RU2586570C1

RU2586570C1 - Устройство передающее дециметрового диапазона волн

Info

Publication number: RU2586570C1
Application number: RU2015103304/08A
Authority: RU
Inventors: Максим Александрович Алексашкин; Татьяна Васильевна Митрофанова; Ольга Владимировна Новикова; Сергей Павлович Шняков
Original assignee: Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод"
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2016-06-10

Abstract

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и предназначено для работы в составе комплекса системы активной радиолокации в качестве передающего звена. Технический результат заключается в повышении выходной импульсной мощности устройства передающего дециметрового диапазона волн, работающего в трех частотных каналах с автоматическим контролем исправности. Устройство передающее дециметрового диапазона волн содержит три разнесенных по частоте канала с автоматическим контролем исправности, причем первый канал содержит автогенератор, вентиль, два усилителя мощности, фильтр, циркулятор, а второй и третий каналы содержит автогенератор, четыре усилителя мощности, три циркулятора, вентиль, фильтр, частотно-разделительное устройство. При этом первый канал дополнительно содержит нагрузку, плату АСУ, а второй и третий каналы дополнительно содержит усилитель опорного сигнала с модулятором, две нагрузки, плату АСУ, детекторную сборку. Данное устройство также дополнительно содержит плату питания и управления и устройство управления АСУ и СКМ. 2 ил.

Description

Устройство передающее дециметрового диапазона волн относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и предназначено для работы в составе комплекса системы активной радиолокации в качестве передающего звена.

Из уровня техники известен передатчик СВЧ (патент RU №2208909, опубликовано 2003.07.20, МПК Н04В 1/00, H05K 7/20). Передатчик СВЧ содержит задающий генератор, развязывающий прибор, p-i-n аттенюатор, развязывающий прибор, 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 улучшение массогабаритных характеристик, но не решает задачу обслуживания трех разнесенных частотных каналов одним передатчиком.

Известен высокостабильный импульсный СВЧ передатчик (патент RU №2212090, опубликованный 2003.09.10, МПК Н03В 5/18, Н03В 7/14). Он содержит модулятор на первом СВЧ-транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, собственно автогенератор на втором СВЧ-транзисторе, включенном по схеме с общей базой, первый и второй источники питания для питания модулятора и автогенератора соответственно, диэлектрический резонатор, включенный в цепь обратной связи автогенератора, причем модулятор содержит в цепи коллектора два резистора, средняя точка которых через конденсатор и четвертьволновый дроссель соединена с эмиттером второго СВЧ-транзистора, база первого транзистора является входом СВЧ-передатчика, а коллектор второго транзистора - его выходом, автогенератор содержит первый и второй четвертьволновые микрополосковые дроссели, включенные последовательно в цепи эмиттера и коллектора соответственно, третий и четвертый менее чем четвертьволновые отрезки микрополосковой линии, выполняющие функции емкости и индуктивности соответственно; эмиттерный и коллекторный отрезки микрополосковой линии для задания рабочей частоты, величины и фазы обратной связи и диэлектрический резонатор, включенный между этими отрезками, первый и второй источники питания, заблокированные первым и вторым блокировочными конденсаторами соответственно, выход автогенератора через разделительный конденсатор соединен с нагрузкой.

К недостаткам данного высокостабильного импульсного СВЧ передатчика можно отнести то, что он не обеспечивает работу в трех частотных каналах с автоматическим контролем его исправности и улучшение массогабаритных характеристик.

Наиболее близким по технической сущности и достигнутому результату к заявляемому устройству является импульсный передатчик (патент на изобретение РФ №2356164, МПК: Н04В 1/02, опубликовано 20.05.2009 г. (2006.01), который выбран в качестве прототипа. Импульсный передатчик состоит из трех разнесенных по частоте каналов. Первый канал включает первый импульсный модулятор, первый автогенератор, первый вентиль, второй усилитель мощности, третий импульсный модулятор, первый направленный ответвитель мощности, шестой усилитель мощности, первое устройство контроля мощности, седьмой усилитель мощности, второе устройство контроля мощности, первую схему сложения мощностей, второй циркулятор, первый фильтр, первый антенный переключатель, шестое устройство контроля мощности.

Второй и третий каналы содержат второй автогенератор, второй импульсный модулятор, первый усилитель мощности, первый циркулятор, четвертый усилитель мощности, четвертый импульсный модулятор, пятый импульсный модулятор, частотно-разделительное устройство, второй вентиль, третий усилитель мощности, третий вентиль, пятый усилитель мощности, второй направленный ответвитель мощности, восьмой усилитель мощности, третье устройство контроля мощности, девятый усилитель мощности, четвертое устройство контроля мощности, десятый усилитель мощности, пятое устройство контроля мощности, первую дополнительную фильтрующую цепь, вторую дополнительную фильтрующую цепь, третью дополнительную фильтрующую цепь, четвертую дополнительную фильтрующую цепь, пятую дополнительную фильтрующую цепь, шестую дополнительную фильтрующую цепь, седьмую дополнительную фильтрующую цепь, восьмую дополнительную фильтрующую цепь, девятую дополнительную фильтрующую цепь, десятую дополнительную фильтрующую цепь, вторую схему сложения мощностей, второй фильтр, третий циркулятор, второй антенный переключатель, седьмое устройство контроля мощности, восьмое устройство контроля мощности. А также в ИП включены первый накопитель энергии, второй накопитель энергии, терморегулятор, схема формирования сигнала исправности, схема управления.

К недостаткам данного импульсного передатчика можно отнести значительные массогабаритные характеристики устройства из-за наличия большого количества входящих блоков, а также недостаточную выходную импульсную мощность.

В аппаратуре, устанавливаемой на летательных аппаратах, первостепенное значение имеет получение большой выходной импульсной мощности при незначительных массогабаритных характеристиках устройства.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении выходной импульсной мощности при снижении массогабаритных показателей устройства передающего дециметрового диапазона волн, работающего в трех частотных каналах с автоматическим контролем исправности.

Технический результат достигается тем, что устройство передающее дециметрового диапазона волн содержит три разнесенных по частоте канала с автоматическим контролем исправности, причем первый канал включает автогенератор, вентиль, два усилителя мощности, фильтр, циркулятор, второй и третий каналы включают автогенератор, четыре усилителя мощности, три циркулятора, вентиль, фильтр, частотно-разделительное устройство. При этом оно отличается от прототипа тем, что первый канал дополнительно содержит нагрузку, плату АСУ, а второй и третий каналы дополнительно включают усилитель опорного сигнала с модулятором, две нагрузки, плату АСУ, детекторную сборку. А также устройство передающее дециметрового диапазона дополнительно включает плату питания и управления и устройство управления АСУ и СКМ.

При этом выходы устройства управления АСУ и СКМ соединены с входами первого автогенератора, выход первого автогенератора соединен с входом первого вентиля, выход первого вентиля соединен с первым входом первого усилителя, второй вход первого усилителя соединен с первым выходом платы питания и управления, выход первого усилителя соединен с входом второго усилителя, выход второго усилителя соединен с входом первого фильтра, выход первого фильтра соединен с входом первого циркулятора, первый выход первого циркулятора соединен с первой нагрузкой, второй конец которой соединен с корпусом, второй выход первого циркулятора соединен с первым входом первой платы АСУ, второй вход первой платы АСУ соединен с первым выходом устройства управления АСУ и СКМ, выход второго автогенератора соединен с первым входом частотно-разделительного устройства, входы второго автогенератора соединены с выходами устройства управления АСУ и СКМ, выход частотно-разделительного устройства соединен с входом второго вентиля, выход второго вентиля соединен с первым входом третьего усилителя, выход третьего усилителя соединен с входом второго циркулятора, первый выход второго циркулятора соединен со второй нагрузкой, второй конец которой соединен с корпусом, второй выход второго циркулятора соединен с первым входом четвертого усилителя, второй и третий входы четвертого усилителя соединены между собой и с выходом платы питания и управления, соединенным со вторым входом третьего усилителя, выход четвертого усилителя соединен с входом пятого усилителя, первый выход которого соединен с входом детекторной сборки, выход детекторной сборки соединен с входом устройства управления АСУ и СКМ, второй выход пятого усилителя соединен с входом третьего циркулятора, первый выход которого соединен с третьей нагрузкой, второй конец которой соединен с корпусом, второй выход третьего циркулятора соединен с входом второго фильтра, выход второго фильтра соединен с первым входом второй платы АСУ, другие входы второй платы АСУ соединены с выходами устройства управления АСУ и СКМ, первый вход шестого усилителя соединен со вторым выходом устройства управления АСУ и СКМ, второй выход шестого усилителя соединен со вторым входом частотно-разделительного устройства, второй вход шестого усилителя соединен с выходом четвертого циркулятора, вход четвертого циркулятора соединен с выходом усилителя опорного сигнала с модулятором, вход усилителя опорного сигнала с модулятором соединен с первым выходом устройства управления АСУ и СКМ.

Устройство передающее дециметрового диапазона волн обеспечивает работу в трех частотных диапазонах: первый канал - отечественный диапазон управления воздушным движением, второй канал - международный диапазон опознавания и управления воздушным движением и третий канал - отечественный диапазон опознавания.

Сущность изобретения поясняется Фиг. 1, Фиг. 2.

На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства передающего дециметрового диапазона волн. На Фиг. 2 изображена таблица с характеристиками прототипа и заявляемого технического решения.

Устройство передающее дециметрового диапазона волн содержит:

1 - устройство управления АСУ и СКМ,

2 - первый автогенератор,

3 - первый вентиль,

4 - первый усилитель,

5 - плату питания и управления,

6 - второй усилитель,

7 - первый фильтр,

8 - первый циркулятор,

9 - первую нагрузку,

10 - первую плату АСУ,

11 - второй автогенератор,

12 - частотно-разделительное устройство,

13 - второй вентиль,

14 - третий усилитель,

15 - второй циркулятор,

16 - вторую нагрузку,

17 - четвертый усилитель,

18 - пятый усилитель,

19 - детекторную сборку,

20 - третий циркулятор,

21 - третью нагрузку,

22 - второй фильтр,

23 - вторую плату АСУ,

24 - шестой усилитель,

25 - четвертый циркулятор,

26 - усилитель опорного сигнала с модулятором.

Устройство передающее дециметрового диапазона волн включает три разнесенных по частоте высокочастотных канала с автоматическим контролем исправности. В первый канал входят: первый автогенератор 2, первый вентиль 3, первый усилитель 4, второй усилитель 6, первый фильтр 7, первый циркулятор 8, первая нагрузка 9, первая плата АСУ 10.

Второй и третий каналы содержат: второй автогенератор 11, частотно-разделительное устройство 12, второй вентиль 13, третий усилитель 14, второй циркулятор 15, вторую нагрузку 16, четвертый усилитель 17, пятый усилитель 18, детекторную сборку 19, третий циркулятор 20, третью нагрузку 21, второй фильтр 22, вторую плату АСУ 23, шестой усилитель 24, четвертый циркулятор 25, усилитель опорного сигнала с модулятором 26.

А также устройство передающее дециметрового диапазона волн дополнительно включает плату питания и управления 5 и устройство управления АСУ и СКМ 1.

Плата питания и управления включает в себя: накопительные емкости и импульсные модуляторы для питания усилителей мощности и цепи термоподогрева.

Устройство управления АСУ и СКМ предназначено для формирования сигналов исправности по наличию мощности при работе в режиме «Передача», а также для управления второй платой АСУ 23 для переключения между второй и третьей антеннами в режимах «Передача» или «Прием».

Циркуляторы и вентили используются для обеспечения развязки между каскадами.

Фильтры подавляют паразитные составляющие в спектре передаваемого сигнала, выполнены по микрополосковой технологии.

Устройство передающее дециметрового диапазона волн работает следующим образом. Управление устройством осуществляется с центрального вычислительного устройства (ЦВУ). Устройство работает в трех частотных каналах: первый канал (отечественный диапазон управления воздушным движением) на несущей частоте f1, второй канал (международный диапазон опознавания и управления воздушным движением) - на несущей частоте f2, третий канал (отечественный диапазон опознавания) - на несущих частотах f3 и f4. Разнос по частоте между каналами составляет 30-50%. Разнос несущих частот в третьем канале составляет 0,7%.

Устройство работает на излучение в конкретный момент времени только в одном из трех каналов. Третий канал работает на излучение в конкретный момент времени только на одной из несущих частот f3 или f4.

В первом канале сигнал несущей частоты f1 формирует первый автогенератор 2. Сигнал опорной несущей частоты f2 во второй канал поступает на усилитель опорного сигнала с модулятором 26 с приемного устройства. В третьем канале сигнал несущей частоты f3 или f4 формирует второй автогенератор 11.

Импульсный режим работы устройства в первом и третьем каналах осуществляется путем подачи импульса напряжения питания в определенный момент времени от устройства управления АСУ и СКМ 1 на первый автогенератор 2 и второй автогенератор 11. Во втором канале импульсный режим работы осуществляется путем подачи на третий усилитель 14 от платы питания и управления 5 в определенный момент времени импульса напряжения питания.

В режиме «Передача» первый канал имеет один выход на излучение через первую плату АСУ 10 и работает на первую антенну.

В режиме «Передача» второй и третий каналы имеют два выхода на излучение через вторую плату АСУ 23 и работают на вторую и третью антенны.

Режимами «Прием», «Передача» в устройстве управляет ЦВУ. В режиме «Прием» первый канал принимает сигнал от первой антенны и через первую плату АСУ 10 подает на первый приемник. В режиме «Прием» второй и третий каналы принимают одновременно сигнал от второй антенны и третьей антенны, а затем через вторую плату АСУ 23 подают соответственно на второй приемник и третий приемник. Управление первой платой АСУ 10 и второй платой АСУ 23 осуществляется устройством управления АСУ и СКМ 1, которым, в свою очередь, управляет ЦВУ управляющими импульсами.

Для обеспечения возможности снижения массогабаритных показателей устройство выполнено на полупроводниковых приборах с применением микрополосковой технологии. Цепи согласования строятся на элементах с распределенными параметрами, так как на сверхвысоких частотах индуктивности и емкости резонансных цепей становятся сравнимы с паразитными индуктивностями и емкостями.

При поступлении на устройство управления АСУ и СКМ 1 первого импульса запуска начинает работать первый канал и сигнал проходит на первый автогенератор 2. С выхода первого автогенератора 2 импульс через первый вентиль 3 поступает для усиления по мощности на первый усилитель 4. Мощность СВЧ полупроводниковых приборов ограничена. Требуемая мощность устройства по первому каналу превышает мощность полупроводникового прибора. Поэтому далее сигнал поступает для усиления по мощности на второй усилитель 6, потом на первый фильтр 7, где подавляются паразитные составляющие в спектре передаваемого сигнала, который выполнен по микрополосковой технологии. Далее сигнал через первый циркулятор 8 поступает на первую плату АСУ 10 в режиме «Передача» на первый приемник.

При подаче опорного сигнала на усилитель опорного сигнала с модулятором 26 и наличии определенного сигнала на устройстве управления АСУ и СКМ 1 начинает работать второй частотный канал. Управляющий сигнал из устройства управления АСУ и СКМ 1 поступает на вход усилителя опорного сигнала с модулятором 26. С выхода усилителя опорного сигнала с модулятором 26 через четвертый циркулятор 25 радиоимпульс поступает на шестой усилитель 24, сигнал усиливается по мощности и поступает на вход частотно-разделительного устройства 12. С выхода частотно-разделительного устройства 12 через второй вентиль 13 для усиления по мощности поступает на вход третьего усилителя 14. Для дальнейшего усиления по мощности с выхода третьего усилителя 14 через второй циркулятор 15 поступает на вход четвертого усилителя 17. Требуемая мощность устройства по второму каналу превышает мощность одного полупроводникового прибора. Поэтому далее сигнал проходит в пятый усилитель 18 второго и третьего каналов, в котором использован способ суммирования трех однотипных усилителей мощности СВЧ-колебаний. Далее сигнал через третий циркулятор 20 поступает на второй фильтр 22, после подавления паразитных составляющих в спектре передаваемого сигнала, и проходит на вторую плату АСУ 23. Потом в зависимости от управляющих сигналов, пришедших с устройства управления АСУ и СКМ 1, поступает на второй или третий приемники.

При поступлении определенного сигнала на вход устройства управления АСУ и СКМ 1 начинает работать третий канал. Сигнал поступает на второй автогенератор 11, при этом начинает работать третий канал на несущей частоте f3. С выхода второго автогенератора 11 радиоимпульс через частотно-разделительное устройство 12 поступает на второй вентиль 13 и далее на каскадах 14, 15, 17, 18, 20, 22, 23 проходит обработку, аналогичную обработке радиоимпульсов второго канала.

Устройство передающее дециметрового диапазона волн, изготовленное по предлагаемой схеме, позволяет получить повышенную выходную импульсную мощность, снизив при этом массогабаритные показатели, что подтверждают проведенные опытные работы, результаты которых приведены в таблице на Фиг. 2.

Таким образом, предлагаемая схема устройства передающего дециметрового диапазона волн обеспечивает работу в трех частотных каналах с автоматическим контролем исправности, обладает повышенной выходной импульсной мощностью при пониженных массогабаритных показателях, а также обеспечивает стабильность параметров за счет оптимизации цепей согласования.

Claims

Устройство передающее дециметрового диапазона, содержащее три разнесенных по частоте канала с автоматическим контролем исправности, причем первый канал включает автогенератор (2), вентиль (3), два усилителя мощности (4, 6), фильтр (7), циркулятор (8), второй и третий каналы содержат автогенератор (11), четыре усилителя мощности (14, 17, 18, 24), три циркулятора (15, 20, 25), вентиль (13), фильтр (22), частотно-разделительное устройство (12), отличающееся тем, что первый канал дополнительно содержит нагрузку (9), плату АСУ (10), а второй и третий каналы дополнительно включают усилитель опорного сигнала с модулятором (26), две нагрузки (16, 21), плату АСУ (23), детекторную сборку (19), а также устройство передающее дециметрового диапазона дополнительно включает плату питания и управления (5) и устройство управления АСУ и СКМ (1), при этом выходы устройства управления АСУ и СКМ (1) соединены с входами первого автогенератора (2), выход первого автогенератора (2) соединен с входом первого вентиля (3), выход первого вентиля (3) соединен с первым входом первого усилителя (4), второй вход первого усилителя (4) соединен с первым выходом платы питания и управления (5), выход первого усилителя (4) соединен с входом второго усилителя (6), выход второго усилителя (6) соединен с входом первого фильтра (7), выход первого фильтра (7) соединен с входом первого циркулятора (8), первый выход первого циркулятора (8) соединен с первой нагрузкой (9), второй конец которой соединен с корпусом, второй выход первого циркулятора (8) соединен с первым входом первой платы АСУ (10), второй вход первой платы АСУ (10) соединен с первым выходом устройства управления АСУ и СКМ (1), выход второго автогенератора (11) соединен с первым входом частотно-разделительного устройства (12), входы второго автогенератора (11) соединены с выходами устройства управления АСУ и СКМ (1), выход частотно-разделительного устройства (12) соединен с входом второго вентиля (13), выход второго вентиля (13) соединен с первым входом третьего усилителя (14), выход третьего усилителя (14) соединен с входом второго циркулятора (15), первый выход второго циркулятора (15) соединен со второй нагрузкой (16), второй конец которой соединен с корпусом, второй выход второго циркулятора (15) соединен с первым входом четвертого усилителя (17), второй и третий входы четвертого усилителя (17) соединены между собой и с выходом платы питания и управления (5), соединенным со вторым входом третьего усилителя (14), выход четвертого усилителя (17) соединен с входом пятого усилителя (18), первый выход которого соединен с входом детекторной сборки (19), выход детекторной сборки (19) соединен с входом устройства управления АСУ и СКМ (1), второй выход пятого усилителя (18) соединен с входом третьего циркулятора (20), первый выход которого соединен с третьей нагрузкой (21), второй конец которой соединен с корпусом, второй выход третьего циркулятора (20) соединен с входом второго фильтра (22), выход второго фильтра (22) соединен с первым входом второй платы АСУ (23), другие входы второй платы АСУ (23) соединены с выходами устройства управления АСУ и СКМ (1), первый вход шестого усилителя (24) соединен со вторым выходом устройства управления АСУ и СКМ (1), второй выход шестого усилителя соединен со вторым входом частотно-разделительного устройства, второй вход шестого усилителя (24) соединен с выходом четвертого циркулятора (25), вход четвертого циркулятора (25) соединен с выходом усилителя опорного сигнала с модулятором (26), вход усилителя опорного сигнала с модулятором (26) соединен с первым выходом устройства управления АСУ и СКМ (1).