure 2: a power amplifier according to the invention
- Figure 3: an amplifier according to the invention with 2 channels with 3 dB couplers;
- Figure 4: an alternative embodiment of Figure 3
- Figure 5: an input group of couplers 1/3, 2/3 usable in an amplifier according to the invention;
- Figure 6: an output group of couplers 1/3, 2/3;
- Figure 7: a power amplifier according to the invention comprising 3dB couplers and couplers 113, 2/3;
- Figure 8: a schematic diagram of a secondary radar using the amplifier of Figure 7;
FIG. 9: a power-range diagram of the secondary radar; and
FIG. 10: a time-power diagram of the secondary radar.

Ainsi que cela a été indiqué dans l'introduction à la présente demande, la commutation rapide de la puissance de sortie d'un amplificateur haute fréquence de puissance par paliers ou entre deux ou plusieurs valeurs discrètes est effectuée par la commande appropriée de commutateurs rapides insérés dans les voies amplificatrices de l'amplificateur. Les commutateurs rapides sont de type, par exemple à diodes PIN. Pour augmenter les possibilités de répartition de la puissance de sortie, entre plusieurs valeurs discrètes,on combine avec les commutateurs des répartiteurs de puissance de différents types. As indicated in the introduction to the present application, the rapid switching of the output power of a high frequency power amplifier in stages or between two or more discrete values is effected by the appropriate control of inserted rapid switches in the amplifier amplifying pathways. The rapid switches are of the type, for example with PIN diodes. To increase the possibilities of distributing the output power, between several discrete values, power distributors of different types are combined with the switches.

La figure 2 présente un amplificateur de puissance haute fréquence dans lequel, suivant l'invention,des commutateurs rapides ont été insérés dans les voies d'amplification. Ces commutateurs Cl
Cn sont introduits dans les différentes voies el, en. Ils présentent une entrée et deux sorties, Punie d'entre elles pouvant être fermée sur une charge Ch 1 - Ch n,lorsque le diviseur d'entrée n'est pas du type équilibré. Par diviseur équilibré on entend un diviseur dont toutes les entrées et sorties sont adaptées.FIG. 2 shows a high frequency power amplifier in which, according to the invention, fast switches have been inserted in the amplification channels. These Cl switches
Cn are introduced in the different paths el, in. They have an input and two outputs, Punished of them being able to be closed on a load Ch 1 - Ch n, when the input divider is not of the balanced type. By balanced divider is meant a divider with all the inputs and outputs adapted.

Lorsque tous les commutateurs C1 à Cn sont à l'état passant, le fonctionnement de l'amplificateur n'est pas différent de celui du schéma de la figure 1, c'est à dire que toutes les voies amplificatrices el à en délivrent des signaux semblables et -l'on recueille en sortie du sommateur 2 la puissance rnaximale correspondant, aux pertes d'insertion du sommateur près, à la somme des puissances délivrées par chacune des voies amplificatrices. Cependant, si l'on met un ou plusieurs des commutateurs C1 à Cn à l'état atténué, on peut faire passer la puissance de sortie à une valeur plus faible et le nornbre de paliers ainsi que l'atténuation obtenue sur chacun d'eux par rapport à la puissance maximale dépend de la configuration choisie. When all the switches C1 to Cn are in the on state, the operation of the amplifier is not different from that of the diagram in FIG. 1, that is to say that all the amplifier channels el to deliver signals thereof. similar and -we collect at the output of the summator 2 the maximum power corresponding, to the insertion loss of the summator, to the sum of the powers delivered by each of the amplifying channels. However, if one or more of the switches C1 to Cn is set to the attenuated state, the output power can be reduced to a lower value and the number of steps as well as the attenuation obtained on each of them with respect to the maximum power depends on the configuration chosen.

La figure 3 représente un amplificateur conforme à l'invention comprenant 2 voies d'amplification. Il comprend, connecté à son entrée E un coupleur 3dB utilisé comme diviseur de puissance 1 et un commutateur C1, C2 respectivement dans chacune des voies amplificatrice el, e2 un amplificateur al - bl et un isolateur 31 32
Le dispositif de sommation 2 est également un coupleur 3 dB dont les sorties sont celles de l'amplificateur haute fréquence considéré.FIG. 3 represents an amplifier according to the invention comprising 2 amplification channels. It includes, connected to its input E a 3dB coupler used as a power divider 1 and a switch C1, C2 respectively in each of the amplifier channels el, e2 an amplifier al - bl and an isolator 31 32
The summing device 2 is also a 3 dB coupler whose outputs are those of the high frequency amplifier considered.

Au point de vue du fonctionnement, le signal d'entrée est appliqué à l'entrée E du coupleur 3 dB, repèré 1 ; ce coupleur répartit sur chacune de ses deux sorties, sensiblement la moitié de la puissance injectée à son entrée. Le nombre des voies d'amplification utilisées étant de deux dans l'exemple choisi, chacune étant connectée par son entrée à l'une des sorties du coupleur 3 dB repèré 1 à travers un commutateur à diodes par exemple C1, C2, la puissance issue du coup leur 3dB repèré 1 est donc par l'intermédiaire de ce commutateur à diodes, injectée soit sur une charge Chl, Ch2, soit à l'entrée de la voie amplificatrice correspondante cl, e2.From the operating point of view, the input signal is applied to the input E of the 3 dB coupler, marked 1; this coupler distributes over each of its two outputs, substantially half of the power injected at its input. The number of amplification channels used being two in the example chosen, each being connected by its input to one of the outputs of the 3 dB coupler marked 1 through a diode switch for example C1, C2, the power coming suddenly their 3dB marked 1 is therefore via this diode switch, injected either on a load Chl, Ch2, or at the input of the corresponding amplifying channel cl, e2.

Les sorties de ces deux voies amplificatrices sont raccordées aux deux entrées d'un deuxième coupleurs 3dB, repèré 2 utilisé en sominateur. Les isolateurs 31-1 servent à conserver dans tous les cas une adaptation correcte des deux accès correspondants du sommateur. The outputs of these two amplifier channels are connected to the two inputs of a second 3dB coupler, labeled 2 used as a sominator. The isolators 31-1 serve in all cases to keep a correct adaptation of the two corresponding accesses of the summator.

Les longueurs électriques mises en jeu sont telles, que lorsque les deux commutateurs Cl et C2 sont à l'état passant, les deux voies amplifîcatrices sont alimentées en signal haute fréquence et les signaux de sortie issus des deux voies se retrouvent en phase sur la sortie 4 du sommateur et en opposition de phase sur la sortie 5. The electrical lengths involved are such that when the two switches C1 and C2 are in the on state, the two amplifier channels are supplied with a high frequency signal and the output signals from the two channels are found in phase on the output. 4 of the adder and in phase opposition on output 5.

Les deux voies el et e2 considérées étant identiques, on recueille une puissance quasi nulle sur la sortie 5 alors que sur la sortie 4 on recueille sensiblement la somme des puissances délivrées par les deux voies, soit encore sensiblement deux fois la puissance délivrée par une voie. The two channels el and e2 considered being identical, a virtually zero power is collected on the output 5 while on the output 4 we substantially collect the sum of the powers delivered by the two channels, or still substantially twice the power delivered by a channel .

Lorsque par contre, suivant la commande des commutateurs, une seule des deux voies el ou e2 est alimentée en signal haute fréquence, elle seule injecte de la puissance à l'entrée du sommateur 2 et cette puissance se répartit sensiblement de manière égale entre les sorties 4 et 5 du coupleur 2, la moitié sortant en 5 étant dissipée dans une charge Chs et la moitié sortant en 4 étant disponible pour l'utilisation.On constate donc à l'aide de l'exemple de la figure 3 que l'on peut, en commandant de façon appropriée les commutateurs C1 et C2 , recueillir en sortie soit la pleine puissance, si les deux commutateurs sont passants, soit sensiblement le quart de la pleine puissance, si l'un des deux commutateurs est non passant, soit éventuellement également une puissance quasi nulle si les deux commutateurs sont non passants.La figure 4 représente une variante de l'amplificateur de la figure 3 dans lequel on considère deux voies amplificatrices doubles el - elO - e2 - e20. Cet amplificateur comporte connecté à son entrée E un coupleur 3 dB, 1 jouant le rôle d'un répartiteur de puissance. Chacune des sorties de ce coupleur est connectée à un autre coupleur 3dB, 100 et 200 respectivement.Au coupleur 100 sont connectées deux voies amplificatrices el et elO dans chacune desquelles, suivant l'invention, est inséré un commututeur C1 - Calo. Les amplificateurs élémentaires ai à ai et a10 à aio sont également représentés. Chacune de ces voies el, elO est connectée à un coupleur 3 dB de sortie, 1O1 dont la sortie est connectée au sommateur, en l'occurrence un coupleur 3 dB également. Un mêrne schéma se retrouve pour la seconde sortie du circuit 1. Celle-ci est connectée à un coupleur 3dB, 200 auquel sont connectées 2 voies amplificatrices e2 et e20 chacune d'elles compor tant suivant l'invention un connecteur rapide C2 - C20 et des amplificateurs élémentaires bl à bi et blO à bio.Ces deux voies se regroupent dans un coupleur 3dB, 201, dont la sortie est connectée au sommateur 2. When on the other hand, according to the command of the switches, only one of the two channels el or e2 is supplied with a high frequency signal, it alone injects power at the input of the adder 2 and this power is distributed substantially equally between the outputs 4 and 5 of the coupler 2, the half leaving at 5 being dissipated in a Chs charge and the half leaving at 4 being available for use. We can therefore see from the example in FIG. may, by appropriately controlling the switches C1 and C2, collect at the output either full power, if the two switches are on, or substantially a quarter of full power, if one of the two switches is non-passing, or possibly also almost zero power if the two switches are non-conducting. FIG. 4 represents a variant of the amplifier of FIG. 3 in which two double amplifying channels el - elO - e2 - e20 are considered. This amplifier has connected to its input E a 3 dB coupler, 1 playing the role of a power distributor. Each of the outputs of this coupler is connected to another 3dB coupler, 100 and 200 respectively. To the coupler 100 are connected two amplifier channels el and elO in each of which, according to the invention, a switch C1 - Calo is inserted. The elementary amplifiers ai to ai and a10 to aio are also shown. Each of these channels el, elO is connected to a 3 dB output coupler, 1O1, the output of which is connected to the adder, in this case also a 3 dB coupler. A same diagram is found for the second output of circuit 1. This is connected to a 3dB coupler, 200 to which are connected 2 amplifier channels e2 and e20 each of them comprising according to the invention a quick connector C2 - C20 and elementary amplifiers bl to bi and blO to bio. These two channels are grouped together in a 3dB coupler, 201, the output of which is connected to summator 2.

Par rapport à la réalisation de la figure 3, cette variante présente l'avantage que les commutateurs à diodes Cl - C10 - C2
C20 sont de réalisation plus simple que ceux de la figure 3. De fait lorsque ces commutateurs sont coupés, il n'est pas nécessaire qu'ils aiguillent la puissance sur une charge pour conserver l'adaptation du sommateur. Toutefois, ceci implique que les commutateurs soient commandés par paires. Ainsi Cl ClO étant passants tous les deux, si
C2, C2O le sont également, on obtient à la sortie de l'amplificateur la pleine puissance. Si C1 et C10 sont tous deux dans leur état atténué et C2 -C20 passants, on obtiendra à la sortie sensiblement le quart de la pleine puissance. Si Cl - C10, C2- C20 sont tous 4 dans leur état atténué, I'amplificateur délivre une puissance quasi nulle.On remarquera dans ce montage l'absence d'isolateurs dans les voies amplificatrices, ceux-ci en effet ne sont plus nécessaires car l'impédance vue du coupleur 101 par exemple ne dépend plus de l'état des couples de commutateurs.Compared to the embodiment of FIG. 3, this variant has the advantage that the diode switches Cl - C10 - C2
C20 are simpler to produce than those in FIG. 3. In fact when these switches are off, they do not need to switch power on a load to maintain the adaptation of the summator. However, this implies that the switches are controlled in pairs. Thus Cl ClO being passers-by both, if
C2, C2O are also, we get full power at the amplifier output. If C1 and C10 are both in their attenuated state and C2 -C20 on, we will obtain at the output substantially a quarter of full power. If Cl - C10, C2- C20 are all 4 in their attenuated state, the amplifier delivers an almost zero power. because the impedance seen from the coupler 101 for example no longer depends on the state of the pairs of switches.

Pour avoir une possibilité de repartir de façon plus fine les différents paliers de puissance mis à la disposition de I'utilisateur, on peut utiliser un répartiteur d'entrée un peu plus complexe que celui décrit à l'appui de la figure 3. A titre d'exemple, non limitatif, la figure 5 représente un groupement d'entrée de coupleurs 1/3 2/3 utilisables dans l'amplificateur de puissance haute fréquence conforme à l'invention. Un coupleur "1/3 - 2/3" est un circuit passif à quatre accès, analogue à un coupleur 3 dB, mais qui répartit la puissance incidente vers ses deux sorties de façon différente sensiblement 1/3 pour l'une et 2/3 pour l'autre. To have a possibility of distributing in a finer way the different power steps made available to the user, it is possible to use an input distributor a little more complex than that described in support of FIG. 3. example, not limiting, Figure 5 shows an input group of couplers 1/3 2/3 usable in the high frequency power amplifier according to the invention. A "1/3 - 2/3" coupler is a passive circuit with four ports, analogous to a 3 dB coupler, but which distributes the incident power to its two outputs in a substantially different way 1/3 for one and 2 / 3 for the other.

La mise en cascade de trois coupleurs 6,7,8 "1/3 - 2/3" selon le shéma de la figure 4 est équivalente à un coup]eur à une entrée 9 et quatre sorties 10, 11, 12, 13 qui répartissent le signal d'entrée suivant sensiblement les lois d'amplitude et de phase suivantes : à l'entrée 9 un signal d'amplitude 1 et de phase O donnant à l'entrée du coupleur 7 un signal d'amplitude

et de phase et à l'entrée du
2 coupleur 8, un signal d'amplitude et de phase - 71 .Sur les sorties 10, 11, 12, et 13 on recueille respectivement les signaux d'amplitude

et de phase Si1/2 --- , d'amplitude

et de phase, , d'amplitude

etdephase 'X--- d'amplitude

et de phase ,'il- ir Ces signaux sont appliqués aux voies de l'amplificateur de puissance haute fréquence soit directement soit à travers d'autres coupleurs.The cascading of three 6,7,8 "1/3 - 2/3" couplers according to the diagram of FIG. 4 is equivalent to a blow] eur to an input 9 and four outputs 10, 11, 12, 13 which distribute the input signal substantially according to the following amplitude and phase laws: at input 9 an amplitude 1 and phase O signal giving the input of coupler 7 an amplitude signal

and phase and at the entrance of the
2 coupler 8, an amplitude and phase signal - 71. On outputs 10, 11, 12, and 13, the amplitude signals are collected respectively

and phase Si1 / 2 ---, of amplitude

and phase,, amplitude

etdephase 'X --- amplitude

and phase, 'il- ir These signals are applied to the channels of the high frequency power amplifier either directly or through other couplers.

Lorsque l'on utilise un groupement de commutateurs particulier du type de celui de la figure 5, il est nécessaire de prévoir en sortie un groupement semblable utilisé en sommateur. When using a particular group of switches of the type of that of FIG. 5, it is necessary to provide at output a similar group used as a summator.

La figure 6 représente un tel groupement de coupleurs 1/3-2/3 fonctionnant en sommateur, et à la sortie duquel on recueille une combinaison linéaire des signaux présents à ses quatre entrées. Les coupleurs 70 et 80 sont les coupleurs d'entrée, le coupleur 60 est le coupleur de sortie. Si les amplitudes et les phases des signaux appliqués aux entrées 100, 110, 120 et 130 sont respectivement A1 = 2 , - ; A 2 = P2, 3 = A 3 = 02, -7 > et A 4 = 1, O, le signal en sortie 90 du coupleur 60 a la forme

FIG. 6 represents such a group of 1 / 3-2 / 3 couplers operating as a summing device, and at the output of which a linear combination of the signals present at its four inputs is collected. The couplers 70 and 80 are the input couplers, the coupler 60 is the output coupler. If the amplitudes and phases of the signals applied to inputs 100, 110, 120 and 130 are respectively A1 = 2, -; A 2 = P2, 3 = A 3 = 02, -7> and A 4 = 1, O, the signal at output 90 of coupler 60 has the form

Ainsi les amplitudes et les pnases re!atlves (les quatre signaux d'entrée étant celles indiquées ci-dessus, la puissance obtenue en sortie est sensiblement la somme des puissances des signaux d'entrée. Thus the amplitudes and the relative ratios (the four input signals being those indicated above, the power obtained at the output is substantially the sum of the powers of the input signals.

La figure 7 représente un amplificateur suivant l'invention, comportant en entrée et en sortie des coupleurs distribués comme montré figures 5 et 6. En jouant sur l'état des commutateurs introduits conformément à l'invention dans les voies d'amplification, on peut faire varier la puissance de sortie entre plusieurs valeurs discrètes. FIG. 7 represents an amplifier according to the invention, comprising at the input and at the output couplers distributed as shown in FIGS. 5 and 6. By playing on the state of the switches introduced in accordance with the invention in the amplification channels, it is possible to vary the output power between several discrete values.

Cette figure 7 représente donc un exemple de réalisation d'un amplificateur de puissance haute fréquence à puissance de sortie commutable rapidement entre plusieurs valeurs discrètes.This FIG. 7 therefore represents an exemplary embodiment of a high frequency power amplifier with output power which can be quickly switched between several discrete values.

L'entrée de l'amplificateur E est connectée àun premier ensemble de coupleurs dits 1/3 - 2/3 tel que décrit figure 5 puis à un ensemble de coupleurs 3dB 14 15,16,17, 18. Ces deux ensembles constituent le diviseur de puissance 1 mentionné figure 1. Les sorties de ce diviseur alimentent les voies amplificatrices el à e9 de l'amplificateur de puissance haute fréquence, objet de l'invention. The input of the amplifier E is connected to a first set of couplers called 1/3 - 2/3 as described in FIG. 5 then to a set of 3dB couplers 14 15,16,17, 18. These two sets constitute the divider power 1 mentioned in Figure 1. The outputs of this divider supply the amplifier channels el to e9 of the high frequency power amplifier, object of the invention.

Neuf voies amplificatrices sont indiquées mais ce nombre n'est pas limitatif ni dans un sens ni dans l'autre, c'est à dire qu'il peut-être supérieur ou inférieur à ce qui est figuré. Dans chacune des voies est inséré un commutateur C1 à C9 avec sa commande, non figurée sur le dessin, qui détermine suivant ce que l'on désire, l'état passant ou non passant des commutateurs . Les voies amplificatrices comprennent chacune , à titre d'exemple non limitatif également, un amplificateur élémentaire al à kl suivi d'un isolateur 31 à 39.Les sorties des voies amplificatrices sont connectées à un troisième ensemble de coupleurs 19,20, 21,22,23 dits à 3dB, suivi d'un quatrième ensemble de coupleurs, ceux-ci dits à 1/3 - 2/3, disposés comme indiqué figure 6. La sortie 90 de ce quatrième ensemble constitue la sortie S de l'amplificateur de puissance haute fréquence, objet de l'invention.Nine amplifying channels are indicated, but this number is not limiting either in one direction or the other, that is to say that it may be higher or lower than what is figured. In each of the channels is inserted a switch C1 to C9 with its control, not shown in the drawing, which determines according to what is desired, the on or off state of the switches. The amplifier channels each comprise, by way of nonlimiting example also, an elementary amplifier a1 to kl followed by an isolator 31 to 39.The outputs of the amplifier channels are connected to a third set of couplers 19,20, 21,22 , 23 said to 3dB, followed by a fourth set of couplers, these said to 1/3 - 2/3, arranged as shown in Figure 6. The output 90 of this fourth set constitutes the output S of the amplifier high frequency power, object of the invention.

Tenant compte des explications données avec la description des figures précédentes on constate qu'en jouant sur la commande des commutateurs Cl à C9, c'est à dire en les mettant dans leur état passant ou non passant, on peut obtenir sur la sortie S du dispositif de la figure 7 toutes les valeurs de puissance correspondant à toutes les combinaisons possibles des états des commutateurs. Taking into account the explanations given with the description of the preceding figures, it can be seen that by playing on the control of the switches C1 to C9, that is to say by putting them in their on or not on state, it is possible to obtain on the output S of the device of FIG. 7 all the power values corresponding to all the possible combinations of the states of the switches.

On constate par rapport aux résultats obtenus avec les cxemples précédents que dans le cas de la Figure 7 le nornbre des paliers d'atténuation est plus grand et que leurs valeurs sont plus rapprochées, ce qui donne plus de souplesse au point de vue de l'utilisation du dispositif. Il faut noter que les exemple donnés ne sont pas limitatifs et que, suivant ce que l'on désire, d'autres combinaisons de coupleurs et de commutateurs peuvent être établies. It is noted with respect to the results obtained with the preceding examples that in the case of FIG. 7 the number of the attenuation stages is greater and that their values are closer together, which gives more flexibility from the point of view of the use of the device. It should be noted that the examples given are not limiting and that, as desired, other combinations of couplers and switches can be established.

On notera également qu'en fait, l'invention permet d'effectuer une modulation de puissance rapide, la vitesse de commutation n'étant limitée que par les temps de réponse des commutateurs et des amplificateurs élémentaires des voies amplificatrices. Cette commutation du signal peut se faire à bas niveau de puissance et elle ne requiert pas l'insertion, derrière la sortie forte puissance, d'un circuit supplémentaire de modulation de puissance, dont l'insertion cause, même lorsqu'il est dans l'état d'atténuation minimale, une perte de puissance pénalisante pour l'utilisateur. It will also be noted that, in fact, the invention makes it possible to effect rapid power modulation, the switching speed being limited only by the response times of the switches and of the elementary amplifiers of the amplifying channels. This signal switching can be done at low power level and does not require the insertion, behind the high power output, of an additional power modulation circuit, the insertion of which causes, even when it is in the state of minimum attenuation, a loss of power penalizing for the user.

Le champ d'application de l'invention est vaste et s'étend entre autres au domaine du radar secondaire où la modulation de puissance à l'émission permet de faire varier la portée de l'interrogateur au sol en fonction de l'azimut par exemple . Ceci peut-être extrêmement intéressant entre autre pour combattre les reflexions parasites qui peuvent exister dans certaines directions dues à des obstacles naturels ou artificiels. La figure 8 représente schématiquement un interrogateur radar secondaire dans lequel on a introduit un amplificateur conformément à l'invention ayant donc une puissance de sortie commutable rapidement . On y trouve à partir de l'antenne 40 un séparateur émission réception 41 connecté à un récepteur 42 et à un émetteur 43.Cet émetteur comporte un pilote 44, un modulateur 45 et en 46 un amplificateur de puissance haute fréquence à puissance de sortie commutable, suivant l'invention. Cet amplificateur permet d'adapter la puissance de l'émetteur aux distances où se trouvent les aéronefs. La figure 9 représente une sorte de carte de la puissance rayonnée par l'émetteur du radar secondaire suivant certaines directions. Par exemple dans un angleDtautour de l'axe OX, on peut émettre à pleine puissance, la portée de l'interrogation étant maximale, tandis que dans l'angleg, la puissance est réduite et dans les angles get S, ,elle est encore plus réduite. Ainsi dans les radars secondaires soit connus, soit également dans les nouveaux systèmes à adressage sélectif, la position des aéronefs étant connue à l'avance, la modulation de puissance à l'émission permettra d'adapter la puissance émise à la distance séparant l'avion de la station, un avion lointain étant intérrogé à pleine puissance, un avion proche étant intérrogé à puissance réduite.Sur la figure vioqui représente la puissance émise PE en fonction du temps t, le groupe d'impulsions I représente une interrogation destinée à un avion lointain, elle se fait à pleine puissance. Le groupe d'impulsions n représente une interrogation faite à puissance réduite d'un avion relativement proche de la station radar. The field of application of the invention is vast and extends inter alia to the field of secondary radar where the power modulation on transmission makes it possible to vary the range of the interrogator on the ground as a function of the azimuth by example. This can be extremely interesting among other things to combat parasitic reflections which can exist in certain directions due to natural or artificial obstacles. FIG. 8 schematically represents a secondary radar interrogator into which an amplifier has been introduced in accordance with the invention therefore having a rapidly switchable output power. There is, from antenna 40, a transmit-receive separator 41 connected to a receiver 42 and to a transmitter 43. This transmitter comprises a pilot 44, a modulator 45 and at 46 a high frequency power amplifier with switchable output power. , according to the invention. This amplifier makes it possible to adapt the power of the transmitter to the distances where the aircraft are located. FIG. 9 represents a sort of map of the power radiated by the transmitter of the secondary radar in certain directions. For example in an angle D around the axis OX, one can transmit at full power, the range of the interrogation being maximum, while in the angle g, the power is reduced and in the angles get S,, it is even more scaled down. Thus in the secondary radars, either known, or also in the new systems with selective addressing, the position of the aircraft being known in advance, the power modulation on transmission will make it possible to adapt the power transmitted to the distance separating the airplane of the station, a distant airplane being interrogated at full power, a nearby airplane being interrogated at reduced power. In the figure vioqui represents the transmitted power PE as a function of time t, the pulse group I represents an interrogation intended for a distant plane, it is done at full power. The pulse group n represents an interrogation made at reduced power of an aircraft relatively close to the radar station.

On a ainsi décrit un amplificateur de puissance à haute fréquence, à puissance de sortie commutable rapidement par paliers. A high frequency power amplifier has thus been described, with output power quickly switchable in steps.

Claims

1. High frequency power amplifier with output power switchable rapidly in steps comprising a plurality of amplification channels (el to en) between a power divider (1) at the input and a summator (2) at the output, characterized in that each amplification channel (el to en) comprises a fast switch (C1 to Cn) whose state determines the power available at the output of the corresponding channel.

2.A power amplifier according to claim 1, characterized in that the power divider (1) consists of a group of couplers of different types, which can in particular be of unequal power division (Fig 5).

3. Power amplifier according to claim 1, characterized in that the summator (2) is constituted by a group of couplers of different types which can be in pa-ti ^ the i "lsion of unequal power (Fig 6).

4. Power amplifier according to one of claims 1 or 2, characterized in that the power divider (1) constituting the input device of the amplifier, is a 3dB coupler applying to each of the amplification channels ( el-e2) to which it is connected, substantially half of the applied input power.

5. Power amplifier according to one of claims 1 or 3, characterized in that the power summator (2) is a 3dB coupler.

6. Power amplifier according to claims 2 and 3, characterized in that the power divider (1) and the power summator (2) are constituted by couplers 1 / 3'- 2/3 (6.7.8.60.70.80 ) distributing the input power according to a certain amplitude and phase law on the amplification channels (el -en) and then recombining the power present at the respective outputs of said channels.

7. Power amplifier according to one of claims 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that the power divider (1) is a combination of 3dB couplers (14.15.16.17.18) and couplers 1 / 3 - 2/3 (6.7.8) and that the power summator (2) is a combination of 3dB couplers (19.20.21.22.23) and 1/3 2/3 couplers (60.70.80).

8. Power amplifier according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the fast switches (C1 - Cn) are PIN diodes.

9. Power amplifier according to one of claims 1, 4 or 5, characterized in that it comprises double amplification channels (el - elO and e2 - e20), each of these channels comprising a fast switch (C1 - C10 and C2 - C20) and these switches being controlled in pairs.

10. Use of a power amplifier according to any one of claims 1 to 9 as a device performing rapid power modulation.

11. Use of a power amplifier according to any one of claims 1 to 10 in a secondary radar in which the power transmitted is varied as a function of the range.