RU2536673C1 - Power control system - Google Patents
Power control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2536673C1 RU2536673C1 RU2013128665/08A RU2013128665A RU2536673C1 RU 2536673 C1 RU2536673 C1 RU 2536673C1 RU 2013128665/08 A RU2013128665/08 A RU 2013128665/08A RU 2013128665 A RU2013128665 A RU 2013128665A RU 2536673 C1 RU2536673 C1 RU 2536673C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- attenuation
- channel
- switch
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
- Transmitters (AREA)
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к аттенюаторным устройствам, и может быть использовано в качестве устройства для регулировки мощности выходного сигнала.The invention relates to electronics, in particular to attenuator devices, and can be used as a device for adjusting the output signal power.
При проектировании радиоэлектронной аппаратуры в ряде случаев необходимо обеспечение регулировки ослабления ее выходной мощности в широком диапазоне - от 0 дБ до минус 130-150 дБ.When designing electronic equipment, in some cases it is necessary to ensure the attenuation of its output power in a wide range - from 0 dB to minus 130-150 dB.
Известны системы регулировки мощности [патентная заявка US №2011316645. свидетельство па полезную модель RU №11394, патент US №5347239], представляющие собой ступенчатый аттенюатор и содержащие ряд последовательно соединенных посредством коммутаторов аттенюаторных звеньев. Включение и выключение отдельных из них осуществляется посредством, например, программируемого блока управления, получая таким образом необходимое ослабление мощности выходного сигнала. Расположение каскадного соединения аттенюаторных звеньев после выходного усилителя, работающего в режиме насыщения, позволяет достичь минимальной неравномерности коэффициента передачи в рабочей полосе частот и наилучшей термостабильности.Known power control systems [patent application US No.2011316645. certificate na utility model RU No. 11394, US patent No. 5347239], which is a step attenuator and containing a number of attenuator links connected in series through switches. The switching on and off of some of them is carried out by means of, for example, a programmable control unit, thus obtaining the necessary attenuation of the output signal power. The arrangement of the cascade connection of the attenuator links after the output amplifier operating in saturation mode allows to achieve the minimum unevenness of the transmission coefficient in the working frequency band and the best thermal stability.
Однако необходимость компенсации значительных начальных затуханий широкополосных переменных электронных СВЧ-аттенюаторов (особенно при реализации регулировок мощности с большой глубиной) требует существенного увеличения мощности выходного усилительного каскада. Применение элементной базы повышенной мощности в конструкции СВЧ-усилителей влечет за собой его удорожание и снижение коэффициента полезного действия. Корректная работа системы регулировки мощности, размещенной на входе усилителя, возможна при его работе в линейном режиме, что требует введения дополнительных схем термостабилизации и выравнивания амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). Каскадное включение аттенюаторов также приводит к ухудшению начальной АЧХ усилителя в режиме с минимальным вносимым ослаблением.However, the need to compensate for the significant initial attenuation of broadband variable electronic microwave attenuators (especially when implementing power adjustments with great depth) requires a significant increase in the power of the output amplifier stage. The use of increased power element base in the design of microwave amplifiers entails its rise in price and decrease in efficiency. Correct operation of the power control system located at the input of the amplifier is possible when it is operating in linear mode, which requires the introduction of additional thermal stabilization schemes and equalization of the amplitude-frequency characteristic (AFC). Cascading the attenuators also leads to a deterioration of the initial frequency response of the amplifier in the mode with minimal insertion attenuation.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является двухканальная система регулировки мощности [патент US №7457593], в которой один канал пропускает сигнал без затухания, не влияя на его параметры, а второй содержит переменный электронный аттенюатор, обеспечивающий требуемое ослабление. Переключение между каналами осуществляется с помощью двух механических коммутаторов на входе и выходе каналов. Так, если затухание сигнала не требуется, коммутаторы замыкаются в положении, в котором сигнал проходит по каналу без затухания. В противном случае коммутаторы переключаются в другое положение, при котором сигнал поступает на переменный аттенюатор, обеспечивающий требуемое ослабление выходного сигнала.The closest analogue of the claimed invention is a two-channel power control system [US patent No. 7457593], in which one channel passes the signal without attenuation, without affecting its parameters, and the second contains a variable electronic attenuator, providing the required attenuation. Switching between channels is carried out using two mechanical switches at the input and output channels. So, if signal attenuation is not required, the switches close in the position in which the signal passes through the channel without attenuation. Otherwise, the switches switch to another position in which the signal is fed to a variable attenuator, providing the required attenuation of the output signal.
Однако несмотря на все достоинства данной схемы, ее применение не обеспечивает требуемого уровня ослабления. Максимальное ослабление в соответствии с патентным описанием составляет минус 125 дБ в частотном диапазоне от 100 кГц до 3 ГГц.However, despite all the advantages of this scheme, its application does not provide the required level of attenuation. The maximum attenuation in accordance with the patent description is minus 125 dB in the frequency range from 100 kHz to 3 GHz.
Задачей заявляемого изобретения является расширение диапазона регулировки мощности выходного сигнала.The task of the invention is to expand the range of adjustment of the output signal power.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что система регулировки мощности, содержащая канал с затуханием, канал без затухания, первый и второй коммутаторы, предвыходной переменный аттенюатор, последовательно включенный в канал с затуханием, при этом первый выход первого коммутатора, имеющего один вход и два выхода, и первый вход второго коммутатора, имеющего два входа и один выход, соединены соответственно с входом и выходом канала без затухания, второй выход первого коммутатора и второй вход второго коммутатора соединены соответственно с входом и выходом канала с затуханием, дополнительно содержит: предвыходной усилитель, соединенный с входом первого коммутатора, выключатель и выходной усилитель, последовательно включенные в канал без затухания, корректирующий аттенюатор, последовательно соединенный с предвыходным переменным аттенюатором.The essence of the claimed invention lies in the fact that the power control system comprising a channel with attenuation, a channel without attenuation, first and second switches, a pre-output variable attenuator connected in series with a channel with attenuation, while the first output of the first switch has one input and two outputs and the first input of the second switch having two inputs and one output are connected respectively to the input and output of the channel without attenuation, the second output of the first switch and the second input of the second switch are connected correspondingly, with the input and output of the channel with the attenuation, it additionally contains: a pre-output amplifier connected to the input of the first switch, a switch and an output amplifier connected in series to the channel without attenuation, a correcting attenuator connected in series with the pre-output variable attenuator.
Кроме того, заявляется система, которая наряду с вышеназванными признаками дополнительно содержит выходной переменный аттенюатор, соединенный с выходом второго коммутатора.In addition, the claimed system, which along with the above features further comprises an output variable attenuator connected to the output of the second switch.
Кроме того, заявляется система, в которой наряду с вышеназванными признаками первый и второй коммутаторы выполнены электронными.In addition, a system is claimed in which, along with the above features, the first and second switches are made electronic.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в расширении диапазона ослабления выходной мощности с глубиной до минус 130-150 дБ за счет использования двухканальной системы регулировки мощности. Такую глубину ослабления мощности позволяет достичь высокая развязка каналов, обеспечиваемая сочетанием выключателя и выходного усилителя в канале без затухания и предвыходного усилителя. При этом еще одним важным отличием от наиболее близкого аналога, обеспечивающим минимизацию вносимых потерь, является использование двух усилителей, один из которых - меньшей мощности и соединен с входом первого коммутатора, другой - большей мощности и включен в канал без затухания. Такая схема позволяет не учитывать потери в первом коммутаторе и снизить требования к усилителям, а именно позволяет отказаться от усилителей высокой мощности благодаря минимизации потерь в канале без затухания при требуемом нулевом ослаблении широкополосных аттенюаторов, что существенно снижает себестоимость устройства. Комбинация включения корректирующего и предвыходного аттенюаторов в канале с затуханием совместно с выключателем и выходным усилителем в канале без затухания обеспечивает наилучшую форму АЧХ и высокую термостабильность во всем диапазоне ослабления за счет отсутствия протяженного регулировочного тракта и наличия режима насыщения по выходной мощности у предвыходного и выходного усилителей.The technical result of the claimed invention is to expand the range of attenuation of the output power with a depth of minus 130-150 dB due to the use of a two-channel power control system. This depth of power attenuation can be achieved by a high isolation of channels provided by a combination of a switch and an output amplifier in the channel without attenuation and a pre-output amplifier. At the same time, another important difference from the closest analogue, which minimizes insertion loss, is the use of two amplifiers, one of which is of lower power and is connected to the input of the first switch, the other is of higher power and is included in the channel without attenuation. Such a scheme allows not to take into account losses in the first switch and reduce the requirements for amplifiers, namely, it allows to abandon high power amplifiers due to minimizing channel losses without attenuation at the required zero attenuation of broadband attenuators, which significantly reduces the cost of the device. The combination of switching the corrective and output attenuators in the channel with the attenuation together with the switch and the output amplifier in the channel without attenuation provides the best frequency response and high thermal stability in the entire attenuation range due to the absence of an extended control path and the saturation of output power for the output and output amplifiers.
Заявляемое изобретение поясняется с помощью Фиг.1, 2, на которых изображено:The invention is illustrated using Fig.1, 2, which depict:
Фиг.1 - блок-схема заявляемой системы регулировки мощности;Figure 1 - block diagram of the inventive power control system;
Фиг.2 - блок-схема заявляемой системы регулировки мощности с выходным переменным аттенюатором.Figure 2 is a block diagram of the inventive power control system with an output variable attenuator.
На Фиг.1, 2 позициями 1-10 обозначены:In figure 1, 2 positions 1-10 are indicated:
1 - предвыходной усилитель;1 - pre-output amplifier;
2 - первый коммутатор;2 - the first switch;
3 - второй коммутатор;3 - the second switch;
4 - канал без затухания;4 - channel without attenuation;
5 - канал с затуханием;5 - channel with attenuation;
6 - выключатель;6 - switch;
7 - выходной усилитель;7 - output amplifier;
8 - корректирующий аттенюатор;8 - corrective attenuator;
9 - предвыходной переменный аттенюатор;9 - pre-output variable attenuator;
10 - выходной переменный аттенюатор.10 - output variable attenuator.
Система регулировки мощности состоит из предвыходного усилителя 1, первого 2 и второго 3 коммутаторов, канала без затухания 4, канала с затуханием 5. Вход предвыходного усилителя 1 предназначен для подключения к источнику сигнала, а выход соединен с входом первого коммутатора 2, выполненного с одним входом и двумя выходами. Первый выход первого коммутатора 2 соединен с входом канала без затухания 4, второй - с входом канала с затуханием 5. Второй коммутатор 3 выполнен с двумя входами и одним выходом. Первый вход второго коммутатора 3 соединен с выходом канала без затухания 4, второй вход - с каналом с затуханием 5. Канал без затухания 4 содержит последовательно соединенные выключатель 6 и выходной усилитель 7. Канал с затуханием 5 содержит последовательно включенные корректирующий аттенюатор 8 и предвыходной переменный аттенюатор 9.The power control system consists of a
В частном случае реализации изобретения система регулировки мощности может дополнительно содержать выходной переменный аттенюатор 10, соединенный с выходом второго коммутатора 3.In the particular case of the invention, the power control system may further comprise an
Система регулировки мощности работает следующим образом.The power control system operates as follows.
СВЧ-сигнал поступает на вход предвыходного усилителя 1 и далее в зависимости от требуемой величины затухания - либо в канал без затухания 4, либо в канал с затуханием 5. Для получения максимального значения мощности на выходе устройства сигнал поступает в канал без затухания 4. Для этого первый 2 и второй 3 коммутаторы замыкаются в положении I. В этом случае выключатель 6 остается открытым, и сигнал поступает на выходной усилитель 7.The microwave signal is fed to the input of the
Для ослабления выходного сигнала первый 2 и второй 3 коммутаторы переключаются в положение II. В этом случае сигнал со второго входа первого коммутатора 2 поступает на корректирующий аттенюатор 8. Уровень просачивающейся мощности из канала без затухания 4 на выход всего устройства и в канал с затуханием 5 через второй коммутатор 3 в положении II должен быть существенно меньше, чем максимально возможное ослабление предвыходного переменного аттенюатора 9. Это условие обеспечивается не только затуханием второго коммутатора 3 в запертом состоянии, но и затуханиями запертого выключателя 6 и выходного усилителя 7 с выключенным питанием.To attenuate the output signal, the first 2 and second 3 switches switch to position II. In this case, the signal from the second input of the
Корректирующий аттенюатор 8 служит для выравнивания мощности при переключении между каналами без затухания 4 и с затуханием 5, обеспечивая плавную, без разрывов, регулировку мощности выходного сигнала. Величина ослабления корректирующего аттенюатора 8 определяется формулой:
где РУВ - мощность выходного усилителя 7,where P SW - the power of the
РУР - мощность предвыходного усилителя 1,R UR - power pre-output
LКо - затухание второго коммутатора 3 в открытом состоянии,L Ko - attenuation of the
Уменьшение уровня выходной мощности производится посредством изменения вносимого ослабления предвыходным переменным аттенюатором 9 до его максимального значения.The decrease in the level of output power is performed by changing the introduced attenuation by the pre-output variable attenuator 9 to its maximum value.
В частном случае реализации изобретения, когда нет требований к высокой выходной мощности, на выходе второго коммутатора 3 может быть включен выходной переменный аттенюатор 10, обеспечивающий дополнительное расширение диапазона регулировки мощности выходного сигнала за счет увеличения глубины ослабления. Мощность, просачивающаяся из канала без затухания 4 в этом случае поступает на вход выходного переменного аттенюатора 10 и не ограничивает его максимальное вносимое затухание. В этом случае регулировка ослабления происходит аналогичным образом с той лишь особенностью, что сначала изменяется затухание, вносимое выходным переменным аттенюатором 10, до максимума. При использовании канала с затуханием 5 вносимое ослабление выходного переменного аттенюатора 10 устанавливается минимальным и первый 2 и второй 3 электронные коммутаторы замыкаются в положении II. Величина ослабления корректирующего аттенюатора 8 в случае применения выходного переменного аттенюатора 10 определяется формулой:In the particular case of the invention, when there is no requirement for high output power, the output of the
где РУВ - мощность выходного усилителя 7,where P SW - the power of the
РУР - мощность предвыходного усилителя 1,R UR -
LКо - затухание второго коммутатора 3 в открытом состоянии,L Ko - attenuation of the
Затем увеличение ослабления мощности выходного сигнала достигается с помощью увеличения значения вносимого затухания предвыходным переменным аттенюатором 9 до максимального при минимальном значении затухания, вносимого выходным переменным аттенюатором 10. Дальнейшее уменьшение уровня выходной мощности осуществляется с помощью увеличения затухания, вносимого выходным переменным аттенюатором 10, до максимального значения. Регулировка мощности выходного сигнала с применением выходного переменного аттенюатора 10 осуществляется в интервале от 0 дБ до
В случае применения электронных коммутаторов заявляемое изобретение может быть использовано в миниатюрных усилительных модулях, обеспечивая высокую скорость регулировки мощности выходного сигнала и значительно снижая габариты устройства по сравнению с устройствами, в которых используются механические коммутаторы.In the case of the use of electronic switches, the claimed invention can be used in miniature amplifier modules, providing high speed adjustment of the output signal power and significantly reducing the dimensions of the device compared to devices that use mechanical switches.
Экспериментально возможность регулировки уровня мощности СВЧ-усилителя с помощью двухканального метода подтверждена при создании многоканального широкополосного разветвителя сигналов сантиметрового диапазона длин волн с большой глубиной регулировки уровней выходных сигналов, разработанного на предприятии-заявителе.The possibility of adjusting the power level of a microwave amplifier using the two-channel method was experimentally confirmed when creating a multi-channel broadband splitter of centimeter wavelength signals with a large depth of output level adjustment developed at the applicant enterprise.
Аттенюаторы выполнены с применением исполнительной микросхемы одного типа, обеспечивающей вводимое ослабление от 0 до минус 32 дБ с шагом 1 дБ и начальным затуханием минус 5 дБ. Выходной и предвыходной переменные аттенюаторы содержат по две вышеупомянутые микросхемы. В связи с заданной техническими требованиями невысокой выходной мощностью усилителя (менее 10 мВт) оказалось возможным разместить две микросхемы после второго коммутатора. Корректирующий аттенюатор конструктивно выполнен в виде набора резистивных Т-образных аттенюаторов. Каждый из узлов коммутаторов и выключателя обеспечивает запирание канала без затухания более 45 дБ при начальных потерях менее 1,7 дБ.Attenuators are made using an executive microcircuit of the same type, providing an input attenuation from 0 to minus 32 dB with a step of 1 dB and an initial attenuation of minus 5 dB. The output and pre-output variable attenuators contain two of the aforementioned microcircuits. In connection with the specified technical requirements, the low output power of the amplifier (less than 10 mW), it was possible to place two microcircuits after the second switch. The corrective attenuator is structurally made in the form of a set of resistive T-shaped attenuators. Each of the nodes of the switches and the circuit breaker provides channel locking without attenuation of more than 45 dB with an initial loss of less than 1.7 dB.
Использование заявляемой схемы позволяет сохранить баланс между использованием недорогих электронных компонентов и высокими характеристиками устройства.Using the inventive circuit allows you to maintain a balance between the use of inexpensive electronic components and high characteristics of the device.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128665/08A RU2536673C1 (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Power control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128665/08A RU2536673C1 (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Power control system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013128665A RU2013128665A (en) | 2014-12-27 |
RU2536673C1 true RU2536673C1 (en) | 2014-12-27 |
Family
ID=53278580
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013128665/08A RU2536673C1 (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Power control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2536673C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU11394U1 (en) * | 1999-01-19 | 1999-09-16 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | MICROSTRIP ATTENUATOR |
US6285095B1 (en) * | 2000-01-20 | 2001-09-04 | National Instruments Corporation | Automatic compensation of an AC attenuator using a digital to capacitance converter |
US7336130B2 (en) * | 2005-04-28 | 2008-02-26 | Rohm Co., Ltd. | Attenuator, variable gain amplifier using the same, and electronic equipment |
US7457593B2 (en) * | 2003-06-27 | 2008-11-25 | Rhode & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Attenuator system |
-
2013
- 2013-06-25 RU RU2013128665/08A patent/RU2536673C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU11394U1 (en) * | 1999-01-19 | 1999-09-16 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | MICROSTRIP ATTENUATOR |
US6285095B1 (en) * | 2000-01-20 | 2001-09-04 | National Instruments Corporation | Automatic compensation of an AC attenuator using a digital to capacitance converter |
US7457593B2 (en) * | 2003-06-27 | 2008-11-25 | Rhode & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Attenuator system |
US7336130B2 (en) * | 2005-04-28 | 2008-02-26 | Rohm Co., Ltd. | Attenuator, variable gain amplifier using the same, and electronic equipment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013128665A (en) | 2014-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9634823B1 (en) | Systems for integrated self-interference cancellation | |
RU2470456C2 (en) | Multiport amplifiers in communication satellites | |
EP0899870A1 (en) | Apparatus and method for pre-distortion correction of a power amplifier | |
EP1729409A1 (en) | Feed forward amplifier for multiple frequency bands | |
US6242978B1 (en) | Method and apparatus for linearizing an amplifier | |
US8981850B2 (en) | Multi-frequency multi-standard reconfigurable doherty amplifier | |
KR101070016B1 (en) | Gain controllerable vector modulator | |
EP1243076A1 (en) | Linearisation method and signal processing device | |
JPH0777330B2 (en) | Feedforward amplifier automatic adjustment circuit | |
KR20060058423A (en) | A series-type doherty amplifier without hybrid coupler | |
Bennett et al. | Feedforward—An alternative approach to amplifier linearization | |
CA2633596C (en) | Regulatable optical amplifier, and method for regulating an optical amplifier | |
JP2945447B2 (en) | Feedforward amplifier | |
RU2536673C1 (en) | Power control system | |
CN103095228A (en) | Intermodulation suppression amplifying circuit and control method | |
US20140280415A1 (en) | Feed-forward linearization without phase shifters | |
RU136646U1 (en) | ATTENUATOR SYSTEM | |
CA2538969C (en) | Method and apparatus for electrically adjusting delay in radio-frequency systems | |
CN104702231B (en) | AGC and ALC high-gain active circuit components with synchronization control function | |
JP2019080121A (en) | Signal generator and signal generation method thereof | |
KR102019082B1 (en) | Four Channel Precise Phase Control Apparatus for mmWave Beamforming | |
Okyere et al. | A fifth-order polynomial predistortion circuit for mach-zehnder modulator linearization in 65nm cmos | |
JPH0483407A (en) | Feedforward amplifier | |
JPH04286209A (en) | Feedforward amplifier | |
CN109120261B (en) | Frequency expansion device and radio frequency signal source |