RU2168264C1 - Controllable power amplifier - Google Patents

Controllable power amplifier Download PDF

Info

Publication number
RU2168264C1
RU2168264C1 RU2000108064A RU2000108064A RU2168264C1 RU 2168264 C1 RU2168264 C1 RU 2168264C1 RU 2000108064 A RU2000108064 A RU 2000108064A RU 2000108064 A RU2000108064 A RU 2000108064A RU 2168264 C1 RU2168264 C1 RU 2168264C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
input
output
amplifier
bridge
Prior art date
Application number
RU2000108064A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.В. Постюшков
Original Assignee
Военный университет связи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Военный университет связи filed Critical Военный университет связи
Priority to RU2000108064A priority Critical patent/RU2168264C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2168264C1 publication Critical patent/RU2168264C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, radio transmitting devices with controllable radiation power. SUBSTANCE: amplifier includes N amplification stages 1.1-1. N of first amplification path with own power supply units 2.1-2.N and switches 3.1-3.N, control unit 4, M amplification stages 5.1- 5.N of second amplification path with own power supply units 6.1-6.N and switches 7.1-7.M, power divider 8, power division bridge 9, power addition bridge 10, two phase detectors 11.1 and 11.2, two controllable phase inverters 12.1 and 12.2, ballast load 13. Amplification stages are based on amplitrons. Output power is controlled by supply of power to those amplification stages which ensure required power across output of controllable power amplifier and by turning off supply to unused amplification stages without break of SHF path. EFFECT: enhanced reliability of amplifier with increase of number of control stages without loss of information. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в радиопередающих устройствах сверхвысоких частот. The invention relates to radio communications technology and can be used in microwave transmitting devices.

Известен регулируемый усилитель мощности, содержащий N усилительных модулей, управляемый сумматор мощности, переключаемый согласующий трансформатор и блок управления. Регулировка мощности в нем осуществляется путем изменения числа активных (работающих) усилительных модулей с последующим сложением мощностей этих модулей в управляемом сумматоре (см. А.с. СССР.N 131924, МКИ H 03 F 1/30 от 23.06.87, Бюл. N 23). Недостатками такого усилителя являются небольшое число градаций мощности, определяемое числом усилительных модулей, необходимость использования N-канального управляемого сумматора, что усложняет устройство, а наличие в нем ВЧ переключателей приводит к снижению технической надежности регулируемого усилителя мощности. Known adjustable power amplifier containing N amplifier modules, a controlled power adder, switchable matching transformer and control unit. The power control in it is carried out by changing the number of active (working) amplifier modules with the subsequent addition of the capacities of these modules in a controlled adder (see A.S. USSR.N 131924, MKI H 03 F 1/30 from 06.23.87, Bull. N 23). The disadvantages of this amplifier are a small number of power gradations, determined by the number of amplifier modules, the need to use an N-channel controlled adder, which complicates the device, and the presence of RF switches in it reduces the technical reliability of the adjustable power amplifier.

Известен малошумящий усилитель СВЧ, содержащий N каскадов усиления, соединенных между собой через управляемые блоки коммутации (управляемые переключатели), переключатели питания усилительных каскадов и блок управления. Регулировка уровня выходного сигнала в нем может быть осуществлена путем изменения числа используемых каскадов усиления (см. Пат. РФ. N 210858, МПК6 H 03 G 3/20 от 10.04.98 г. Бюл. N 10). Недостатками такого устройства являются небольшое число уровней выходной мощности, определяемое числом усилительных каскадов, низкая техническая надежность вследствие последовательного соединения усилителей через управляемые СВЧ переключатели.Known low-noise microwave amplifier containing N amplification stages connected to each other through controlled switching units (controlled switches), power switches of the amplifier stages and a control unit. The adjustment of the output signal level in it can be carried out by changing the number of amplification stages used (see Pat. RF. N 210858, IPC 6 H 03 G 3/20 of 04/10/98, Bull. N 10). The disadvantages of this device are a small number of output power levels, determined by the number of amplification stages, low technical reliability due to the serial connection of amplifiers through controlled microwave switches.

Наиболее близким по числу сходных признаков является устройство автоматической регулировки усиления, содержащее многокаскадный усилитель, в котором между каскадами установлены управляемые переключатели, обеспечивающие включение того или иного каскада в тракт усиления, либо исключение его из тракта, источник питания, переключатели питания, обеспечивающие включение питания на усилители, включенные в тракт усиления, и отключение питания от усилителей, исключенных из тракта усиления и блок управления, осуществляющий управление вышеназванными переключателями. С помощью межкаскадных переключателей и линий, соединяющих один из выходов предыдущего переключателя с входом последующего переключателя, обеспечивается обход исключенного каскада усиления (см. Ас.СССР, N 1617622, МКИ H 03 G 3/20 от. 10.08. 1990 г. Бюл. N 48). The closest in number of similar features is an automatic gain control device containing a multistage amplifier, in which controlled switches are installed between the cascades to ensure the inclusion of one stage or another in the amplification path, or to exclude it from the path, a power source, and power switches that provide power to amplifiers included in the amplification path, and disconnecting power from amplifiers excluded from the amplification path and a control unit for controlling the above annymi switches. By means of interstage switches and lines connecting one of the outputs of the previous switch to the input of the subsequent switch, the excluded amplification stage is bypassed (see AC.SSSR, N 1617622, MKI H 03 G 3/20 dated 10.08. 1990 Bull. N 48).

Это устройство и примем в качестве прототипа. We will take this device as a prototype.

К недостаткам прототипа относится:
1. Низкая техническая надежность вследствие наличия последовательно соединенных межкаскадных переключателей
2. Потери информации при переключениях, связанных с регулировкой усиления
3. Малое число градаций выходной мощности, равное числу усилительных каскадов.
The disadvantages of the prototype include:
1. Low technical reliability due to the presence of series-connected interstage switches
2. Loss of information during switching related to gain control
3. A small number of gradations of the output power, equal to the number of amplification stages.

Целью изобретения является разработка устройства, обеспечивающего регулирование выходной мощности усилителя при повышении технической надежности, увеличении числа градаций выходной мощности, без потери информации, проходящей через регулируемый усилитель при изменениях (регулировках) выходной мощности. The aim of the invention is the development of a device that provides control of the output power of the amplifier while increasing technical reliability, increasing the number of gradations of the output power, without losing information passing through the adjustable amplifier with changes (adjustments) of the output power.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее N-каскадный усилительный тракт, N блоков питания, N переключателей питания и блок управления, причем блок питания каждого каскада соединен с питающим входом своего каскада через переключатель питания, вход управления которого соединен с управляющим выходом блока управления, дополнительно введены второй многокаскадный усилительный тракт, содержащий М каскадов усиления, М блоков питания, М переключателей питания, делитель мощности, мост деления мощностей, два фазовых детектора, два управляемых фазовращателя, фазовращатель на 90o и балластная нагрузка, при этом вход делителя мощности является входом регулируемого усилителя мощности, первый выход делителя мощности через первый управляемый фазовращатель соединен с входом первого каскада первого (N-каскадного) усилительного тракта, а второй выход делителя мощности соединен с входом первого каскада второго (М-каскадного) усилительного тракта, выход N-го каскада первого усилительного тракта соединен с первым входом моста деления мощностей и с первым входом первого фазового детектора, выход М-го каскада второго усилительного тракта соединен с вторым входом моста деления мощностей и с вторым входом первого фазового детектора, выход которого соединен с входом управления первого управляемого фазовращателя, первый выход моста деления мощностей через второй управляемый фазовращатель соединен с первым входом моста сложения мощностей и с первым входом второго фазового детектора, выход которого соединен с входом управления второго управляемого фазовращателя, второй выход моста деления мощностей соединен с вторым входом моста сложения мощностей и через фазовращатель на 90o с вторым входом второго фазового детектора, первый выход моста сложения мощностей является выходом регулируемого усилителя мощности, а второй соединен с балластной нагрузкой, блоки питания каскадов соединены с питающими входами своих каскадов через соответствующие переключатели питания, входы управления которых соединены с соответствующими дополнительными управляющими выходами блока управления, усилительные каскады выполнены на ампллитронах.This goal is achieved by the fact that in a known device containing an N-cascade amplification path, N power supplies, N power switches and a control unit, the power supply unit of each stage connected to the power input of its cascade through a power switch, the control input of which is connected to the control output of the control unit, a second multistage amplification path is additionally introduced, containing M amplification stages, M power supplies, M power switches, a power divider, a power division bridge, two phases x detector, two controlled phase shifter, the phase shifter 90 o and the ballast load, the input power divider is the input of the controlled amplifier, the first output of the power divider via a first controllable phase shifter is connected to the input of the first stage of the first (N-cascade) amplifying path and the second the output of the power divider is connected to the input of the first stage of the second (M-cascade) amplifier path, the output of the Nth stage of the first amplifier path is connected to the first input of the bridge of power division and the first input the house of the first phase detector, the output of the Mth cascade of the second amplifier path is connected to the second input of the power sharing bridge and to the second input of the first phase detector, the output of which is connected to the control input of the first controlled phase shifter, the first output of the power sharing bridge through the second controlled phase shifter is connected to the first the input of the power addition bridge and with the first input of the second phase detector, the output of which is connected to the control input of the second controlled phase shifter, the second output of the power division bridge awns coupled to a second input of the power summation of the bridge and through the phase shifter 90 o to a second input of the second phase detector, a first output capacity of addition of the bridge is the output of the adjustable power amplifier, and the second is connected to the ballast load blocks cascades are connected in with supply inputs their cascades through corresponding power switches, the control inputs of which are connected to the corresponding additional control outputs of the control unit, amplifier stages are made on amplitrons.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет введения второго многокаскадного усилительного тракта с блоками питания и переключателями питания делителя мощности, мостов деления и сложения мощностей, двух фазовых детекторов, фазовращателя на 90o и двух управляемых фазовращателей предлагаемое устройство обеспечит возможность дискретного регулирования выходной мощности усилителя при повышении технической надежности и без потери информации (за счет непосредственного соединения каскадов в усилительных трактах вследствие использования амплитронов в качестве усилительных элементов), увеличении числа ступеней регулирования выходной мощности при одинаковом с прототипом числе усилительных каскадов (за счет введения второго многокаскадного усилительного тракта, делителя мощности и мостов деления и сложения мощностей). Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности "новизна". Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".Thanks to a new set of essential features due to the introduction of a second multistage amplification path with power supplies and power divider power switches, dividing and adding power bridges, two phase detectors, 90 o phase shifter and two controllable phase shifters, the proposed device will provide the possibility of discrete control of the amplifier output power with increasing technical reliability and without loss of information (due to the direct connection of cascades in amplification paths as a result of using amplitrons as amplifying elements), increasing the number of output power control stages with the same number of amplifying stages as the prototype (due to the introduction of a second multi-stage amplifying path, a power divider, and division and addition bridges). The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues that are characterized by a combination of features identical to all the features of the claimed technical solution are absent, which indicates the compliance of the claimed device with the patentability condition of "novelty". Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed device from the prototype showed that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also did not reveal the popularity of the impact provided by the essential features of the claimed invention transformations to achieve the specified technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".

Заявленное устройство поясняется схемами:
фиг. 1 - функциональная схема регулируемого усилителя мощности;
фиг. 2 - схема блока управления.
The claimed device is illustrated by diagrams:
FIG. 1 is a functional diagram of an adjustable power amplifier;
FIG. 2 is a diagram of a control unit.

Регулируемый усилитель мощности (см. фиг. 1) состоит из первого усилительного тракта, содержащего N усилительных каскадов 1.1...1.N, N блоков питания 2.1...2N, соединенных через переключатели питания 3.1...3.N с питающими входами своих усилительных каскадов, второго усилительного тракта, содержащего М усилительных каскадов 5.1...5М, М блоков питания 6.1...6М, соединенных через переключатели питания 7.1...7М с питающими входами своих усилительных каскадов, блока управления 4, делителя мощности 8, моста деления мощностей 9, моста сложения мощностей 10, фазовых детекторов 11.1 и 11.2, фазовращателя на 90o14, управляемых фазовращателей 12.1 и 12.2 и балластной нагрузки 13. Вход делителя мощности 8 является входом регулируемого усилителя мощности. Первый выход делителя мощности 8 соединен с входом первого усилительного каскада 1.1 первого усилительного тракта через управляемый фазовращатель 12.1, а второй выход делителя мощности 8 - непосредственно с входом первого усилительного каскада 5.1 второго усилительного тракта. Выход N-го усилительного каскада 5.N первого усилительного тракта соединен с первым входом моста деления мощностей 9 и с первым входом первого фазового детектора 11.1. Выход М-го усилительного каскада 5.М соединен с вторым входом моста деления мощностей 9 и с вторым входом фазового детектора 11.1. Выход фазового детектора 11.1 соединен с входом управления управляемого фазовращателя 12.1. Первый выход моста деления мощностей 9 через второй управляемый фазовращатель 12.2 соединен с первым входом моста сложения мощностей и с первым входом второго фазового детектора 11.2. Второй выход моста деления мощностей 9 соединен с вторым входом моста сложения мощностей 10 и через фазовращатель на 90o 14 с вторым входом второго фазового детектора 11.2, выход которого соединен с входом управления второго управляемого фазовращателя 12.2. Первый выход моста сложения мощностей 10 является выходом регулируемого усилителя мощности, а второй соединен с балластной нагрузкой 13. Управляющие выходы блока управления 4 соединены с входами управления соответствующих переключателей питания 3.1...3N, 7.1...7.М.An adjustable power amplifier (see Fig. 1) consists of a first amplifier path containing N amplifier stages 1.1 ... 1.N, N power supplies 2.1 ... 2N, connected via power switches 3.1 ... 3.N to power the inputs of its amplifier stages, the second amplifier path, containing M amplifier stages 5.1 ... 5M, M power supplies 6.1 ... 6M connected via power switches 7.1 ... 7M to the power inputs of their amplifier stages, control unit 4, power divider 8, power division bridge 9, power addition bridge 10, phase detectors tori 11.1 and 11.2, phase shifter 90 o 14, controlled phase shifters 12.1 and 12.2 and ballast load 13. The input of the power divider 8 is the input of an adjustable power amplifier. The first output of the power divider 8 is connected to the input of the first amplifier stage 1.1 of the first amplifier path through a controlled phase shifter 12.1, and the second output of the power divider 8 is connected directly to the input of the first amplifier stage 5.1 of the second amplifier path. The output of the Nth amplifier stage 5.N of the first amplifier path is connected to the first input of the power sharing bridge 9 and to the first input of the first phase detector 11.1. The output of the Mth amplification stage 5.M is connected to the second input of the power dividing bridge 9 and to the second input of the phase detector 11.1. The output of the phase detector 11.1 is connected to the control input of the controlled phase shifter 12.1. The first output of the power sharing bridge 9 through the second controlled phase shifter 12.2 is connected to the first input of the power addition bridge and to the first input of the second phase detector 11.2. The second output of the power sharing bridge 9 is connected to the second input of the power addition bridge 10 and through the phase shifter 90 o 14 with the second input of the second phase detector 11.2, the output of which is connected to the control input of the second controlled phase shifter 12.2. The first output of the power addition bridge 10 is the output of an adjustable power amplifier, and the second is connected to the ballast load 13. The control outputs of the control unit 4 are connected to the control inputs of the corresponding power switches 3.1 ... 3N, 7.1 ... 7.M.

Блок управления 4 (см. фиг. 2) в своем составе содержит источник постоянного напряжения 15 и N+M переключателей 16.1.1...16.1.N, 16.2.1...16.2. M. Источник постоянного напряжения 15 соединен с входами переключателей 16.1.1. . . 16.1. N, 16.2.1...16.2.M, выходы которых соединены с соответствующими управляющими выходами блока управления 4. В качестве переключателей 16.1...16.N+M в случае ручного управления могут быть использованы переключатели перекидные (типа Тумблер) (см. Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база. Масленников М.Ю., Соболев Б.А, Соколов Г.В. и др.М.: ИТАР ТАСС, 1993, с. 33.). The control unit 4 (see Fig. 2) in its composition contains a constant voltage source 15 and N + M switches 16.1.1 ... 16.1.N, 16.2.1 ... 16.2. M. A constant voltage source 15 is connected to the inputs of the switches 16.1.1. . . 16.1. N, 16.2.1 ... 16.2.M, the outputs of which are connected to the corresponding control outputs of the control unit 4. As switches 16.1 ... 16.N + M, in the case of manual control, rocker switches (such as the Toggle switch) can be used (see Reference book of the developer and designer of REA. Elemental base. Maslennikov M.Yu., Sobolev B.A., Sokolov G.V. et al. M .: ITAR TASS, 1993, p. 33.).

В качестве делителя мощности 8 могут быть использованы шестиполюсники Т - либо Y-образного соединения (см. Ж.Будурис, П.Шеневье. Цепи сверхвысоких частот. Пер. с. франц. Под. ред.А.Л.Зиновьева. - М.: Сов. радио, 1979, стр. 165 - рис. 6.2.1 и 6.2.2, стр.169. рис.6.2.7). В качестве мостов деления 9 и сложения 10 мощностей можно использовать щелевое волноводное мостовое устройство, описанное в книге: Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний / В.В.Зайцев, В.М.Катушкина, С.Е.Лондон, З.И.Модель; Под. ред. З.И.Моделя. - М.: Сов.радио, 1980. - 296 с., рис.6.24 на стр.97, рис.6.26 на стр.98. As a power divider 8, six-terminal T-or Y-shaped connection can be used (see J. Buduris, P. Schenevier. Microwave chains. Translated from French. Edited by A.L. Zinoviev. - M. : Sov.Radio, 1979, p. 165 - Fig. 6.2.1 and 6.2.2, p. 169. Fig. 6.2.7). As the bridges for dividing 9 and adding 10 powers, you can use the slotted waveguide bridge device described in the book: Devices for adding and distributing high-frequency oscillation powers / V.V. Zaitsev, V.M. Katushkina, S.E. London, Z.I. Model; Under. ed. Z.I. Model. - M .: Sov.radio, 1980 .-- 296 p., Fig. 6.24 on p. 97, Fig. 6.26 on p. 98.

В качестве управляемых фазовращателей 12.1 и 12.2 может быть использован управляемый ферритовый фазовращатель Реджиа-Спенсера, описанный в книге Сазонова Д.М., Гридина А.И. и Мишустина Б.А. Устройства СВЧ. Учебное пособие / Под ред. Д.М.Сазонова - М.: Высшая школа, 1981, - 295 с., рис. 9.15 и 9.16 стр. 282, 283. As controlled phase shifters 12.1 and 12.2, the Regia-Spencer controlled ferrite phase shifter described in the book by Sazonov D.M., Gridin A.I. and Mishustina B.A. Microwave devices. Textbook / Ed. D.M.Sazonova - M .: Higher School, 1981, - 295 p., Fig. 9.15 and 9.16 p. 282, 283.

В качестве фазовращателя на 90o 14 может быть использован отрезок линии (коаксиального кабеля или волновода) с длиной, обеспечивающей фазовую задержку сигнала на 90o.As a phase shifter at 90 o 14 can be used a line segment (coaxial cable or waveguide) with a length that provides a phase delay of the signal at 90 o .

В качестве фазовых детекторов 11.1 и 11.2 можно использовать устройство, описанное в книге: Ж.Будурис и П.Шеневье. Цепи сверхвысоких частот Пер. с франц. / Под. ред. А. Л. Зиновьева.- М.: Сов.радио, 1979. - 288 с., рис. 7.3.4. на стр. 198. As phase detectors 11.1 and 11.2, you can use the device described in the book: J. Buduris and P. Schenevier. Chains of superhigh frequencies Per. with french / Under. ed. A.L. Zinoviev.- M .: Sov.radio, 1979.- 288 p., Fig. 7.3.4. on page 198.

В качестве усилительных трактов (1.1...1,N; 5.1...5.М) могут быть использованы, например, схемы усилительных устройств на двухкаскадной амплитронной цепочке, описанные в книге М.Б.Цейтлина, М.А. Фурсаева, О.В.Бецкого. Сверхвысокочастотные усилители со скрещенными полями. / Под. ред. М.Б. Цейтлина. -М.: Сов. радио, 1978-280 с, рис. 8.15 на стр. 234 и рис. 8.16 на стр. 235. As amplification paths (1.1 ... 1, N; 5.1 ... 5.M), for example, circuits of amplification devices on a two-stage amplitron chain described in the book of M. B. Zeitlin, M. A. Fursaev, O.V. Betsky. Cross-field microwave amplifiers. / Under. ed. M.B. Zeitlina. -M .: Sov. radio, 1978-280 s, fig. 8.15 on page 234 and fig. 8.16 on page 235.

В качестве переключателей питания 3.1...3.N, 7.1...7.М могут быть использованы реле, описанные в Справочнике разработчика и конструктора РЭА. Масленникова М.Ю., Соболева Е.Н., Соколова Г.В. и др. - М.: ИТАР-ТАСС, 1993 г., на стр.36-51. As the power switches 3.1 ... 3.N, 7.1 ... 7.M, the relays described in the Reference manual of the developer and designer of REA can be used. Maslennikova M.Yu., Soboleva E.N., Sokolova G.V. et al. - M.: ITAR-TASS, 1993, on pages 36-51.

Отличительным свойством амплитрона является его незначительное ослабление в "холодном", то есть выключенном состоянии, благодаря чему для дискретного регулирования выходной мощности нет необходимости использовать в усилительных трактах переключатели и дополнительные соединительные линии в обход усилительных каскадов. Для ступенчатого изменения выходной мощности регулируемого усилителя достаточно просто включать анодное питание на используемые каскады и отключить его от неиспользуемых каскадов. Благодаря этому дискретное (ступенчатое) регулирование выходной мощности в каждом усилительном тракте осуществляется без разрыва СВЧ тракта. A distinctive feature of an amplitron is its slight attenuation in the "cold", that is, off state, so that for discrete control of the output power, there is no need to use switches and additional connecting lines to bypass the amplifier stages in the amplification paths. For a step-wise change in the output power of an adjustable amplifier, it is enough to simply turn on the anode power to the used cascades and disconnect it from the unused cascades. Due to this, discrete (stepwise) regulation of the output power in each amplifier path is carried out without breaking the microwave path.

Регулируемый усилитель мощности работает следующим образом. На вход делителя мощности 8 поступает СВЧ сигнал, например, с выхода предварительного каскада усиления (на схеме не показан), выполненного на лампе бегущей волны. С выходов делителя мощности 8 СВЧ сигналы с равными мощностями Рвых.дм 1= Рвыхюдм 2= 0.5Рвх.дм поступают на вход первого каскада усиления 1.1 первого усилительного тракта через управляемый фазовращатель 12.1, а на вход первого каскада усиления 5.1 второго усилительного тракта - непосредственно. Усиленные СВЧ сигналы поступают с выхода N-го каскада усиления 1.N первого усилительного тракта на первый вход (вх.1) моста деления мощностей 9, а с выхода М-го каскада усиления 5. М. второго усилительного тракта - на второй вход (вх. 2) моста деления мощностей 9. На входы Вх.1 и Вх.2 моста деления мощностей 9 поступают СВЧ сигналы, в общем случае с различными мощностями и с различными фазами. Для того чтобы независимо от соотношений мощностей и фаз СВЧ сигналов, поступающих на входы Вх.1 и Вх.2. моста деления мощностей 9, вся мощность СВЧ сигнала, равная сумме выходных мощностей обоих усилительных трактов, поступала только на первый выход моста сложения мощностей 10, то есть выход регулируемого усилителя мощности, следует обеспечить необходимое соотношение амплитуд (мощностей) и фаз СВЧ сигналов на входах моста сложения 10. В случае выбора в качестве моста деления 9 и моста сложения 10 мостовых устройств квадратурного типа, для сложения мощностей СВЧ сигналов только на первом выходе (вых. 1) моста сложения 10, на его входах СВЧ сигналы должны иметь равные амплитуды (мощности) и разность фаз, равную 90o. Разность фаз 90o на входах моста сложения 10 обеспечивает система фазирования, состоящая из фазового детектора 11.2, управляемого фазовращателя 12.2 и фазовращателя на 90o 14. Равенство амплитуд (мощностей) СВЧ сигналов на входах моста сложения 10 обеспечивают мост деления мощностей 9 и система фазирования, состоящая из фазового детектора 11.1 и управляемого фазовращателя 12.1. Система фазирования 11.1 и 12.1 обеспечивает равенство фаз СВЧ сигналов на входах (Вх. 1 и Вх.2) моста деления 9. При подаче СВЧ сигналов на входы мостового устройства квадратурного типа с любым (произвольным) соотношением амплитуд (мощностей), но с одинаковыми фазами, на его выходах будут СВЧ сигналы с равными амплитудами (мощностями), но разными фазами. Эти СВЧ сигналы поступают на входы моста сложения 10 через систему фазирования (блоки 11.2, 12.2 и 14), благодаря чему их амплитуды и фазы имеют соотношения (Uвх1=Uвх2, ΔΦ = 90o), необходимые для выделения суммарной мощности обоих усилительных трактов на первом выходе (Вых. 1) моста сложения 10.Adjustable power amplifier operates as follows. A microwave signal is received at the input of power divider 8, for example, from the output of a preliminary amplification stage (not shown in the diagram) made on a traveling wave lamp. From the outputs of the power divider 8, microwave signals with equal powers P output.dm 1 = P output 2 = 0.5P input.dm are fed to the input of the first amplification stage 1.1 of the first amplifier path through a controlled phase shifter 12.1, and to the input of the first amplification stage 5.1 of the second amplifier path - directly. The amplified microwave signals are supplied from the output of the Nth amplification stage 1.N of the first amplifier path to the first input (input 1) of the power division bridge 9, and from the output of the Mth amplification stage 5. M. of the second amplifier path to the second input ( input 2) of the power sharing bridge 9. At the inputs Вх.1 and Вх.2 of the power sharing bridge 9 microwave signals are received, in the general case with different powers and with different phases. In order to irrespective of the ratio of power and phase of the microwave signals supplied to the inputs Vkh.1 and Vkh.2. power dividing bridge 9, the entire microwave signal power equal to the sum of the output powers of both amplifier paths was supplied only to the first output of the power addition bridge 10, i.e., the output of an adjustable power amplifier, the necessary ratio of amplitudes (powers) and phases of microwave signals at the bridge inputs should be provided addition 10. If you select quadrature type bridge devices as division bridge 9 and addition bridge 10, to add microwave power only at the first output (output 1) of addition bridge 10, microwave signals at its inputs Must have equal amplitudes (power) and a phase difference of 90 o . The phase difference of 90 o at the inputs of addition bridge 10 provides a phasing system consisting of a phase detector 11.2, a controlled phase shifter 12.2 and a phase shifter of 90 o 14. Equal amplitudes (powers) of microwave signals at the inputs of the addition bridge 10 provide a power division bridge 9 and a phasing system, consisting of a phase detector 11.1 and a controlled phase shifter 12.1. The phasing system 11.1 and 12.1 ensures the equality of the phases of the microwave signals at the inputs (Input 1 and Input 2) of the division bridge 9. When applying microwave signals to the inputs of a quadrature-type bridge device with any (arbitrary) ratio of amplitudes (powers), but with the same phases , at its outputs there will be microwave signals with equal amplitudes (powers), but different phases. These microwave signals are fed to the inputs of addition bridge 10 through a phasing system (blocks 11.2, 12.2 and 14), due to which their amplitudes and phases have the ratios (U in1 = U in2 , ΔΦ = 90 o ) necessary to isolate the total power of both amplifier paths at the first exit (Exit 1) of addition bridge 10.

Регулирование выходной мощности осуществляется путем включения питания на те каскады усиления, которые обеспечивают на выходе регулируемого усилителя необходимую мощность, и выключения питания на неиспользуемые каскады. Включение и выключение питания соответствующих каскадов осуществляется с помощью переключателей 16.1. . . 16.N+M блока управления 4, обеспечивающих подачу, либо отключение управляющих напряжений от источника напряжения 15 блока управления 4 на управляющие входы (обмотки реле) переключателей питания 3.1...3N и 7.1...7.М. The output power is regulated by turning on the power to those amplification stages that provide the necessary power at the output of the adjustable amplifier, and turning off the power to unused stages. Switching the power on and off of the respective stages is carried out using the switches 16.1. . . 16.N + M of the control unit 4, providing the supply or disconnection of control voltages from the voltage source 15 of the control unit 4 to the control inputs (relay windings) of the power switches 3.1 ... 3N and 7.1 ... 7.M.

В режиме использования полной мощности регулируемого усилителя питание подается на все каскады усиления 1.1...1.N первого усилительного тракта и на все каскады усиления 5.1...5М второго усилительного тракта. В этом случае на первый вход (Bx.1) моста деления 9 подается СВЧ сигнал с мощностью, равной выходной мощности N-го каскада усиления 1.N первого усилительного тракта, а на второй вход (Вх.2) моста деления 9 - СВЧ сигнал с мощностью, равной выходной мощности М-го каскада усиления 5.М второго усилительного тракта. На выходе регулируемого усилителя мощности (Вых.1 моста сложения мощностей 10) получаем мощность СВЧ сигнала Рвых = Рвых.ум. 1.N + Рвых.ум. 5.M.In the mode of using the full power of the adjustable amplifier, power is supplied to all amplification stages 1.1 ... 1.N of the first amplification path and to all amplification stages 5.1 ... 5M of the second amplification path. In this case, a microwave signal with a power equal to the output power of the Nth amplification stage 1.N of the first amplifier path is fed to the first input (Bx.1) of division bridge 9, and a microwave signal to the second input (Bx.2) of division 9 with a power equal to the output power of the Mth amplification stage 5.M of the second amplification path. At the output of the adjustable power amplifier (bridge Out.1 addition capacity 10) receive the microwave signal power P out = P vyh.um. 1.N + P out. 5.M.

При необходимости снижения выходной мощности выключается питание на каскад усиления 1.N первого усилительного тракта, либо на каскад усиления 5.М второго усилительного тракта. В первом случае на выходе регулируемого усилителя мощности будет мощность Рвых.вых.1.N-1 + Рвых.ум. 5.M, а во втором Рвых= Рвых.ум. 1.Nвых.ум. 5.M-1. При необходимости дальнейшего уменьшения выходной мощности выключают питание на каскады усиления 1.N и 1.N-1, 5.М и 5. М-1 и так далее. При выключении питания от всех каскадов усиления первого и второго усилительных трактов мощность СВЧ сигнала на выходе регулируемого усилителя будет равна его входной мощности, Рвых = Рвх..If it is necessary to reduce the output power, the power to the amplification stage 1.N of the first amplifier path is turned off, or to the amplification stage 5.M of the second amplifier path. In the first case, the output of the adjustable power amplifier will be the power P o. = P out. 1.N-1 + P out. 5.M , and in the second P out = P out. 1.N + P out. 5.M-1 . If it is necessary to further reduce the output power, turn off the power to the amplification stages 1.N and 1.N-1, 5.M and 5. M-1 and so on. When you turn off the power from all stages of the amplification of the first and second amplification paths, the power of the microwave signal at the output of the adjustable amplifier will be equal to its input power, P o = P I. .

Оценим эффект, получаемый от предлагаемого технического решения, в сравнении с прототипом. We will evaluate the effect obtained from the proposed technical solution, in comparison with the prototype.

1. Поскольку изменения числа используемых каскадов усиления осуществляются без разрыва СВЧ трактов, заявленное техническое решение обеспечивает регулирование выходной мощности без потери информации, проходящей через регулируемый усилитель мощности. Регулирование выходной мощности в прототипе осуществляется с разрывом СВЧ тракта, что приводит к потере информации во время регулировок выходной мощности. 1. Since changes in the number of amplification stages used are carried out without breaking the microwave paths, the claimed technical solution provides output power control without loss of information passing through an adjustable power amplifier. The regulation of the output power in the prototype is carried out with a rupture of the microwave path, which leads to loss of information during adjustments of the output power.

2. Наличие двух усилительных трактов и исключение межкаскадных переключателей обеспечивает повышение технической надежности заявленного регулируемого усилителя мощности по сравнению с прототипом. 2. The presence of two amplifier paths and the exclusion of interstage switches provides an increase in the technical reliability of the claimed adjustable power amplifier compared to the prototype.

3. При одинаковом числе каскадов усиления в прототипе и в заявленном техническом решении в последнем обеспечивается большее число ступеней регулирования выходной мощности. 3. With the same number of cascades of amplification in the prototype and in the claimed technical solution, the latter provides a greater number of stages for regulating the output power.

Сравним числа ступеней регулирования при четырех каскадах усиления (пусть в обоих усилительных трактах заявленного устройства имеется по два каскада, N= 2 и М=2, а в прототипе 4 последовательно соединенных каскада). Тогда в прототипе обеспечивается 5 ступеней регулирования выходной мощности: Рвых={Рвых.ум4; Рвых.ум3; Рвых.ум2; Рвых.ум1 и Рвх}. Заявленный регулируемый усилитель мощности обеспечивает 9 ступений регулирования выходной мощности. Обозначим: Рдм1, Рдм2 - мощности СВЧ сигнала соответственно на первом и втором выходах делителя мощности 8, Рум.1.1, Рум.1.2 - мощности СВЧ сигнала на выходах первого и второго каскадов первого усилительного тракта, Рум.2.1., Рум.2.2 - мощности на выходах первого и второго каскадов второго усилительного тракта. Тогда множество выходных мощностей для заявленного устройства будут иметь следующие значения:
Рвых = { 1) Рдм.1 + Рдм.2; 2) Рум.1.1 + Рдм.1.2.; 3) Рум.1.2. + Рум.1.2.; 4) Рум.2.1. + Рдм.1; 5) Рум.2.2. + Рдм.1; 6) Рум.1.1. + Рум.2.1; 7) Рум.1.1. + Рум.2.2; 8) Рум.1.2. + Рум.2.1; 9) Рум.1.2. + Рум.2.2}
Compare the number of stages of regulation at four amplification stages (let both amplification paths of the claimed device have two stages, N = 2 and M = 2, and in the prototype there are 4 series stages). Then, in the prior art is provided a 5-speed regulating output power: P out = P {vyh.um4; P ex.um3 ; P ex.um2 ; P out.um1 and P in }. The claimed adjustable power amplifier provides 9 stages of output power regulation. Let us designate: R dm1 , R dm2 - microwave power at the first and second outputs of the power divider 8, P dm 1.1 , R dm 1.2 - microwave power at the outputs of the first and second stages of the first amplifier path, R dm 2.1. , R mind. 2.2 - power at the outputs of the first and second stages of the second amplification path. Then the set of output powers for the claimed device will have the following meanings:
P out = {1) P dm. 1 + P dm . 2 ; 2) P d. 1.1 + P dm. 1.2. ; 3) P d. 1.2. + P mind 1.2. ; 4) P d. 2.1. + R dm . 1 ; 5) P d. 2.2. + R dm . 1 ; 6) P d. 1.1. + P dm . 2.1 ; 7) P d. 1.1. + P mind.2.2 ; 8) P d. 1.2. + P dm . 2.1 ; 9) P d. 1.2. + P mind 2.2 }

Claims (1)

Регулируемый усилитель мощности, содержащий усилительный тракт из N последовательно соединенных каскадов усиления, каждый из которых имеет свой блок питания, соединенный с питающим входом соответствующего каскада усиления через управляемый переключатель питания, и блок управления, выходы которого соединены с входами управления переключателей питания соответствующих каскадов усиления, отличающийся тем, что в него дополнительно введены второй усилительный тракт из М последовательно соединенных каскадов, каждый из которых имеет свой блок питания, соединенный с питающим входом соответствующего каскада усиления через управляемый переключатель, делитель мощности, мост деления мощностей, мост сложения мощностей, первый и второй фазовые детекторы, первый и второй управляемые фазовращатели, фазовращатель на 90o и балластная нагрузка, при этом входы управления управляемых переключателей питания дополнительных каскадов усиления соединены с соответствующими дополнительными выходами блока управления, вход делителя мощности является входом регулируемого усилителя мощности, первый выход делителя мощности через первый управляемый фазовращатель соединен с входом первого каскада усиления первого усилительного тракта, выход последнего каскада усиления этого тракта соединен с первым входом моста деления мощностей и с первым входом первого фазового детектора, второй выход делителя мощности соединен с входом первого каскада усиления второго усилительного тракта, выход второго усилительного тракта соединен с вторым входом моста деления мощностей и с вторым входом первого фазового детектора, выход которого соединен с входом управления первого управляемого фазовращателя, первый выход моста деления мощностей через второй управляемый фазовращатель соединен с первым входом моста сложения мощностей, к первому входу моста сложения мощностей подсоединен первый вход второго фазового детектора, выход которого соединен с входом управления второго управляемого фазовращателя, второй выход моста деления мощностей соединен с вторым входом моста сложения мощностей, к второму входу моста сложения мощностей через фазовращатель на 90o подсоединен второй вход второго фазового детектора, первый выход моста сложения мощностей является выходом регулируемого усилителя мощности, а второй - соединен с балластной нагрузкой, усилительные каскады выполнены на амплитронах.An adjustable power amplifier comprising an amplification path of N series-connected amplification stages, each of which has its own power supply connected to the power input of the corresponding amplification stage through a controllable power switch, and a control unit whose outputs are connected to the control inputs of the power switches of the respective amplification stages, characterized in that a second amplification path of M consecutively connected cascades is additionally introduced into it, each of which has its own Lok supply connected to the supply input of the respective amplifier stage via a controllable switch, power divider bridge power division capacity addition bridge, the first and second phase detectors, first and second controllable phase shifters, phase shifter 90 o and the ballast load, wherein the control inputs are driven power switches of additional amplification stages are connected to the corresponding additional outputs of the control unit, the input of the power divider is the input of an adjustable power amplifier Ti, the first output of the power divider through the first controlled phase shifter is connected to the input of the first amplification stage of the first amplifier path, the output of the last amplification stage of this path is connected to the first input of the power division bridge and the first input of the first phase detector, the second output of the power divider is connected to the input of the first stage the amplification of the second amplifier path, the output of the second amplifier path is connected to the second input of the power dividing bridge and to the second input of the first phase detector, the output of which connected to the control input of the first controlled phase shifter, the first output of the power sharing bridge through the second controlled phase shifter is connected to the first input of the power addition bridge, the first input of the second phase detector is connected to the first input of the power addition bridge, the output of which is connected to the control input of the second controlled phase shifter, the second output the power dividing bridge is connected to the second input of the power addition bridge, the second is connected to the second input of the power addition bridge through a 90 o phase shifter the second input of the second phase detector, the first output of the power addition bridge is the output of an adjustable power amplifier, and the second is connected to the ballast load, the amplification stages are made on amplitrons.
RU2000108064A 2000-04-03 2000-04-03 Controllable power amplifier RU2168264C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000108064A RU2168264C1 (en) 2000-04-03 2000-04-03 Controllable power amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000108064A RU2168264C1 (en) 2000-04-03 2000-04-03 Controllable power amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2168264C1 true RU2168264C1 (en) 2001-05-27

Family

ID=20232677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000108064A RU2168264C1 (en) 2000-04-03 2000-04-03 Controllable power amplifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2168264C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445731C1 (en) * 2010-08-26 2012-03-20 Закрытое акционерное общество "СУЛАК" Method to reduce intensity of transition processes on elements of output cascade of key very low frequency radio-transmitting device and radio transmitter for method implementation (versions)
RU2580058C2 (en) * 2010-10-22 2016-04-10 Таль Power control system for travelling-wave tube double amplifier
CN114497959A (en) * 2021-12-30 2022-05-13 安徽华东光电技术研究所有限公司 Microstrip multi-path power divider
RU2776776C1 (en) * 2021-10-12 2022-07-26 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Automatic gain control system with signal delay for the time of evaluating the power of an additive mixture of signal and interference

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445731C1 (en) * 2010-08-26 2012-03-20 Закрытое акционерное общество "СУЛАК" Method to reduce intensity of transition processes on elements of output cascade of key very low frequency radio-transmitting device and radio transmitter for method implementation (versions)
RU2580058C2 (en) * 2010-10-22 2016-04-10 Таль Power control system for travelling-wave tube double amplifier
RU2776776C1 (en) * 2021-10-12 2022-07-26 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Automatic gain control system with signal delay for the time of evaluating the power of an additive mixture of signal and interference
CN114497959A (en) * 2021-12-30 2022-05-13 安徽华东光电技术研究所有限公司 Microstrip multi-path power divider
RU220144U1 (en) * 2023-07-04 2023-08-29 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Салют" (АО "НПП "Салют") Ultra high frequency adjustable power amplifier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1346469B1 (en) Triple class e doherty amplifier topology for high efficiency signal transmitters
CA2065199C (en) Polyphase divider/combiner
EP0869575B1 (en) N-way RF power combiner/divider
US4477781A (en) Combined microwave parallel amplifier- RF attenuator/modulator
US4549152A (en) Broadband adjustable phase modulation circuit
US5105166A (en) Symmetric bi-directional amplifier
US5025225A (en) Amplifier having substantially constant D.C. to r.f. conversion efficiency
US8013680B2 (en) Distributed Doherty amplifiers
EP0286390A2 (en) Microwave power combining FET amplifier
US5017886A (en) RF power combiner using baluns
US4668920A (en) Power divider/combiner circuit
US5027084A (en) Transceiver modules for phased array antenna
RU2168264C1 (en) Controllable power amplifier
US4395687A (en) Adjustable phase shifter
US3480885A (en) High power microwave switch
JPH05243853A (en) Frequency multiplier equipment
JPH04227342A (en) Circuit for switching microwave output signal to 1st or 2nd output terminal
US4924196A (en) Waveguide matrix switch
JPH11251823A (en) Scanning antenna
FR2807213B1 (en) HYPERFREQUENCY DEPHASER, AND ELECTRONIC SCAN ANTENNA CONTAINING SUCH DEPHASERS
EP0176331A2 (en) Power divider/combiner circuit
US11764455B2 (en) Hybrid coupler-based electrical power switches and power combining circuits using time folding
SU1406674A1 (en) Waveguide power divider for phase-locked aerial grid
US5191299A (en) Radial power combining of field-effect transistor-based amplifiers
JP3193935B2 (en) Array antenna