RU1840969C

RU1840969C - Shf power stabiliser

Info

Publication number: RU1840969C
Application number: SU1586366/28A
Authority: RU
Inventors: В.А. Фурман; В.Г. Терещенко
Original assignee: Государственное Предприятие "Научно-Исследовательский Институт "Квант"
Priority date: 1975-02-14
Filing date: 1975-02-14
Publication date: 2014-11-20

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: SHF power stabiliser contains an electrically controlled attenuator, a level sensor in the shape of a film-type bolometer, a signal generation scheme. The latter consists of logical AND schemes, a bidirectional counter and a DAC. The device additionally contains the second film-type bolometer, connected to the signal generation scheme.

EFFECT: simplification of the device scheme and an improvement of the stabiliser thermal stability.

2 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемый стабилизатор СВЧ мощности предназначен для использования в радиоизмерительной технике СВЧ, в частности в измерительных комплексах для определения характеристик ФАР, а также различных радиоэлектронных устройствах РЛС, где требуется высокая точность стабилизации заданного уровня СВЧ мощности.The proposed microwave power stabilizer is designed for use in microwave microwave measurement technology, in particular in measuring complexes for determining the characteristics of a headlamp, as well as various electronic radar devices where high accuracy of stabilization of a given level of microwave power is required.

Известны стабилизаторы СВЧ мощности, используемые в радиоизмерительной технике СВЧ и различных радиоэлектронных приборах. (См. статью Ю.А. Шевченко "Система автоматической стабилизации" в журнале "Вопросы специальной радиоэлектроники" серия ОТ, выпуск 1, 1968 года; информационную карту №245 "Стабилизатор СВЧ мощности" в "Сборнике рефератов НИР, ОКР их частей и частных решений", серия РЭ, выпуск 8с, Москва, 1968 год; авторское свидетельство СССР №145914, кл. 21 а⁴, 71, 6.04.1962 г.Known microwave power stabilizers used in microwave measurement technology and various electronic devices. (See the article by Yu.A. Shevchenko "System of automatic stabilization" in the journal "Issues of Special Radio Electronics" series OT, issue 1, 1968; information card No. 245 "Microwave Power Stabilizer" in the "Collection of abstracts of research, design and development of their parts and private decisions ", series of REs, issue 8c, Moscow, 1968; USSR copyright certificate No. 145914, cl. 21 a ⁴ , 71, 04/06/1962

Целью настоящего изобретения является повышение точности стабилизации, устранение необходимости дополнительной термокомпенсации и упрощение схемы стабилизатора СВЧ мощности.The aim of the present invention is to improve the accuracy of stabilization, eliminating the need for additional thermal compensation and simplifying the circuit of the microwave power stabilizer.

Поставленная цель достигается тем, что в известном стабилизаторе СВЧ мощности, содержащем преобразователь СВЧ сигнала, генератор импульсов, логические схемы "И", реверсивный счетчик, разрядные выходы которого через преобразователь код-аналог подключены к управляющему входу электрически управляемого аттенюатора СВЧ, преобразователь СВЧ сигнала содержит два формирователя импульсов по длительности, во времязадающие цепи которого включены одинаковые пленочные болометры СВЧ, один из которых одновременно включен в СВЧ тракт, и выход одного формирователя подключен непосредственно ко входу первой логической схемы "И" и через логическую схему "НЕ" связан со входами второй и третьей схем "И", а выход другого формирователя - непосредственно ко второму входу второй схемы "И" и через вторую схему "НЕ" - со вторыми входами первой и третьей схем "И", при этом выход третьей схемы "И" подключен ко входам обоих формирователей; оставшиеся третьи входы первой и второй схем "И" соединены с выходом генератора импульсов, а выходы этих же схем "И" подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика.This goal is achieved by the fact that in the known microwave power stabilizer containing a microwave signal converter, a pulse generator, logic circuitry “I”, a reversible counter, the bit outputs of which are connected via an analog-to-code converter to the control input of an electrically controlled microwave attenuator, the microwave signal converter contains two pulse shapers in duration, during the timing chains of which the same microwave film bolometers are included, one of which is simultaneously included in the microwave path, and one output o the former is connected directly to the input of the first logical circuit “AND” and is connected through the logic circuit “NOT” to the inputs of the second and third circuits “I”, and the output of the other former is directly connected to the second input of the second circuit “AND” and through the second circuit “NOT” "- with the second inputs of the first and third circuits" And ", while the output of the third circuit" And "is connected to the inputs of both formers; the remaining third inputs of the first and second "I" circuits are connected to the output of the pulse generator, and the outputs of the same "I" circuits are connected respectively to the summing and subtracting inputs of the reversible counter.

В предлагаемом устройстве формирователи импульсов по длительности с одинаковыми пленочными болометрами во времязадающих цепях преобразуют величину СВЧ мощности соответственно в длительности импульсов. Причем на величину длительности импульса каждого формирователя в одинаковой мере влияют температура окружающей среды и другие факторы условий применения стабилизатора СВЧ мощности. Одновременное сравнение длительностей импульсов с помощью логических схем "НЕ" и первых двух схем "И" значительно упрощает схему стабилизатора СВЧ мощности и позволяет преобразователь величину разности длительностей импульсов с выходов формирователей в число импульсов. При этом на соответствующий вход реверсивного счетчика с выхода генератора поступают импульсы, число которых в конечном счете определяется величиной отклонения СВЧ мощности от заданного уровня и не зависит от изменения температуры окружающей среды и факторов применения стабилизатора СВЧ мощности.In the proposed device, the pulse shapers in duration with the same film bolometers during timing circuits convert the magnitude of the microwave power, respectively, in the duration of the pulses. Moreover, the value of the pulse duration of each shaper is equally affected by the ambient temperature and other factors of the conditions for the use of the microwave power stabilizer. Simultaneous comparison of pulse durations using “NOT” logic circuits and the first two “I” circuits greatly simplifies the microwave power stabilizer circuit and allows the converter to measure the difference in pulse durations from the outputs of the shapers to the number of pulses. In this case, pulses are received from the generator output to the corresponding input of the reversible counter, the number of which is ultimately determined by the deviation of the microwave power from a given level and does not depend on changes in the ambient temperature and the factors of application of the microwave power stabilizer.

На чертеже (Фиг.1) представлена блок-схема стабилизатора СВЧ мощности.The drawing (Figure 1) shows a block diagram of a microwave power stabilizer.

Стабилизатор СВЧ мощности содержит формирователи 1, 2 импульсов по длительности с одинаковыми пленочными 3, 4 болометрами СВЧ во времязадающих цепях, логические 5, 6 схемы "И" логические 7, 8 схемы "НЕ", логическую схему "И" 9, генератор импульсов 10, реверсивный счетчик 11, преобразователь 12 код-аналог и электрически 13 управляемый аттенюатор СВЧ. Пленочный болометр СВЧ 3 одновременно включен в СВЧ тракт, а болометр 4 конструктивно расположен на одинаковых с ним условиях применения стабилизатора СВЧ мощности. Выход формирователя 1 связан непосредственно со входом схемы "И" 5 и со входом схемы "И" 6 через логическую схему "НЕ" 7, а выход формирователя 2 - непосредственно со входом схемы "И" 6 со входом схемы "И" 5 через схему "НЕ" 8. Выходы схем "НЕ" 7, 8 подключены ко входам логической схемы "И" 9, выход которой подключен по входам формирователей 1, 2. Выходы схем "И" 5, 6 соответственно подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного 11 счетчика, разрядные выходы которого через преобразователь 12 код-аналог подключены к управляющему входу электрически 13 управляемого аттенюатора.The microwave power stabilizer contains shapers of 1, 2 pulses in duration with the same film 3, 4 microwave bolometers in timing circuits, logical 5, 6 of the "AND" circuit, logical 7, 8 of the "NOT" circuit, logical circuit of "I" 9, pulse generator 10 , reversible counter 11, converter 12 analog code and electrically 13 controlled microwave attenuator. A microwave microwave film bolometer is simultaneously included in the microwave path, and a bolometer 4 is structurally located on identical conditions for the use of a microwave power stabilizer. The output of the shaper 1 is connected directly to the input of the circuit "AND" 5 and to the input of the circuit "AND" 6 through the logic circuit "NOT" 7, and the output of the shaper 2 is connected directly to the input of the circuit "AND" 6 with the input of the circuit "AND" 5 through the circuit “NOT” 8. The outputs of the circuits “NOT” 7, 8 are connected to the inputs of the logic circuit “AND” 9, the output of which is connected to the inputs of the shapers 1, 2. The outputs of the circuits “AND” 5, 6 are respectively connected to the summing and subtracting inputs of the reverse 11 counter, the bit outputs of which through the converter 12 code-analog are connected to the control input electrically 13 controlled attenuator.

Предлагаемый стабилизатор СВЧ мощности работает следующим образом. С выходов формирователей 1, 2 импульсы одновременно поступают на входы схем "И" 5, 6. При этом длительность импульса с выхода формирователя 1 определяется параметрами элементов времязадающей цепи этого формирователя 1 и зависит от изменения параметров пленочного 3 болометра, который одновременно включен в СВЧ тракт. Длительность импульса с выхода формирователя 2 определяется параметрами времязадающей цепи этого формирователя 2 и зависит только от факторов условий применения стабилизатора СВЧ мощности. В предлагаемом устройстве термочувствительные пленки болометров 3, 4 являются времязадающими резисторами формирователей 1, 2, а поглощающая пленка болометра 3 одновременно служит согласованной нагрузкой СВЧ тракта. При изменении уровня СВЧ мощности изменяется соответствующим образом сопротивление термочувствительной пленки болометра 3, и длительность с выхода формирователя 1 определяется величиной этого сопротивления и величинами других элементов, включенных во времязадающую цепь этого формирователя 1. При заданном уровне СВЧ мощности величина длительности импульса с выхода формирователя 2 задается и регулируется либо элементами времязадающей цепи этого формирователя 2, либо пропусканием тока через поглощающую пленку болометра 4 от отдельного источника тока таким образом, чтобы выравнять величины длительностей с выходов обоих формирователей 1, 2. В этом случае, во время длительности импульсов с выходов обоих формирователей, схемы 5, 6 "И" "не разрешают" прохождение импульсов с выхода генератора 10 на входы реверсивного счетчика 11 из-за низкого потенциала на выходах схем 7, 8 "НЕ". В момент окончания этих длительностей потенциал на выходах схем 7, 8 "НЕ" изменяется на высокий и схема 9 "И" одновременно запускает формирователи 1, 2. Таким образом, состояние разрядных выходов реверсивного 11 счетчика не изменяется. При изменении СВЧ мощности выше заданного уровня, длительность импульса на выходе формирователя 1 возрастает, и в момент, когда импульс на выходе формирователя 2 заканчивается, на выходе схемы 8 "НЕ" потенциал изменяется на высокий, и схема 6 "И" "разрешает" прохождение импульсов с выхода генератора 10 на вычитающий вход реверсивного счетчика 11. При изменении СВЧ мощности ниже заданного уровня - импульсы с выхода генератора 10 через схему 5 "И" поступают на суммирующий вход того же счетчика. При этом число импульсов, поступающих на соответствующий вход реверсивного счетчика 11, определяется величиной, отклонения СВЧ мощности от заданного уровня и не зависит от факторов условий применения стабилизатора СВЧ мощности. Таким образом, разрядные выходы реверсивного 11 счетчика через преобразователь 12 код-сигналы воздействуют на управляющий вход электрически 13 управляемого аттенюатора СВЧ в мере, отображающей с высокой степенью точности характер и величину отклонения СВЧ мощности от заданного уровня. При этом точность процесса стабилизации определяется ценой младшего разряда реверсивного 11 счетчика.The proposed microwave power stabilizer operates as follows. From the outputs of the shapers 1, 2, the pulses simultaneously arrive at the inputs of the I circuits 5, 6. In this case, the pulse duration from the output of the shaper 1 is determined by the parameters of the elements of the timing circuit of this shaper 1 and depends on changes in the parameters of the film 3 of the bolometer, which is simultaneously included in the microwave path . The pulse duration from the output of the shaper 2 is determined by the parameters of the timing circuit of this shaper 2 and depends only on the factors of the conditions for the use of the microwave power stabilizer. In the proposed device, the heat-sensitive films of bolometers 3, 4 are time-setting resistors of the shapers 1, 2, and the absorbing film of the bolometer 3 simultaneously serves as a coordinated load of the microwave path. When the microwave power level changes, the resistance of the thermosensitive film of the bolometer 3 changes accordingly, and the duration from the output of the shaper 1 is determined by the value of this resistance and the values of other elements included in the timing circuit of this shaper 1. At a given level of microwave power, the pulse duration from the output of the shaper 2 is set and is regulated either by the elements of the timing circuit of this shaper 2, or by passing current through the absorbing film of the bolometer 4 from a separate the current source in such a way as to equalize the durations from the outputs of both formers 1, 2. In this case, during the duration of the pulses from the outputs of both formers, the circuits 5, 6 "And" "do not allow" the passage of pulses from the output of the generator 10 to the inputs of the reverse counter 11 due to the low potential at the outputs of circuits 7, 8 "NOT". At the end of these durations, the potential at the outputs of the circuits 7, 8 "NOT" changes to high and the circuit 9 "And" simultaneously starts the shapers 1, 2. Thus, the state of the discharge outputs of the reverse 11 counter does not change. When the microwave power changes above a predetermined level, the pulse duration at the output of the shaper 1 increases, and at the moment when the pulse at the output of the shaper 2 ends, the potential changes to high at the output of the circuit 8 "NOT", and the circuit 6 "AND" "allows" passage pulses from the output of the generator 10 to the subtracting input of the reversible counter 11. When the microwave power is changed below a predetermined level, the pulses from the output of the generator 10 through the And circuit 5 go to the summing input of the same counter. In this case, the number of pulses arriving at the corresponding input of the reversible counter 11 is determined by the magnitude of the deviation of the microwave power from a given level and does not depend on factors of the conditions for the use of the microwave power stabilizer. Thus, the bit outputs of the reversible counter 11 through the code-signal converter 12 act on the control input of the electrically controlled microwave attenuator 13 in a measure that displays with a high degree of accuracy the nature and magnitude of the deviation of the microwave power from a given level. Moreover, the accuracy of the stabilization process is determined by the low-order price of the reversible 11 counter.

Использование двух формирователей импульсов по длительности с одинаковыми болометрами СВЧ во времязадающих цепях, один из которых одновременно включен в СВЧ тракт, выгодно отличает предлагаемый стабилизатор СВЧ мощности от указанного прототипа, так как значительно уменьшается составляющая погрешности, обусловленная влиянием изменения температуры окружающей среды и других факторов условий применения устройства. При этом точность процесса стабилизации достигается на порядок выше, чем у прототипа, которому всегда будут присущи ограничения, связанные с тем, что получение информации о величине СВЧ мощности и передаче ее к аналого-цифровому преобразователю, погрешность которых в условиях применения стабилизатора СВЧ мощности составляет не менее 1 дБ и может быть снижена только ценой значительного усложнения и удорожания аппаратуры. Кроме этого предлагаемая схема стабилизатора СВЧ мощности значительно упрощена, из-за отсутствия в ней специального анализирующего устройства, умножителя частоты импульсов, амплитудных дискриминаторов и схем "ИЛИ". Это значительно уменьшает вес и габариты стабилизатора СВЧ мощности, упрощает его настройку, повышает надежность, снижает стоимость и позволяет выполнить все устройство в виде интегральной схемы. Предлагаемый стабилизатор СВЧ мощности может быть использован в аппаратуре для высокоточных измерений характеристик ФАР, где требуется точность процесса стабилизации не хуже 0,1 дБ, а также в каналах активных ФАР и других приборах РЛС, к которым предъявляются повышенные требования к весу и габаритам.The use of two pulse shapers in duration with the same microwave bolometers in timing circuits, one of which is simultaneously included in the microwave path, distinguishes the proposed microwave power stabilizer from the specified prototype, since the error component significantly decreases due to the influence of changes in ambient temperature and other environmental factors device application. Moreover, the accuracy of the stabilization process is achieved by an order of magnitude higher than that of the prototype, which will always have inherent limitations associated with the fact that obtaining information about the magnitude of the microwave power and transmitting it to an analog-to-digital converter, the error of which under conditions of applying the microwave power stabilizer is not less than 1 dB and can only be reduced at the cost of significant complication and appreciation of equipment. In addition, the proposed microwave power stabilizer circuit is greatly simplified due to the lack of a special analyzing device, a pulse frequency multiplier, amplitude discriminators, and OR circuits. This significantly reduces the weight and dimensions of the microwave power stabilizer, simplifies its adjustment, increases reliability, reduces cost and allows you to make the entire device in the form of an integrated circuit. The proposed microwave power stabilizer can be used in equipment for high-precision measurements of the characteristics of the headlamp, where the accuracy of the stabilization process is required not worse than 0.1 dB, as well as in the channels of active headlamps and other radar devices, which are subject to increased requirements for weight and dimensions.

Макет предлагаемого устройства, используемый в составе автоматизируемого измерительного комплекса для высокоточных измерений ФАР, обеспечил точность стабилизации уровня СВЧ мощности не хуже 0,1 дБ.The model of the proposed device, used as part of an automated measuring complex for high-precision measurements of the HEADLIGHT, ensured the accuracy of stabilization of the microwave power level not worse than 0.1 dB.

Claims

1. A microwave power stabilizer comprising an electrically controlled attenuator (EUA) sequentially installed in the microwave path and an microwave power level sensor in the form of a film bolometer, the output of which is connected to the EUA through a control signal generation circuit, and the control signal generation circuit includes a pulse generator, logic circuits "And", a reversible counter, a code-to-analog converter, characterized in that, in order to increase the stabilization accuracy, a second film bolometer connected to emoy generating a control signal.

2. The microwave power stabilizer according to claim 1, characterized in that two pulse shapers are introduced into the control signal conditioning circuit, during which the film bolometers are included, the output of the second pulse shaper is connected to the input of the first logic circuit “I” and through the logic circuit “NOT” is connected to the inputs of the second and third logic circuits “AND”, and the output of the first pulse former is connected to the second input of the second logic circuit “AND” and through the second logic circuit “NOT” is connected to the second inputs of the first and third logic circuits “And”, while the output of the third circuit “And” is connected to the inputs of both pulse shapers, the third inputs of the first and second logic circuits “And” are connected to the output of the pulse generator, and the outputs of these circuits through a reversible counter and a code-analog converter "connected to the EA.