RU136941U1

RU136941U1 - Microwave transmitter

Info

Publication number: RU136941U1
Application number: RU2013134187/07U
Authority: RU
Inventors: Юрий Борисович Степанов; Евгений Иванович Рогальский
Original assignee: Открытое акционерное общество "Концерн ПВО "Алмаз-Антей"
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2014-01-20

Abstract

Передатчик РЛС, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, первый развязывающий прибор, аттенюатор, второй развязывающий прибор, усилитель СВЧ и последовательно соединенные амплитудный детектор выходной мощности, синхронный детектор и интегратор, при этом аттенюатор выполнен с тремя входами, два из которых являются управляющими, причем один управляющий вход соединен с выходом генератора поискового сигнала и со вторым входом синхронного детектора, а выход усилителя является выходом передатчика и соединен со входом амплитудного детектора выходной мощности и с нагрузкой, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, выполненный с двумя входами, и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с другим управляющим входом аттенюатора, при этом первый вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом интегратора, а на второй вход подается внешний управляющий сигнал.A radar transmitter containing a serially connected master oscillator, a first decoupling device, an attenuator, a second decoupling device, a microwave amplifier and a serially connected amplitude output power detector, a synchronous detector and an integrator, the attenuator being made with three inputs, two of which are control inputs, one of which is control the control input is connected to the output of the search signal generator and to the second input of the synchronous detector, and the output of the amplifier is the output of the transmitter and connected to the input am a solid output power detector and with a load, characterized in that it additionally contains a series-connected analog-to-digital converter made with two inputs, and a digital-to-analog converter, the output of which is connected to another control input of the attenuator, while the first input of the analog-to-digital converter is connected with the output of the integrator, and an external control signal is supplied to the second input.

Description

Заявляемая полезная модель относится к области передачи сигналов, в частности к системам радиосвязи, предназначенным для связи между двумя или более объектами, и может быть использована в радиолокации и навигации.The inventive utility model relates to the field of signal transmission, in particular to radio communication systems designed for communication between two or more objects, and can be used in radar and navigation.

Известен «Передатчик СВЧ» (см. патент RU №2187880, заявл. 04.04.2001 г., опубл. 20.08.2002 г., МПК: H03B 9/06), содержащий последовательно включенные задающий генератор, первым выходом соединенный с первым развязывающим прибором, p-i-n аттенюатор, второй развязывающий прибор, усилитель СВЧ, нагрузку и подключенные ко второму входу усилителя СВЧ источник питания и модулятор, при этом между вторым выходом задающего генератора и управляющим входом p-i-n аттенюатора включены частотный дискриминатор и управляемый от частотного дискриминатора источник тока.The well-known "Microwave Transmitter" (see patent RU No. 2187880, application 04.04.2001, publ. 08.20.2002, IPC: H03B 9/06) containing a master oscillator connected in series, connected to the first decoupling device with a first output , a pin attenuator, a second decoupling device, a microwave amplifier, a load, and a microwave power source and modulator connected to the second input of the amplifier, while a frequency discriminator and a current source controlled from a frequency discriminator are connected between the second output of the master oscillator and the control input of the pin attenuator.

Данный передатчик может работать как в непрерывном, так и в импульсном режимах.This transmitter can operate in both continuous and pulsed modes.

Недостатком известного технического решения является нестабильность входной мощности усилителя СВЧ, которая возникает при изменении температуры окружающей среды и нестабильности источников питания, что приводит к отклонению входной мощности от оптимального значения, к ухудшению коэффициента полезного действия усилителя СВЧ, росту амплитудных и фазовых шумов на его выходе и искажению частотного спектра сигнала.A disadvantage of the known technical solution is the instability of the input power of the microwave amplifier, which occurs when the ambient temperature and the instability of the power sources change, which leads to a deviation of the input power from the optimal value, to a deterioration of the efficiency of the microwave amplifier, an increase in the amplitude and phase noise at its output, and distortion of the frequency spectrum of the signal.

Известен «Передатчик СВЧ», (см. патент RU на полезную модель №125004, заявл. 12.10.2012 г., опубл. 20.02.2012 г., МПК: H04B 1/02), содержащий последовательно соединенные задающий генератор, первый развязывающий прибор, аттенюатор, второй развязывающий прибор, усилитель СВЧ, генератор поискового сигнала и последовательно соединенные амплитудный детектор выходной мощности, синхронный детектор и интегратор, при этом аттенюатор выполнен с тремя входами, два из которых являются управляющими, причем один управляющий вход соединен с выходом интегратора, другой - с выходом генератора поискового сигнала и со вторым входом синхронного детектора, а выход усилителя является выходом передатчика и соединен со входом амплитудного детектора выходной мощности и - с нагрузкой.The well-known "Microwave Transmitter", (see RU patent for utility model No. 125004, application form 12.10.2012, publ. 02.20.2012, IPC: H04B 1/02), containing a serially connected master oscillator, the first decoupling device , an attenuator, a second decoupling device, a microwave amplifier, a search signal generator and a series-connected amplitude detector of output power, a synchronous detector and an integrator, the attenuator made with three inputs, two of which are control, one control input connected to the output of the integrator, the other - from Exit search signal generator and the second input of the synchronous detector, and the amplifier output is the output of the transmitter and is coupled to the input of the amplitude detector output, and - a load.

Недостатки известного технического решения заключаются в том, что при работе в режиме прерывистых колебаний (кратковременная передача кодоимпульсной информации к внешнему управляемому объекту) не удается поддерживать значение выходной мощности такого же максимального уровня, что и при работе в режиме непрерывных колебаний, ввиду малой длительности кодовых импульсов.The disadvantages of the known technical solution are that when operating in discontinuous oscillations (short-term transmission of code-pulse information to an external controlled object), it is not possible to maintain the output power value of the same maximum level as when operating in continuous oscillation mode, due to the short duration of code pulses .

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, и техническим результатом, достигаемым при ее использовании является создание передатчика СВЧ, обеспечивающего при работе в режиме прерывистых колебаний получение значения выходной мощности близкого или равного к максимальному значению выходной мощности, получаемому в режиме непрерывных колебаний.The task to which the claimed utility model is directed, and the technical result achieved when using it, is to create a microwave transmitter that, when operating in the discontinuous mode, obtains an output power value close to or equal to the maximum value of the output power obtained in the continuous mode.

Кроме того, заявляемая полезная модель расширяет арсенал известных технических средств аналогичного назначения.In addition, the claimed utility model expands the arsenal of well-known technical means of a similar purpose.

Технический результат достигается тем, что в передатчик, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, первый развязывающий прибор, аттенюатор, второй развязывающий прибор, усилитель СВЧ и последовательно соединенные амплитудный детектор выходной мощности, синхронный детектор и интегратор, при этом аттенюатор выполнен с тремя входами, два из которых являются управляющими, причем один управляющий вход соединен с выходом генератора поискового сигнала и со вторым входом синхронного детектора, а выход усилителя является выходом передатчика и соединен со входом амплитудного детектора выходной мощности и с нагрузкой, дополнительно введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), выполненный с двумя входами, и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), выход которого соединен с другим управляющим входом аттенюатора, причем первый вход АЦП соединен с выходом интегратора, а на второй вход АЦП подается внешний управляющий сигнал.The technical result is achieved by the fact that the transmitter contains a serially connected master oscillator, a first decoupling device, an attenuator, a second decoupling device, a microwave amplifier and a series-connected amplitude detector of output power, a synchronous detector and an integrator, while the attenuator is made with three inputs, two of which are control, and one control input is connected to the output of the search signal generator and to the second input of the synchronous detector, and the output of the amplifier is transmitter and is connected to the input of the amplitude detector of the output power and to the load, additionally introduced are a series-connected analog-to-digital converter (ADC), made with two inputs, and a digital-to-analog converter (DAC), the output of which is connected to another control input of the attenuator, and the first input of the ADC is connected to the output of the integrator, and an external control signal is supplied to the second input of the ADC.

Предлагаемая полезная модель поясняется рисунком, на котором представлена блок-схема передатчика СВЧ.The proposed utility model is illustrated in the figure, which shows a block diagram of a microwave transmitter.

Передатчик СВЧ (см. рисунок) содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, первый развязывающий прибор 2, аттенюатор 3, второй развязывающий прибор 4, усилитель СВЧ 5, амплитудный детектор выходной мощности 6. Кроме того, в состав передатчика СВЧ входит генератор поискового сигнала 7 и последовательно соединенные синхронный детектор 8, интегратор 9, аналого-цифровой преобразователь 10, цифро-аналоговый преобразователь 11. Аттенюатор 3 выполнен с тремя входами, два из которых являются управляющими. Один управляющий вход соединен с выходом ЦАП 11, а другой - с выходом генератора поискового сигнала 7 и одновременно со вторым входом синхронного детектора 8. АЦП 10 выполнен с двумя входами, на один из которых поступает внешний управляющий сигнал, а второй соединен с выходом интегратора 9. Выход усилителя СВЧ 5 является выходом передатчика и одновременно соединен со входом амплитудного детектора 6 и - с нагрузкой (на чертеже не показана).The microwave transmitter (see figure) contains a serially connected master oscillator 1, a first decoupling device 2, an attenuator 3, a second decoupling device 4, a microwave amplifier 5, and an amplitude detector of output power 6. In addition, the microwave transmitter includes a search signal generator 7 and the synchronous detector 8, the integrator 9, the analog-to-digital converter 10, the digital-to-analog converter 11 are connected in series. The attenuator 3 is made with three inputs, two of which are control inputs. One control input is connected to the output of the DAC 11, and the other to the output of the search signal generator 7 and simultaneously with the second input of the synchronous detector 8. The ADC 10 is made with two inputs, one of which receives an external control signal, and the second is connected to the output of the integrator 9 The output of the microwave amplifier 5 is the output of the transmitter and is simultaneously connected to the input of the amplitude detector 6 and - with the load (not shown in the drawing).

В режиме непрерывных колебаний внешний управляющий сигнал на втором входе АЦП 10 отсутствует и в этом случае передатчик СВЧ работает следующим образом. Сигнал с задающего генератора 1 поступает на вход усилителя СВЧ 5 через последовательно соединенные первый развязывающий прибор 2, аттенюатор 3, второй развязывающий прибор 4, а с выхода усилителя СВЧ 5 одна - основная часть сигнала поступает в нагрузку, а другая - в амплитудный детектор 6.In continuous oscillation mode, the external control signal at the second input of the ADC 10 is absent, and in this case, the microwave transmitter operates as follows. The signal from the master oscillator 1 is fed to the input of the microwave amplifier 5 through the first decoupling device 2, attenuator 3, and the second decoupling device 4 connected in series, and one from the output of the microwave amplifier 5 - the main part of the signal goes to the load, and the other to the amplitude detector 6.

Оптимальный уровень мощности на входе усилителя СВЧ 5 поддерживается автоматически посредством изменения величины тока на первом управляющем входе аттенюатора 3 путем формирования контура экстремального регулирования с отрицательной обратной связью, состоящего из генератора поискового сигнала 7 и последовательно включенных амплитудного детектора выходной мощности 6, синхронного детектора 8, интегратора 9, АЦП 10 и ЦАП 11. В генераторе поискового сигнала 7 формируется низкочастотный периодический поисковый сигнал, который поступает на второй управляющий вход аттенюатора 3 для модуляции сигнала на входе усилителя СВЧ 5. С выхода усилителя СВЧ 5 сигнал, содержащий информацию об отклонении уровня выходной мощности усилителя СВЧ 5 от максимального значения, поступает на амплитудный детектор 6. Выходное напряжение с амплитудного детектора 6, кроме постоянной составляющей, содержит и переменную составляющую с частотой генератора поискового сигнала 7. Амплитуда переменной составляющей поискового сигнала зависит от величины отклонения мощности сигнала от максимального значения выходной мощности усилителя СВЧ 5, а фаза от зоны отклонения текущего значения уровня мощности СВЧ. Сигнал с выхода амплитудного детектора 6 поступает на вход синхронного детектора 8, где с учетом амплитуд и фаз сигналов происходит перемножение сигнала низкочастотной модулирующей поисковой составляющей с поисковым сигналом, поступающим с генератора поискового сигнала 7, и выделение постоянной составляющей. Сигнал с выхода синхронного детектора 8 поступает на вход интегратора 9, который обеспечивает медленное изменение входного сигнала в соответствии с выходом синхронного детектора 8. С выхода интегратора 9 сигнал поступает на вход АЦП 10, в котором происходит его преобразование из аналогового в цифровой двоичный код. Далее сигнал, пропорциональный текущему значению сигнала на выходе интегратора 9, в виде двоичного кода поступает на вход ЦАП 11, где цифровой сигнал преобразуется в аналоговый и поступает на первый управляющий вход аттенюатора 3. Посредством изменения магнитного поля аттенюатора 3 в соответствии со значением тока в его обмотке устанавливается и поддерживается оптимальный уровень мощности на входе усилителя СВЧ 5, при котором его выходная мощность достигает максимального значения.The optimal power level at the input of the microwave oven amplifier 5 is maintained automatically by changing the current value at the first control input of the attenuator 3 by forming an extreme control loop with negative feedback, consisting of a search signal generator 7 and a series-connected amplitude detector of the output power 6, synchronous detector 8, integrator 9, ADC 10 and DAC 11. In the generator of the search signal 7, a low-frequency periodic search signal is generated, which is fed to The second control input of the attenuator 3 for modulating the signal at the input of the microwave amplifier 5. From the output of the microwave amplifier 5, a signal containing information about the deviation of the output power level of the microwave amplifier 5 from the maximum value is supplied to the amplitude detector 6. The output voltage from the amplitude detector 6, except for the constant component, it contains a variable component with the frequency of the search signal generator 7. The amplitude of the variable component of the search signal depends on the deviation of the signal power from the maximum value I have the output power of the microwave 5 amplifier, and the phase from the deviation zone of the current value of the microwave power level. The signal from the output of the amplitude detector 6 is fed to the input of the synchronous detector 8, where, taking into account the amplitudes and phases of the signals, the signal is multiplied by the low-frequency modulating search component with the search signal from the search signal generator 7 and the DC component is extracted. The signal from the output of the synchronous detector 8 is fed to the input of the integrator 9, which provides a slow change in the input signal in accordance with the output of the synchronous detector 8. From the output of the integrator 9, the signal is fed to the input of the ADC 10, in which it is converted from analog to digital binary code. Next, a signal proportional to the current value of the signal at the output of the integrator 9, in the form of a binary code is fed to the input of the DAC 11, where the digital signal is converted to analog and fed to the first control input of the attenuator 3. By changing the magnetic field of the attenuator 3 in accordance with the current value in it the winding is set and maintained at the optimal power level at the input of the microwave amplifier 5, at which its output power reaches its maximum value.

В режиме прерывистых колебаний (кратковременная передача кодоимпульсной информации к внешнему управляемому объекту) передатчик СВЧ работает следующим образом. При включении режима прерывистых колебаний на второй вход АЦП 10 поступает внешний управляющий сигнал, например от цифровой вычислительной машины (ЦВМ) в виде дискретного сигнала, который останавливает процесс преобразования путем остановки счетчика, импульсов, входящего в состав АЦП 10. Контур экстремального регулирования с отрицательной обратной связью размыкается. При этом на выходе АЦП 10 текущее значение сигнала в виде двоичного кода, соответствующее оптимальному уровню мощности на входе усилителя СВЧ 5, фиксируется и остается постоянным в течение всего времени работы передатчика СВЧ в режиме прерывистых колебаний. Далее этот сигнал в виде зафиксированного двоичного кода поступает на вход ЦАП 11 и затем на первый управляющий вход аттенюатора 3, что приводит к фиксации оптимального значения мощности на входе усилителя СВЧ 5.In the intermittent oscillation mode (short-term transmission of code-pulse information to an external controlled object), the microwave transmitter operates as follows. When the intermittent oscillation mode is switched on, the second input of the ADC 10 receives an external control signal, for example, from a digital computer (digital computer) in the form of a discrete signal, which stops the conversion process by stopping the counter, pulses included in the ADC 10. Extreme control loop with negative feedback communication opens. At the same time, at the output of the ADC 10, the current value of the signal in the form of a binary code corresponding to the optimal power level at the input of the microwave amplifier 5 is fixed and remains constant during the entire time the microwave transmitter is operating in the intermittent mode. Further, this signal in the form of a fixed binary code is fed to the input of the DAC 11 and then to the first control input of the attenuator 3, which leads to fixing the optimal value of the power at the input of the microwave amplifier 5.

Таким образом, и в режиме прерывистых колебаний обеспечивается поддержание близкого к оптимальному уровня мощности на входе усилителя СВЧ (5), то есть соответственно и максимального на выходе передатчика СВЧ и уменьшению амплитудных и фазовых шумов. Широко известные АЦП 10 и ЦАП 11 могут быть выполнены, например на интегральных схемах (см. книгу «Аналогово-цифровые преобразователи» Гитис Э.И., Пискунов Е.А., M Энергоиздат, 1981 г.).Thus, in the regime of intermittent oscillations, a near-optimal power level at the input of the microwave amplifier (5) is maintained, i.e., correspondingly, the maximum at the output of the microwave transmitter and the reduction of amplitude and phase noise. The widely known ADC 10 and DAC 11 can be performed, for example, on integrated circuits (see the book "Analog-to-Digital Converters" Gitis E.I., Piskunov EA, M Energoizdat, 1981).

Предлагаемый передатчик СВЧ может быть технически реализован по известным правилам из стандартных элементов, выпускаемых промышленностью, что позволяет сделать вывод о его промышленной применимости.The proposed microwave transmitter can be technically implemented according to well-known rules from standard elements manufactured by industry, which allows us to conclude that it is industrially applicable.

Claims

A radar transmitter containing a serially connected master oscillator, a first decoupling device, an attenuator, a second decoupling device, a microwave amplifier and a serially connected amplitude output power detector, a synchronous detector and an integrator, the attenuator being made with three inputs, two of which are control inputs, one of which is control the control input is connected to the output of the search signal generator and to the second input of the synchronous detector, and the output of the amplifier is the output of the transmitter and connected to the input am a solid output power detector and with a load, characterized in that it additionally contains a series-connected analog-to-digital converter made with two inputs, and a digital-to-analog converter, the output of which is connected to another control input of the attenuator, while the first input of the analog-to-digital converter is connected with the output of the integrator, and an external control signal is supplied to the second input.