RU2463704C1 - Microwave transmitter with optimal setting of output capacity - Google Patents
Microwave transmitter with optimal setting of output capacity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2463704C1 RU2463704C1 RU2011125852/08A RU2011125852A RU2463704C1 RU 2463704 C1 RU2463704 C1 RU 2463704C1 RU 2011125852/08 A RU2011125852/08 A RU 2011125852/08A RU 2011125852 A RU2011125852 A RU 2011125852A RU 2463704 C1 RU2463704 C1 RU 2463704C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- microwave
- output
- attenuator
- pin
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение предназначено для работы на летающих объектах в составе передатчиков СВЧ мощности радиолокационных станций (РЛС), использующих доплеровскую обработку сигналов.The invention is intended to work on flying objects as part of microwave power transmitters of radar stations using Doppler signal processing.
Из уровня техники известен передатчик СВЧ (патент RU №2208909, опубликован 2003.07.20, МПК Н04В 1/00, Н05K 7/20). Передатчик СВЧ содержит задающий генератор, развязывающий прибор, p-i-n аттенюатор, усилитель СВЧ, нагрузку, источник тока, дискриминатор, источник питания и модулятор, систему охлаждения с замкнутым жидкостным контуром. Данный передатчик СВЧ позволяет повысить эффективность работы за счет улучшения отвода тепла от блоков передатчика и улучшения массогабаритных характеристик, но не решает задачу обеспечения оптимальной входной мощности на входе передатчика СВЧ, снижения уровня шумов на выходе.The microwave transmitter is known from the prior art (patent RU No. 2208909, published 2003.07.20, IPC Н04В 1/00, Н05K 7/20). The microwave transmitter contains a master oscillator, a decoupling device, a p-i-n attenuator, a microwave amplifier, a load, a current source, a discriminator, a power source and a modulator, and a closed-loop cooling system. This microwave transmitter can improve operating efficiency by improving the heat removal from the transmitter units and improving the overall dimensions, but it does not solve the problem of providing optimal input power at the input of the microwave transmitter and reducing the noise level at the output.
Известен усилитель импульсной СВЧ-мощности (свидетельство на полезную модель №16238, опубликовано 2000.12.10, МПК H03F 3/58), содержащий лампу бегущей волны (ЛБВ), коллекторный вывод которой подключен к положительной шине коллекторного источника питания, а отрицательная шина коллекторного источника питания подключена к катоду ЛБВ, анодный источник питания, отрицательная шина анодного источника питания соединена с положительной шиной коллекторного источника питания, положительная шина анодного источника питания соединена с положительным выводом регулирующего каскада высоковольтного стабилизатора, отрицательный вывод которого соединен с корпусом, а управляющий вход с регулирующим выходом делителя напряжения, один вывод которого соединен с катодом ЛБВ, а второй - с корпусом, общий вывод источника питания модулятора соединен с катодом ЛБВ, отрицательная шина источника питания модулятора соединена с выходом первого ключа, а положительная шина - с входами второго и третьего ключей, вход первого ключа соединен с выходом третьего ключа, второй управляющей сеткой ЛБВ и через разделительный диод с первой управляющей сеткой ЛБВ, которая соединена с анодом разделительного диода, с выходом второго ключа и через разрядный резистор с выходом первого ключа, управляющий вход первого ключа соединен с выходом первого пускового устройства, вход которого соединен с выходом коммутатора, управляющий вход второго ключа соединен с выходом второго пускового устройства, вход которого соединен с первым входом коммутатора и разъемом "коротких" импульсов, управляющий вход третьего ключа соединен с выходом третьего пускового устройства, вход которого соединен с выходом инвертора, вход инвертора соединен с разъемом запуска "длинных" импульсов и вторым входом коммутатора. Данный усилитель импульсной СВЧ-мощности расширяет функциональные возможности усилителя, но не обеспечивает повышения надежности работы ЛБВ в составе усилителя СВЧ.A well-known pulse microwave power amplifier (utility model certificate No. 16238, published 2000.12.10, IPC H03F 3/58) containing a traveling wave lamp (TWT), the collector terminal of which is connected to the positive bus of the collector power source, and the negative bus of the collector source the power supply is connected to the TWT cathode, the anode power supply, the negative bus of the anode power supply is connected to the positive bus of the collector power supply, the positive bus of the anode power supply is connected to the positive terminal the control cascade of the high-voltage stabilizer, the negative output of which is connected to the housing, and the control input to the output of the voltage divider, one output of which is connected to the TWT cathode, and the second to the housing, the common output of the modulator power supply is connected to the TWT cathode, the negative bus of the modulator power supply connected to the output of the first key, and the positive bus to the inputs of the second and third keys, the input of the first key is connected to the output of the third key, the second TWT control grid and through an diode with the first TWT control grid, which is connected to the anode of the diode, with the output of the second key and through the discharge resistor with the output of the first key, the control input of the first key is connected to the output of the first starting device, the input of which is connected to the output of the switch, the control input of the second key connected to the output of the second starting device, the input of which is connected to the first input of the switch and the connector of "short" pulses, the control input of the third key is connected to the output of the third starting device a, the input of which is connected to the output of the inverter, the input of the inverter is connected to the trigger connector of the "long" pulses and the second input of the switch. This pulsed microwave power amplifier expands the functionality of the amplifier, but does not provide increased reliability of the TWT as part of the microwave amplifier.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является передатчик СВЧ (патент RU №2187880, опубликован 2002.08.20, МПК Н03В 9/06). В состав передатчика СВЧ между вторым выходом задающего генератора и управляющим входом p-i-n аттенюатора включены частотный дискриминатор и управляемый от дискриминатора источник тока. Источник тока обеспечивает стабилизацию постоянного тока через p-i-n аттенюатор и, как следствие, стабилизирует входную мощность и снижает уровень шумов усилителя СВЧ. Управление источником тока осуществляется от дискриминатора, который формирует частотно-зависимое напряжение управления током p-i-n аттенюатора. К недостаткам данного передатчика СВЧ можно отнести то, что при получении оптимальной выходной мощности в диапазоне частот и снижении уровня амплитудных и фазовых шумов не удается обеспечить оптимальную выходную мощность на несущих частотах.Closest to the claimed technical essence is a microwave transmitter (patent RU No. 2187880, published 2002.08.20, IPC Н03В 9/06). A microwave transmitter between the second output of the master oscillator and the control input p-i-n of the attenuator includes a frequency discriminator and a current source controlled from the discriminator. The current source provides direct current stabilization through the p-i-n attenuator and, as a result, stabilizes the input power and reduces the noise level of the microwave amplifier. The current source is controlled by a discriminator, which generates a frequency-dependent voltage control current p-i-n attenuator. The disadvantages of this microwave transmitter include the fact that when obtaining the optimal output power in the frequency range and reducing the level of amplitude and phase noise, it is not possible to provide the optimal output power at the carrier frequencies.
Передатчики, применяемые в радиолокационных станциях, работают в широком частотном диапазоне с целью устранения взаимных помех при одновременной работе нескольких РЛС и защите от активных помех на несущей частоте. Для этого в РЛС предусматривается возможность изменения несущих частот. Поэтому передатчик реально может работать на нескольких десятках несущих частот в широком частотном диапазоне. В прототипе широкий частотный диапазон делится на несколько узких частотных поддиапазонов и устанавливается средняя для этого частотного поддиапазона входная оптимальная мощность. Но в частотном поддиапазоне может оказаться две или несколько несущих частот, поэтому на одной несущей частоте величина входной мощности недостаточна, а на другой она избыточна.The transmitters used in radar stations operate in a wide frequency range in order to eliminate mutual interference during the simultaneous operation of several radars and to protect against active interference at the carrier frequency. To do this, the radar provides for the possibility of changing carrier frequencies. Therefore, the transmitter can actually work on several tens of carrier frequencies in a wide frequency range. In the prototype, a wide frequency range is divided into several narrow frequency subbands and the average input optimal power for this frequency subband is set. But in the frequency sub-band there may be two or more carrier frequencies, therefore, at one carrier frequency the magnitude of the input power is insufficient, and on the other it is redundant.
Технический результат предлагаемого технического решения направлен на существенное улучшение характеристик РЛС: обеспечение максимальной выходной мощности передатчика СВЧ на несущих частотах, снижение уровня шумов, повышение надежности работы лампы бегущей волны (ЛБВ) в составе передатчика СВЧ с оптимальной установкой выходной мощности.The technical result of the proposed technical solution is aimed at significantly improving the radar characteristics: providing maximum output power of the microwave transmitter at carrier frequencies, reducing noise, increasing the reliability of the traveling wave lamp (TWT) in the microwave transmitter with the optimal setting of the output power.
Указанный технический результат достигается тем, что передатчик с оптимальной установкой выходной мощности (передатчик) содержит развязывающий прибор, p-i-n аттенюатор, усилитель СВЧ, нагрузку, источник питания и модулятор. При этом он отличается от прототипа тем, что дополнительно содержит волновод подачи входного СВЧ сигнала, дешифратор кода частоты, контакт разъема для подачи кодов номера несущей частоты, контакт разъема для подключения технологического интерфейса. Причем дешифратор кода частоты включает последовательно соединенные согласующее устройство, устройство управления, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), управляемый источник тока.The specified technical result is achieved in that the transmitter with the optimal setting of the output power (transmitter) contains a decoupling device, a p-i-n attenuator, a microwave amplifier, a load, a power source and a modulator. Moreover, it differs from the prototype in that it additionally contains a waveguide for supplying an input microwave signal, a frequency code decoder, a connector pin for supplying codes for a carrier frequency number, a connector pin for connecting a technological interface. Moreover, the frequency code decoder includes a serially connected matching device, a control device, a digital-to-analog converter (DAC), a controlled current source.
При этом волновод подачи входного СВЧ сигнала соединен с входом развязывающего прибора, выход развязывающего прибора соединен с первым входом p-i-n аттенюатора, второй вход p-i-n аттенюатора соединен с выходом управляемого источника тока, выход р-i-n аттенюатора соединен со вторым входом усилителя СВЧ, выход усилителя СВЧ соединен с входом нагрузки, выход источника питания и модулятора соединен с первым входом усилителя СВЧ, контакт разъема для подачи кодов номера несущей частоты соединен с входом согласующего устройства, контакт разъема для подключения технологического интерфейса соединен со вторым входом устройства управления.In this case, the input microwave signal supply waveguide is connected to the input of the decoupling device, the output of the decoupling device is connected to the first input of the attenuator pin, the second input of the attenuator pin is connected to the output of the controlled current source, the p-in of the attenuator is connected to the second input of the microwave amplifier, the output of the microwave amplifier is connected with the load input, the output of the power source and modulator is connected to the first input of the microwave amplifier, the contact of the connector for supplying codes of the carrier frequency number is connected to the input of the matching device, the contact of the connector for connecting the technological interface is connected to the second input of the control device.
На Фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого передатчика СВЧ с оптимальной установкой выходной мощности, который включает: волновод подачи входного СВЧ сигнала W1 1, контакт разъема для подачи кодов номера частоты 2, развязывающий прибор 3, p-i-n аттенюатор 4, усилитель СВЧ 5, нагрузку 6, источник питания и модулятор 7, дешифратор кода частоты 8, контакт разъема для подключения технологического интерфейса 9.Figure 1 shows the structural diagram of the proposed microwave transmitter with an optimal output power setting, which includes: a waveguide for supplying an input microwave signal W1 1, a connector pin for feeding codes of frequency number 2, an isolation device 3, a pin attenuator 4, a microwave amplifier 5, a load of 6 , power supply and modulator 7, frequency code decoder 8, connector pin for connecting the technological interface 9.
Дешифратор кода частоты 8 содержит последовательно соединенные согласующее устройство 10, устройство управления 11, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 12, управляемый источник тока 13.The decoder of the frequency code 8 contains a serially connected matching device 10, a control device 11, a digital-to-analog converter (DAC) 12, a controlled current source 13.
При этом волновод подачи входного СВЧ сигнала W1 1 соединен с входом развязывающего прибора 3, контакт разъема для подачи кодов номера несущей частоты 2 соединен с входом согласующего устройства 10, выход развязывающего прибора 3 соединен с первым входом p-i-n аттенюатора 4, второй вход p-i-n аттенюатора 4 соединен с выходом управляемого источника тока 13, выход p-i-n аттенюатора 4 соединен со вторым входом усилителя СВЧ 5, выход усилителя СВЧ 5 соединен с входом нагрузки 6, выход источника питания и модулятора 7 соединен с первым входом усилителя СВЧ 5, контакт разъема для подключения технологического интерфейса 9 соединен со вторым входом устройства управления 11.In this case, the waveguide for supplying the input microwave signal W1 1 is connected to the input of the decoupling device 3, the contact of the connector for supplying codes of the carrier frequency number 2 is connected to the input of the matching device 10, the output of the decoupling device 3 is connected to the first input of the attenuator 4 pin, the second input of the attenuator 4 is connected with the output of the controlled current source 13, the output of the attenuator 4 pin is connected to the second input of the microwave amplifier 5, the output of the microwave amplifier 5 is connected to the load input 6, the output of the power source and modulator 7 is connected to the first input of the microwave amplifier 5, The contact of the connector for connecting the technological interface 9 is connected to the second input of the control device 11.
Работа передатчика СВЧ с оптимальной установкой выходной мощности осуществляется следующим образом. По команде с бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) в задающем генераторе радиолокационной станции формируется сверхвысокочастотный (СВЧ) сигнал несущей частоты. СВЧ сигнал с задающего генератора БРЛС через волновод подачи входного СВЧ сигнала W1 1 поступает на развязывающий прибор 3.The operation of the microwave transmitter with the optimal setting of the output power is as follows. On command from the on-board digital computer (BCM), a super-high-frequency (microwave) carrier frequency signal is generated in the master generator of the radar station. The microwave signal from the master radar through the waveguide feed the input microwave signal W1 1 is fed to the decoupling device 3.
Развязывающий прибор 3 представляет собой циркулятор и служит для защиты задающего генератора от обратной волны, отраженной от входа ЛБВ (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1984 г., с.406-430; под редакцией А.М.Чернушенко. Конструкция СВЧ устройств и экранов, М. - Радио и связь, 1983 г., с.78-207.). После чего сигнал через p-i-n аттенюатор 4 поступает на усилитель СВЧ 5 для усиления и далее в нагрузку 6 или на антенну.The decoupling device 3 is a circulator and serves to protect the master oscillator from the backward wave reflected from the TWT input (Vambersky M.V. Microwave Transmitters. - M .: Higher School, 1984, p. 404-430; edited by A .M. Chernushenko. The design of microwave devices and screens, M. - Radio and communications, 1983, S. 78-207.). After which the signal through the p-i-n attenuator 4 is fed to the microwave amplifier 5 for amplification and then to the load 6 or to the antenna.
Усилитель СВЧ 5 выполнен на лампе бегущей волны (ЛБВ). ЛБВ по совокупности важнейших параметров, включая полосу пропускания рабочих частот, коэффициент усиления, среднюю мощность, КПД, высокую стабильность частоты и фазы, низкий уровень шумов, значительное ослабление уровня выходного сигнала в паузе между импульсами, прочность и компактность конструкции, превосходит другие виды усилительных устройств СВЧ (Кукарин С.В. Электронные СВЧ приборы. - М., Радио и связь, 1981 г., с.64-100. Кацман Ю.А. Приборы СВЧ. - М., Высшая школа, 1983 г., с.196-264. Под редакцией Скольника М., Справочник по радиолокации, т.3. - М., Советское радио, 1979 г., с.7-127.). Поэтому в качестве выходного усилительного каскада передатчика использована импульсная лампа бегущей волны. Оптимальный уровень входной мощности ЛБВ устанавливается в технических условиях на ЛБВ. Невыполнение указанного требования приводит к перегреву замедляющей системы из-за явления динамической расфокусировки и уменьшения рабочего диапазона частот из-за явления недонасыщения и перенасыщения входным сигналом (ОСТ 110348-86, с.17).The microwave amplifier 5 is made on a traveling wave lamp (TWT). TWT in terms of the combination of the most important parameters, including the operating frequency bandwidth, gain, average power, efficiency, high frequency and phase stability, low noise, a significant attenuation of the output signal in the pause between pulses, the strength and compactness of the design, surpasses other types of amplification devices Microwave (Kukarin S.V. Electronic Microwave Devices. - M., Radio and Communications, 1981, pp. 64-100. Katsman Yu.A. Microwave Devices. - M., Higher School, 1983, p. 196-264 Edited by M. Skolnik, Handbook of Radar, vol. 3. - M., Council radio, 1979, pp. 7-127.). Therefore, a traveling wave pulsed lamp was used as the output amplifier stage of the transmitter. The optimal input power level of TWT is set in technical conditions on TWT. Failure to do so leads to overheating of the slowdown system due to the phenomenon of dynamic defocusing and a decrease in the operating frequency range due to the phenomenon of under saturation and oversaturation with the input signal (OST 110348-86, p.17).
В доплеровских РЛС предъявляются жесткие требования к уровню шумов на выходе передатчика. Для снижения уровня шумов входная мощность ЛБВ должна быть оптимальной.Doppler radars have stringent noise requirements at the transmitter output. To reduce the noise level, the input power of the TWT should be optimal.
На Фиг.2 изображена зависимость выходной мощности от входной мощности передатчика СВЧ на ЛБВ. Уменьшение выходной мощности, происходящее, начиная с некоторого ее значения, связано с тем, что входной сигнал не обеспечивает оптимальной фокусировки электронного потока в сгустки. Происходит слишком быстрое их формирование и при своем дальнейшем движении вдоль замедляющей системы сгустки тормозятся и выпадают из синхронизма. При этом происходит расфокусировка сгустков, искажается форма огибающей СВЧ импульса, возникает паразитная модуляция, увеличивается ток замедляющей системы ЛБВ. Для получения оптимального по выходной мощности режима входная мощность должна быть такой, чтобы формирование сгустков заканчивалось в конце замедляющей системы, у ее выхода. При оптимальной входной мощности шумы имеют минимальное значение (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1984 г., с.238-249.).Figure 2 shows the dependence of the output power on the input power of the microwave transmitter on TWT. The decrease in the output power, starting from a certain value, is due to the fact that the input signal does not provide optimal focusing of the electron beam into bunches. Their formation is too rapid and, with their further movement along the slowing-down system, the clots are inhibited and fall out of synchronism. In this case, the clumps are defocused, the shape of the envelope of the microwave pulse is distorted, parasitic modulation occurs, and the current of the TWT slowing down system increases. In order to obtain a mode that is optimal in terms of output power, the input power must be such that the formation of clots ends at the end of the decelerating system, at its exit. With optimal input power, noise has a minimum value (Vambersky M.V. Microwave Transmitters. - M.: Higher School, 1984, p. 238-249.).
Источник питания 7 осуществляет формирование всех питающих напряжений для усилителя СВЧ 5 (Найвельт Г.С. Источники электропитания РЭА. - М., Радио и связь, 1986 г., с.121-208.). Модулятор 7 производит модуляцию ЛБВ усилителя СВЧ 5 по управляющему электроду.The power source 7 generates all the supply voltages for the microwave amplifier 5 (G. Naivelt. Power sources of REA. - M., Radio and communication, 1986, p. 121-208.). Modulator 7 modulates the TWT of the microwave amplifier 5 by the control electrode.
Установку оптимальной входной мощности на входе ЛБВ на всех несущих частотах и, как следствие, получение оптимальной выходной мощности передатчика обеспечивают дешифратор кода частоты 8 (дешифратор) совместно с p-i-n аттенюатором 4.Setting the optimal input power at the TWT input at all carrier frequencies and, as a result, obtaining the optimal output power of the transmitter is provided by a frequency code decoder 8 (decoder) together with a p-i-n attenuator 4.
Дешифратор кода частоты 8 выполнен на отдельной печатной плате. Дешифратор кода частоты 8 работает в двух режимах: регулировки и штатном (в составе БРЛС). Признаком включения режима регулировки является наличие подключенного к дешифратору технологического интерфейса через контакт разъема для подключения технологического интерфейса 9.Frequency code decoder 8 is made on a separate printed circuit board. The code decoder of frequency 8 operates in two modes: adjustment and standard (as part of the radar). A sign of the inclusion of the adjustment mode is the presence of a technological interface connected to the decoder via the connector pin for connecting the technological interface 9.
На этапе регулировки дешифратора необходимо для каждой несущей частоты подобрать управляющий код, при котором фиксируется оптимальная величина выходной мощности при допустимой величине тока замедляющей системы ЛБВ. Данные коды запоминаются во внутренней FLASH памяти устройства управления 11. При этом каждой несущей частоте соответствует свой адрес ячейки памяти.At the stage of adjusting the decoder, it is necessary to select a control code for each carrier frequency, at which the optimum value of the output power is fixed for the admissible current value of the TWT slow-down system. These codes are stored in the internal FLASH memory of the control device 11. At the same time, each carrier frequency has its own memory cell address.
При работе дешифратора в штатном режиме на контакты разъема для подачи кодов номера несущей частоты 2 поступают коды номера этой несущей частоты с задающего генератора БРЛС. Код номера этой несущей частоты через согласующее устройство 10 поступает на устройство управления 11 и определяет адрес ячейки FLASH памяти, в которой хранится ранее установленный при регулировке для данной несущей частоты управляющий код.When the decoder is operating in the normal mode, the codes of the number of the carrier frequency from the master radar generator are sent to the contacts of the connector for supplying codes of the carrier frequency number 2. The code number of this carrier frequency through the matching device 10 is supplied to the control device 11 and determines the address of the FLASH memory cell, which stores the control code previously set when adjusting for this carrier frequency.
Входной сигнал (уровней ТТЛ) в виде цифрового кода номера несущей частоты с задающего генератора БРЛС в штатном режиме поступает на контакт разъема для подачи кодов номера несущей частоты 2 передатчика и далее на вход согласующего устройства 10 дешифратора кода частоты 8.The input signal (TTL levels) in the form of a digital code of the carrier frequency number from the master radar in the normal mode is supplied to the terminal connector for supplying codes of the carrier frequency number 2 of the transmitter and then to the input of the matching device 10 of the frequency code decoder 8.
Согласующее устройство 10 предназначено для преобразования уровней ТТЛ входных сигналов дешифратора кода частоты 8 в уровни LVTTL (стандарт LVTTL, низковольтная транзисторно-транзисторная логика 3,3V), необходимые для работы устройства управления 11. Согласующее устройство 10 выполнено на микросхемах SN74AHC14PWRG4. Преобразованный сигнал с согласующего устройства 10 поступает в устройство управления 11.The matching device 10 is designed to convert the TTL levels of the input signals of the frequency code 8 decoder to the LVTTL levels (LVTTL standard, low-voltage transistor-transistor logic 3.3V) necessary for the operation of the control device 11. The matching device 10 is made on SN74AHC14PWRG4 microcircuits. The converted signal from the matching device 10 is supplied to the control device 11.
Устройство управления 11 выполнено на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС) фирмы Altera EPM1270T 144I5, имеющей в своем составе FLASH память и встроенный генератор опорных сигналов (Антонов А.П. Язык описания цифровых устройств. Altera HDL. - М.: Радио Софт, 2001 г., с.69-171.). Устройство управления 11 управляет цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) 12. С выхода устройства управления 11 эти коды по последовательной линии передачи данных транслируются в ЦАП 12. Для синхронизации последовательной линии передачи данных используется встроенный генератор опорных сигналов устройства управления 11 (ПЛИС). ЦАП 12 выполнен на микросхеме AD5320BRTZ. Преобразованный сигнал с выхода ЦАП 12 поступает на управляемый источник тока 13, преобразующий напряжение в ток для управления p-i-n диодом в p-i-n аттенюаторе 4. Управляемый источник тока 13 выполнен на микросхемах 140УД20Б (Кар Дж. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры. - М.: Мир, 1980 г., с. 126-135, 235-257.).The control device 11 is made on a programmable logic integrated circuit (FPGA) company Altera EPM1270T 144I5, which includes FLASH memory and a built-in generator of reference signals (Antonov A.P. Description language for digital devices. Altera HDL. - M .: Radio Soft, 2001 city, pp. 69-171.). The control device 11 controls the digital-to-analog converter (DAC) 12. From the output of the control device 11, these codes are transmitted through the serial data line to the DAC 12. To synchronize the serial data line, the built-in reference signal generator of the control device 11 (FPGA) is used. DAC 12 is made on the AD5320BRTZ chip. The converted signal from the output of the DAC 12 is fed to a controlled current source 13, which converts the voltage into current to control the pin diode in the pin attenuator 4. The controlled current source 13 is made on 140UD20B microcircuits (Kar J. Design and manufacture of electronic equipment. - M .: Mir, 1980, p. 126-135, 235-257.).
Перед установкой дешифратора кода частоты 8 в передатчик производят программирование ПЛИС устройства управления 11. В компьютер устанавливается специально разработанная программа. Компьютер с помощью программатора USB Blaster Altera через контакт разъема для подключения технологического интерфейса 9 подключается к дешифратору 8 на второй вход устройства управления 11. По этой программе устанавливается необходимая для работы конфигурация ПЛИС и затем в ее ячейки FLASH памяти записываются коды, соответствующие максимальному затуханию p-i-n аттенюатора 4. Максимальное затухание p-i-n аттенюатора 4 устанавливается для исключения подачи на этапе регулировки сигнала СВЧ большой мощности на вход ЛБВ, что приведет к ее отказу. После программирования дешифратор кода частоты 8 устанавливают в передатчик.Before installing the frequency code 8 decoder in the transmitter, the FPGA of the control device 11 is programmed. A specially designed program is installed in the computer. The computer using the USB Blaster Altera programmer through the connector pin for connecting the technological interface 9 is connected to the decoder 8 to the second input of the control device 11. This program sets the FPGA configuration necessary for operation and then codes corresponding to the maximum attenuation of the pin attenuator are written into its FLASH memory cells 4. The maximum attenuation of the pin attenuator 4 is set to exclude the supply at the stage of adjustment of the microwave signal of high power to the input of the TWT, which will lead to its failure. After programming, the frequency code decoder 8 is installed in the transmitter.
На этапе регулировки дешифратора контакт разъема для подключения технологического интерфейса 9 подключают к технологическому интерфейсу, соединенному через адаптер с компьютером, входящими в состав рабочего места регулировки передатчика. Адаптер предназначен для преобразования универсальной последовательной шины (USB) в шину SMI и выполнен на основе микропроцессора (микросхема АТ89С5131А - S3SIM фирмы ATMEL). Технологический интерфейс SMI представляет собой последовательную синхронную трехпроводную шину (сигналы MDC, MDIO и шина GND).At the stage of adjusting the decoder, the contact of the connector for connecting the technological interface 9 is connected to the technological interface connected via an adapter to a computer that is part of the transmitter adjustment workstation. The adapter is designed to convert the universal serial bus (USB) to the SMI bus and is based on a microprocessor (ATM89 chip AT89C5131A - S3SIM). The SMI technology interface is a synchronous three-wire serial bus (MDC, MDIO signals and GND bus).
В процессе регулировки передатчика из компьютера через адаптер и технологический интерфейс типа SMI (Serial Management Interface, Спецификация IEE 802.3u сетевой технологии Ethernet от 1995), через контакт разъема для подключения технологического интерфейса 9 поступают на второй вход устройства управления 11 управляющие коды (цифровой код) управления током p-i-n диода p-i-n аттенюатора 4.In the process of adjusting the transmitter from the computer through the adapter and the technological interface of the SMI type (Serial Management Interface, IEE 802.3u specification of Ethernet network technology from 1995), control codes (digital code) are sent to the second input of the control device 11 through the connector pin for connecting the technological interface 9 current control pin diode pin attenuator 4.
На волновод подачи входного СВЧ сигнала W1 1 с СВЧ генератора (входит в состав рабочего места настройки передатчика) подают СВЧ сигнал с частотой, соответствующей одной из несущих частот.A microwave signal with a frequency corresponding to one of the carrier frequencies is supplied to the waveguide for supplying the input microwave signal W1 1 from the microwave generator (included in the workplace of the transmitter settings).
На дисплее компьютера выбирают номер несущей частоты и подбирают управляющий код, при котором управляемый источник тока 13 дешифратора кода частоты 8 выдает такой величины ток управления p-i-n диодом p-i-n аттенюатора 4, при котором фиксируется оптимальная величина выходной мощности передатчика при допустимой величине тока замедляющей системы ЛБВ. Аналогичным образом устанавливают управляющие коды для всех несущих частот. Далее адаптер и технологический интерфейс типа SMI отсоединяют от контакта разъема для подключения технологического интерфейса 9 (Уэйкерли Джон Ф. Проектирование цифровых устройств, том 1, издательство Москва, 2002 г.). После чего дешифратор готов к работе в штатном режиме.On the computer display, the carrier frequency number is selected and a control code is selected in which the controlled current source 13 of the frequency code decoder 8 produces a control current p-i-n to the diode p-i-n attenuator 4, at which the optimum value of the transmitter output power is fixed for the permissible current value of the TWT slow-down system. Similarly, control codes are set for all carrier frequencies. Next, the adapter and the SMI type technological interface are disconnected from the terminal connector for connecting the technological interface 9 (Wakerley, John F. Design of Digital Devices, Volume 1, Moscow Publishing House, 2002). Then the decoder is ready to work in normal mode.
При работе дешифратора в штатном режиме также на волновод подачи входного СВЧ сигнала W1 1 подают СВЧ сигнал несущей частоты, а на контакт разъема для подачи кодов номера несущей частоты 2 поступают коды номера этой несущей частоты (цифровой код уровней ТТЛ) с задающего генератора БРЛС. Код номера этой несущей частоты через согласующее устройство 10 поступает на устройство управления 11 и определяет адрес ячейки FLASH памяти, в которой хранится ранее установленный для данной несущей частоты управляющий код. Этот код по последовательной линии передачи данных транслируется в ЦАП 12 для преобразования и далее на управляемый источник тока 13, который управляет затуханием p-i-n аттенюатора 4, что приводит к установке оптимальной для данной частоты входной мощности на входе ЛБВ и, как следствие, к оптимальной установке выходной мощности передатчика. Время срабатывания схемы от момента подачи на вход нового цифрового кода до момента получения с выхода ЦАП 12 соответствующего коду значения напряжения не более 20 мкс.When the decoder is operating in the normal mode, the carrier frequency microwave signal is also supplied to the input microwave signal signal waveguide W1 1, and the carrier frequency number codes (digital code of TTL levels) are received from the reference radar generator to the contact of the connector for supplying codes of the carrier frequency number 2. The code number of this carrier frequency through the matching device 10 is supplied to the control device 11 and determines the address of the FLASH memory cell in which the control code previously set for this carrier frequency is stored. This code on a serial data line is transmitted to the DAC 12 for conversion and then to a controlled current source 13, which controls the attenuation of the pin attenuator 4, which leads to the optimal input power setting for the given frequency at the TWT input and, as a result, to the optimal output setting transmitter power. The response time of the circuit from the moment of feeding a new digital code to the input until the voltage value corresponding to the code from the DAC 12 is not more than 20 μs.
При проведении опытных работ на выходе передатчика в сантиметровом диапазоне волн на несущих частотах получены следующие результаты: импульсная выходная мощность сигнала 16000 Вт, спектральная плотность амплитудных шумов (в полосе 1 Гц) - минус 125 дБ, спектральная плотность фазовых шумов (в полосе 1 Гц) - минус 100 дБ. Таким образом, выполнение передатчика по предлагаемой схеме (в сочетании с вышеописанным дешифратором кода частоты) позволяет добиться подачи оптимальной входной мощности на входе усилителя СВЧ на несущих частотах, что приводит к оптимальной установке выходной мощности передатчика, снижению уровня шумов на выходе, а также повысить надежность работы ЛБВ за счет уменьшения токов замедляющей системы.When conducting experimental work at the transmitter output in the centimeter wavelength range at carrier frequencies, the following results were obtained: pulse output power of the signal 16000 W, spectral density of amplitude noise (in the 1 Hz band) - minus 125 dB, spectral density of phase noise (in the 1 Hz band) - minus 100 dB. Thus, the implementation of the transmitter according to the proposed scheme (in combination with the frequency code decoder described above) makes it possible to provide optimal input power at the input of a microwave amplifier at carrier frequencies, which leads to an optimal setting of the transmitter output power, lower output noise level, and also increase reliability TWT operations by reducing the currents of the retarding system.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125852/08A RU2463704C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Microwave transmitter with optimal setting of output capacity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125852/08A RU2463704C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Microwave transmitter with optimal setting of output capacity |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2463704C1 true RU2463704C1 (en) | 2012-10-10 |
Family
ID=47079724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011125852/08A RU2463704C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Microwave transmitter with optimal setting of output capacity |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2463704C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2538908C2 (en) * | 2012-12-20 | 2015-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Method of stabilising travelling-wave tube (twt) parameters when tuning microwave transmitter |
| RU2707268C1 (en) * | 2019-03-19 | 2019-11-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for inbuilt monitoring of on-board radar stations |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4392245A (en) * | 1980-01-10 | 1983-07-05 | Nippon Electric Co., Ltd. | Radio transmitter having an output power control circuit |
| RU2099739C1 (en) * | 1996-04-08 | 1997-12-20 | Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | Radar |
| RU2124809C1 (en) * | 1996-08-05 | 1999-01-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Device and method for monitoring of emission power using work load message |
| RU2187880C1 (en) * | 2001-04-04 | 2002-08-20 | Государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - дочернее предприятие государственного унитарного предприятия Военно-промышленного комплекса "МАПО" | Microwave transmitter |
| RU2208909C2 (en) * | 2002-10-15 | 2003-07-20 | ОАО "Тантал" | Shf transmitter |
| RU2258309C2 (en) * | 2000-03-04 | 2005-08-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Circuits of transmitter for communication systems |
| RU56653U1 (en) * | 2006-03-15 | 2006-09-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Гранит-Электрон" | RADAR STATION |
-
2011
- 2011-06-22 RU RU2011125852/08A patent/RU2463704C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4392245A (en) * | 1980-01-10 | 1983-07-05 | Nippon Electric Co., Ltd. | Radio transmitter having an output power control circuit |
| RU2099739C1 (en) * | 1996-04-08 | 1997-12-20 | Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | Radar |
| RU2124809C1 (en) * | 1996-08-05 | 1999-01-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Device and method for monitoring of emission power using work load message |
| RU2258309C2 (en) * | 2000-03-04 | 2005-08-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Circuits of transmitter for communication systems |
| RU2187880C1 (en) * | 2001-04-04 | 2002-08-20 | Государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - дочернее предприятие государственного унитарного предприятия Военно-промышленного комплекса "МАПО" | Microwave transmitter |
| RU2208909C2 (en) * | 2002-10-15 | 2003-07-20 | ОАО "Тантал" | Shf transmitter |
| RU56653U1 (en) * | 2006-03-15 | 2006-09-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Гранит-Электрон" | RADAR STATION |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2538908C2 (en) * | 2012-12-20 | 2015-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Method of stabilising travelling-wave tube (twt) parameters when tuning microwave transmitter |
| RU2707268C1 (en) * | 2019-03-19 | 2019-11-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for inbuilt monitoring of on-board radar stations |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lo et al. | Novel wireless impulsive power transmission to enhance the conversion efficiency for low input power | |
| RU178484U1 (en) | Electronic countermeasures for unmanned aerial vehicles | |
| RU2463704C1 (en) | Microwave transmitter with optimal setting of output capacity | |
| CN110265854A (en) | Light guide self-adaptive narrow-spectrum microwave generation method based on high-energy pulse cluster laser | |
| CN110265855A (en) | High-energy pulse cluster laser as microwave system light guide device signal source | |
| CN104836549A (en) | Device and method for generating pulse modulation signals adjustable in top-bottom power and used for micro-discharge effect detection | |
| RU2440672C1 (en) | Transmitting device of helicopter radar station | |
| RU2477565C1 (en) | Centimetre-range microwave transmitter | |
| RU2288519C1 (en) | Noise-like broadband microwave signal generator built around virtual cathode | |
| RU2480906C1 (en) | Highly secure microwave transmitter | |
| RU2514932C2 (en) | Centimetre-range microwave transmitter | |
| RU2497278C1 (en) | Multimode microwave transmitter | |
| CN211556403U (en) | Solid-state terahertz oscillator | |
| RU186490U1 (en) | Microwave source | |
| RU2579986C1 (en) | Multiple-channel system for application of ultrashort pulse electromagnetic radiation with high frequency of repetition to ground broadband radio communication line | |
| RU2118041C1 (en) | Device for forming of high-power ultrashort microwave pulses | |
| Wilson | High pulse power rf sources for linear colliders | |
| JP2000278888A (en) | Inter-satellite power transmission system | |
| RU16238U1 (en) | AMPLIFIER | |
| CN215267706U (en) | Charging control chip and electronic device thereof | |
| CN109686637A (en) | A kind of focusing electrode control travelling-wave tubes cathode pulse modulating device and method | |
| RU59323U1 (en) | MICROWAVE GENERATOR OF A CHAOTIC BROADBAND SIGNAL ON VIRTUAL CATHODES | |
| CN110138059B (en) | LC resonance charging power supply and electromagnetic protection method thereof | |
| RU135447U1 (en) | HYBRID ELECTRIC VACUUM MICROWAVE INSTRUMENT BASED ON A RUNNING WAVE LAMP | |
| CN209911539U (en) | Signal generating device with frequency of 35GHz |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190623 |