RU2601168C1 - Pulse three-stage microwave power amplifier - Google Patents

Pulse three-stage microwave power amplifier Download PDF

Info

Publication number
RU2601168C1
RU2601168C1 RU2015127582/08A RU2015127582A RU2601168C1 RU 2601168 C1 RU2601168 C1 RU 2601168C1 RU 2015127582/08 A RU2015127582/08 A RU 2015127582/08A RU 2015127582 A RU2015127582 A RU 2015127582A RU 2601168 C1 RU2601168 C1 RU 2601168C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power amplifier
stage
microwave
output
amplitron
Prior art date
Application number
RU2015127582/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Степанович Плахотник
Михаил Гаврилович Старов
Original Assignee
Анатолий Степанович Плахотник
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 Анатолий Степанович Плахотник filed Critical Анатолий Степанович Плахотник
Priority to RU2015127582/08A priority Critical patent/RU2601168C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2601168C1 publication Critical patent/RU2601168C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217Class D power amplifiers; Switching amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: electronics.
SUBSTANCE: invention relates to microwave electronic equipment and can be used as a multistage high power transmitters. Pulse three-stage microwave power amplifier, having first, second and output power amplifier stages, electric power supply device for first, second and output stages, characterised by that first stage of power amplifier is structurally in form of a broadband solid-state (transistor) microwave power amplifier, and second and output stages of power amplifier are structurally in form of pulse two-stage single-block microwave power amplifier pulse on amplitrons. Fundamental distinction from prototype is that first stage of power amplifier is structurally in form of a broadband solid-state (transistor) microwave power amplifier, and second and output stages of power amplifier are structurally in form of pulse two-stage single-block microwave power amplifier pulse on amplitrons.
EFFECT: technical result is higher efficiency, output power, reliability and stability in operation, as well as low power consumption.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электронной технике СВЧ и может быть использовано преимущественно в качестве многокаскадных передатчиков повышенной мощности радиолокационных станций обнаружения и целеуказания, а также в системах радиопротиводействия, в высокочастотных системах резонансных ускорителей заряженных частиц, в установках СВЧ нагрева.The invention relates to electronic microwave technology and can be used mainly as multi-stage transmitters with increased power for radar detection and target designation, as well as in radio resistance systems, in high-frequency systems of resonant charged particle accelerators, in microwave heating installations.

В науке и технике известен аналог усилитель мощности СВЧ на амплитронах, применяемый преимущественно в усилительных цепочках многокаскадных передатчиков РЛС обнаружения с использованием ферритового вентиля для развязки амплитронов. Причем в выходных каскадах используют, как правило, последовательную работу двух амплитронов [Верещагин Е.М. Модуляция в генераторах СВЧ. - М.: Советское радио. 1972. 304 с. С. 237-239, 261, 262].In science and technology, an analogue of a microwave power amplifier on amplitrons is known, which is mainly used in amplification chains of multistage radar detection transmitters using a ferrite gate for decoupling amplitrons. Moreover, in the output stages, as a rule, the sequential operation of two amplitrons is used [EM Vereshchagin Modulation in microwave generators. - M .: Soviet radio. 1972. 304 p. S. 237-239, 261, 262].

Недостаток амплитронов состоит в низком коэффициенте усиления сигналов СВЧ по мощности - порядка 10…15 дБ при полосе рабочих частот до 10% [Верещагин Е.М. Модуляция в генераторах СВЧ. - М.: Советское радио. 1972. 304 с. С. 254]. С целью обеспечения необходимого усиления сигналов СВЧ по мощности применяют последовательное включение двух амплитронов. Этим и объясняется необходимость двухкаскадного построения на амплитронах выходной части многокаскадного передатчика повышенной мощности РЛС обнаружения и целеуказания.The disadvantage of amplitrons is the low gain of microwave signals in power - about 10 ... 15 dB with a working frequency band of up to 10% [Vereshchagin EM Modulation in microwave generators. - M .: Soviet radio. 1972. 304 p. S. 254]. In order to provide the necessary amplification of microwave signals in terms of power, a series connection of two amplitrons is used. This explains the need for a two-stage construction on the amplitrons of the output part of a multi-stage transmitter of increased power for radar detection and target designation.

Недостатки и особенности функционирования амплитронов заключаются в следующем. Амплитрон в отсутствие модулирующего импульса (анодного питания) пропускает на выход сигналы СВЧ, поступившие на его вход. С целью исключения прямого прохождения сигналов СВЧ через амплитрон в антенно-волноводный тракт или на вход следующего каскада усиления на амплитроне в предыдущем усилительном каскаде на амплитроне также осуществляется импульсная модуляция.The disadvantages and features of the functioning of amplitrons are as follows. Amplitron in the absence of a modulating pulse (anode supply) passes to the output the microwave signals received at its input. In order to exclude the direct passage of microwave signals through the amplitron to the antenna-waveguide path or to the input of the next amplification stage on the amplitron, pulse modulation is also carried out in the previous amplification stage on the amplitron.

Амплитрон с включенным анодным питанием, но при отсутствие сигналов СВЧ на входе, генерирует шумовые колебания. Шумовая генерация амплитрона подавляется предварительной подачей сигналов СВЧ на вход амплитрона, упреждающей поступление на амплитрон модулирующего импульса. С этой целью используется специальная схема управления, которая запускает модулятор амплитрона после подачи на вход амплитрона сигналов СВЧ.Amplitron with anode power turned on, but in the absence of microwave signals at the input, generates noise oscillations. The noise generation of the amplitron is suppressed by the preliminary supply of microwave signals to the input of the amplitron, which anticipates the arrival of a modulating pulse at the amplitron. For this purpose, a special control circuit is used that starts the amplitron modulator after applying microwave signals to the amplitron input.

Усиление импульсных сигналов СВЧ амплитронами сопровождается задержкой во времени и искажениями. Указанные явления ограничиваются применением ферритовых вентилей, пропускающих только прямые сигналы СВЧ с затуханием 0,5 дБ (затухание для обратных сигналов порядка 20 дБ), и уменьшением ширины спектра сигналов в предыдущих каскадах усиления. Сужение спектра сигналов СВЧ достигается увеличением длительности модулирующих импульсов в предварительных каскадах усиления. Таким образом, анодное питание каждого амплитрона обеспечивается своим импульсным модулятором [Верещагин Е.М. Модуляция в генераторах СВЧ. - М.: Советское радио. 1972. 304 с. С. 261-263].The amplification of microwave pulsed signals by amplitrons is accompanied by a time delay and distortion. These phenomena are limited to the use of ferrite gates that allow only direct microwave signals with 0.5 dB attenuation (attenuation for feedback signals of the order of 20 dB) and a decrease in the signal spectrum width in the previous amplification stages. The narrowing of the spectrum of microwave signals is achieved by increasing the duration of the modulating pulses in the preliminary amplification stages. Thus, the anode power of each amplitron is provided by its own pulse modulator [Vereshchagin EM Modulation in microwave generators. - M .: Soviet radio. 1972. 304 p. S. 261-263].

К недостаткам функционирования последовательно включенных двух амплитронов относится также необходимость юстировки амплитронов при их замене, большие веса и габариты амплитронов, необходимость в сложной системе охлаждения, большая стоимость приборов, ухудшение энергетических параметров амплитронов с ростом рабочей частоты. Амплитроны относятся к электровакуумным приборам СВЧ магнетронного типа, конкретно к приборам с эмитирующим отрицательным электродом и замкнутым электронным потоком, работающим на обратной волне. Амплитроны характеризуются коэффициентом полезного действия (КПД) в дециметровом диапазоне частот до 90%, на частоте 3 ГГц - до 80%, на частоте 10 ГГц - до 53%, на частоте 17 ГГц - до 30% [Кукарин С.В. Электронные СВЧ приборы. - М.: Радио и связь. 1981. 272 с. С. 28, 59]. С ростом рабочей частоты ухудшаются энергетические параметры амплитронов и прежде всего КПД. Поэтому актуально повышение КПД, что в свою очередь способствует:The disadvantages of the operation of two amplitrons connected in series include the need to adjust the amplitrons when replacing them, the large weights and dimensions of the amplitrons, the need for a complex cooling system, the high cost of devices, the deterioration of the energy parameters of amplitrons with increasing operating frequency. Amplitrons relate to microwave vacuum devices of the magnetron type, specifically to devices with an emitting negative electrode and a closed electron beam operating on the backward wave. Amplitrons are characterized by efficiency in the decimeter frequency range up to 90%, at 3 GHz - up to 80%, at 10 GHz - up to 53%, at 17 GHz - up to 30% [Kukarin S.V. Electronic microwave devices. - M .: Radio and communication. 1981. 272 p. S. 28, 59]. With an increase in the operating frequency, the energy parameters of amplitrons and, above all, efficiency, deteriorate. Therefore, an increase in efficiency is relevant, which in turn contributes to:

- облегчению теплового режима;- facilitation of thermal conditions;

- повышению надежности амплитрона;- increase the reliability of the amplitron;

- упрощению и (или) удешевлению системы охлаждения;- simplification and (or) reduction in cost of the cooling system;

- уменьшению массогабаритных характеристик.- reduction of weight and size characteristics.

Известен следующий аналог импульсный двухкаскадный моноблочный усилитель мощности СВЧ на амплитронах (патент на полезную модель RU 135203 U1, опубл. 27.11.2013), достоинствами которого являются моноблочная конструкция двухкаскадного усилителя мощности СВЧ на амплитронах с общей магнитной системой, повышенные значения КПД и выходной мощности, уменьшенные массогабаритные характеристики.The following analogue is known: a pulsed two-stage monoblock microwave power amplifier on amplitrons (patent for utility model RU 135203 U1, published November 27, 2013), whose advantages are the monoblock design of a two-stage microwave power amplifier on amplitrons with a common magnetic system, increased values of efficiency and output power, reduced weight and size characteristics.

Недостатком аналога является необходимость в предварительном каскаде усиления мощности СВЧ, поскольку нормальная работа амплитрона возможна только с определенного значения мощности возбуждения. При недостаточном возбуждении имеет место появление нежелательных видов колебаний, а также снижение выходной мощности амплитрона.The disadvantage of the analogue is the need for a preliminary cascade of amplification of microwave power, since the normal operation of the amplitron is possible only with a certain value of the excitation power. With insufficient excitation, the appearance of undesirable modes of oscillation occurs, as well as a decrease in the output power of the amplitron.

Известен аналог трехкаскадный усилитель мощности на лампе бегущей волны (ЛБВ) и двух амплитронах (Панин В., Ковалев В. Корабельная многофункциональная РЛС обнаружения и целеуказания. //Военный парад. №2 (44). 2001. С. 36), обеспечивающий повышенную мощность многокаскадного передатчика и соответственно большую дальность обнаружения воздушных целей.The analogue is known of a three-stage power amplifier based on a traveling wave lamp (TWT) and two amplitrons (Panin V., Kovalev V. Shipborne multi-functional radar for detection and target designation. // Military parade. No. 2 (44). 2001. P. 36), providing increased multi-stage transmitter power and, accordingly, a large range of detection of air targets.

К недостаткам аналога можно отнести значительные массогабаритные характеристики, неравномерность частотной характеристики лампы бегущей волны и зависимость фазового сдвига ЛБВ в том числе от частоты, что приводит к искажению сигналов с широким спектром, снижение энергетических параметров, таких как КПД, выходная мощность с ростом рабочей частоты, высокие питающие напряжения и токи, большое энергопотребление, необходимость в мощной системе охлаждения.The disadvantages of the analogue include significant weight and size characteristics, the uneven frequency response of the traveling wave lamp and the dependence of the TWT phase shift, including the frequency, which leads to distortion of signals with a wide spectrum, reduction of energy parameters, such as efficiency, output power with increasing operating frequency, high supply voltages and currents, high power consumption, the need for a powerful cooling system.

Известен аналог трехкаскадный усилитель мощности, состоящий из первого, второго и выходного каскадов усилителя мощности, устройств энергопитания первого, второго и выходного каскадов, являющийся многокаскадным передатчиком РЛС Фрегат - МАЭ-2 или многокаскадным передатчиком одной из частотных литер РЛС Фрегат - МАЭ-5, Фрегат - М2ЭМ (Морская радиоэлектроника: Справочник. /Соловьев П.В., Корольков Г.Н., Бараненко А.А. и др. Под ред. В.А. Кравченко. - Санкт-Петербург: Политехника. 2003. С.40).The analogue is known of a three-stage power amplifier, consisting of the first, second and output stages of a power amplifier, power supply devices of the first, second and output stages, which is a multi-stage transmitter of the Frigate - MAE-2 radar or a multi-stage transmitter of one of the frequency letters of the Frigate - MAE-5 radar, Frigate - M2EM (Marine Radio Electronics: Reference. / Soloviev P.V., Korolkov G.N., Baranenko A.A. et al. Edited by V.A. Kravchenko. - St. Petersburg: Polytechnic. 2003. P.40 )

Аналог характеризуется теми же недостатками, что и предыдущий аналог. Данный аналог выбран в качестве прототипа.The analogue is characterized by the same disadvantages as the previous analogue. This analogue is selected as a prototype.

Технической задачей заявленного изобретения является разработка нового импульсного трехкаскадного усилителя мощности СВЧ, конструктивные и функциональные особенности которого позволяют реализовать в первом каскаде широкополосный твердотельный (транзисторный) усилитель мощности СВЧ, а в выходных каскадах моноблочную конструкцию двухкаскадного усилителя мощности СВЧ на амплитронах, повысить КПД, выходную мощность, надежность и устойчивость в работе, уменьшить массогабаритные характеристики и снизить энергопотребление.The technical task of the claimed invention is the development of a new pulsed three-stage microwave power amplifier, the design and functional features of which make it possible to realize a broadband solid-state (transistor) microwave power amplifier in the first stage, and in the output stages a monoblock design of a two-stage microwave power amplifier on amplitrons, to increase the efficiency, output power , reliability and stability in work, reduce weight and size characteristics and reduce energy consumption.

Реализация указанной технической задачи заявленным изобретением обеспечивает следующий технический результат, являющийся суммой полученных технических эффектов:The implementation of the specified technical problem by the claimed invention provides the following technical result, which is the sum of the obtained technical effects:

- первый каскад заявленного устройства выполнен на широкополосном твердотельном (транзисторном) усилителе мощности СВЧ и обеспечивает нормальную работу амплитрона второго каскада за счет создания определенного значения мощности возбуждения на входе амплитрона второго каскада заявленного устройства;- the first stage of the claimed device is made on a broadband solid-state (transistor) microwave power amplifier and ensures the normal operation of the amplitron of the second stage by creating a certain value of the excitation power at the input of the amplitron of the second stage of the claimed device;

- широкополосный твердотельный (транзисторный) усилитель мощности СВЧ отличается повышенной надежностью и устойчивостью в работе, характеризуется меньшими массогабаритными характеристиками и сниженным энергопотреблением;- a broadband solid-state (transistor) microwave power amplifier is characterized by increased reliability and stability in operation, characterized by lower weight and size characteristics and reduced power consumption;

- применение двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах в качестве второго и выходного каскадов заявленного устройства позволяет реализовать моноблочную конструкцию двухкаскадного усилителя мощности СВЧ на амплитронах в импульсном трехкаскадном усилителе мощности СВЧ;- the use of a two-stage monoblock microwave power amplifier on amplitrons as the second and output stages of the claimed device allows you to implement a monoblock design of a two-stage microwave power amplifier on amplitrons in a pulsed three-stage microwave power amplifier;

- функциональная связь между первым каскадом трехкаскадного усилителя мощности и амплитроном двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах, используемого в качестве второго каскада трехкаскадного усилителя мощности, осуществляется посредством коаксиально-волноводного перехода и ферритового вентиля и обеспечивает последовательную работу первого и второго каскадов усилителя мощности;- a functional connection between the first stage of a three-stage power amplifier and the amplitron of a two-stage monoblock microwave power amplifier on amplitrons, used as the second stage of a three-stage power amplifier, is carried out by means of a coaxial-waveguide transition and a ferrite gate and ensures the sequential operation of the first and second stages of the power amplifier;

- моноблочная конструкция двухкаскадного усилителя мощности СВЧ на амплитронах с общей магнитной системой устраняет необходимость юстировки амплитронов при их замене и обеспечивает максимальные значения КПД и повышенную выходную мощность амплитронов второго и выходного каскадов усилителя мощности и в целом трехкаскадного усилителя мощности;- the monoblock design of a two-stage microwave power amplifier on amplitrons with a common magnetic system eliminates the need for alignment of the amplitrons when replacing them and ensures maximum efficiency and increased output power of the amplitrons of the second and output stages of the power amplifier and, in general, a three-stage power amplifier;

- выход амплитрона двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах, используемого в качестве выходного каскада трехкаскадного усилителя мощности, является выходом трехкаскадного усилителя мощности.- the output of the amplitron of a two-stage monoblock microwave power amplifier on amplitrons, used as the output stage of a three-stage power amplifier, is the output of a three-stage power amplifier.

Для достижения указанного технического результата предложен «Импульсный трехкаскадный усилитель мощности СВЧ», содержащий первый, второй и выходной каскады усилителя мощности, устройства электропитания первого, второго и выходного каскадов, отличающийся тем, что первый каскад усилителя мощности конструктивно выполнен в виде широкополосного твердотельного (транзисторного) усилителя мощности СВЧ, а второй и выходной каскады усилителя мощности конструктивно выполнены в виде импульсного двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах.To achieve the indicated technical result, a “Three-stage microwave power amplifier” is proposed, comprising first, second, and output stages of a power amplifier, power supply devices of the first, second, and output stages, characterized in that the first stage of the power amplifier is structurally designed as a broadband solid-state (transistor) microwave power amplifier, and the second and output stages of the power amplifier are structurally made in the form of a pulsed two-stage monoblock power amplifier Microwave on amplitron.

Принципиальным отличием предлагаемого устройства от прототипа является то, что первый каскад усилителя мощности конструктивно выполнен в виде широкополосного твердотельного (транзисторного) усилителя мощности СВЧ, а второй и выходной каскады усилителя мощности конструктивно выполнены в виде импульсного двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах.The fundamental difference between the proposed device and the prototype is that the first stage of the power amplifier is structurally made in the form of a broadband solid-state (transistor) microwave power amplifier, and the second and output stages of the power amplifier are structurally made in the form of a pulsed two-stage monoblock microwave power amplifier on amplitrons.

Такое взаимное расположение конструктивных элементов и их взаимосвязь необходимы для реализации качественно новой конструкции трехкаскадного усилителя мощности, повышения его КПД, выходной мощности, надежности и устойчивости в работе, уменьшения массогабаритных характеристик и снижения энергопотребления.Such a mutual arrangement of structural elements and their interconnection are necessary to implement a qualitatively new design of a three-stage power amplifier, increase its efficiency, output power, reliability and stability in operation, reduce overall dimensions and reduce power consumption.

Сущность изобретения поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

На чертеже представлен импульсный трехкаскадный усилитель мощности СВЧ, функциональная схема:The drawing shows a pulsed three-stage microwave power amplifier, functional diagram:

1 - первый каскад усилителя мощности;1 - the first stage of the power amplifier;

2 - коаксиально-волноводный переход;2 - coaxial waveguide transition;

3 - ферритовый вентиль;3 - ferrite valve;

4 - импульсный двухкаскадный моноблочный усилитель мощности СВЧ на амплитронах;4 - pulsed two-stage monoblock microwave power amplifier on amplitrons;

4.1 - второй каскад усилителя мощности на амплитроне;4.1 - the second stage of the power amplifier on the amplitron;

4.2 - ферритовый вентиль;4.2 - ferrite valve;

4.3 - выходной каскад усилителя мощности на амплитроне;4.3 - output stage of the power amplifier on the amplitron;

5 - устройство электропитания первого каскада (УЭП-1);5 - power supply device of the first cascade (UEP-1);

6 - устройство электропитания второго каскада (УЭП-2);6 - power supply device of the second stage (UEP-2);

7 - устройство электропитания выходного каскада (УЭП-3);7 - power supply device of the output stage (UEP-3);

8 - схема управления (СУ).8 is a control circuit (SU).

Первый каскад усилителя мощности 1 (фиг. 1) на широкополосном твердотельном (транзисторном) усилителе мощности СВЧ функционально связан с импульсным двухкаскадным моноблочным усилителем мощности СВЧ на амплитронах 4 (фиг. 1) через коаксиально-волноводный переход 2 (фиг. 1) и ферритовый вентиль 3 (фиг. 1).The first stage of the power amplifier 1 (Fig. 1) on a broadband solid-state (transistor) microwave power amplifier is functionally connected to a pulsed two-stage monoblock microwave power amplifier on amplitrons 4 (Fig. 1) through a coaxial-waveguide transition 2 (Fig. 1) and a ferrite gate 3 (Fig. 1).

Электропитание первого каскада усилителя мощности 1 (фиг. 1) осуществляется от устройства электропитания первого каскада 5 (УЭП-1) (фиг. 1).The power supply of the first stage of the power amplifier 1 (Fig. 1) is provided from the power supply device of the first stage 5 (UEP-1) (Fig. 1).

Второй каскад усилителя мощности на амплитроне 4.1 (фиг. 1) является амплитроном двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах 4 (фиг. 1). Функциональная связь между первым каскадом усилителя мощности 1 (фиг. 1) и вторым каскадом усилителя мощности на амплитроне 4.1 (фиг. 1) осуществляется посредством коаксиально-волноводного перехода 2 (фиг. 1) и ферритового вентиля 3 (фиг. 1) и обеспечивает последовательную работу первого и второго каскадов усилителя мощности.The second stage of the power amplifier on the amplitron 4.1 (Fig. 1) is an amplitron of a two-stage monoblock microwave power amplifier on the amplitrons 4 (Fig. 1). The functional connection between the first stage of the power amplifier 1 (Fig. 1) and the second stage of the power amplifier on the amplitron 4.1 (Fig. 1) is carried out by means of a coaxial-waveguide transition 2 (Fig. 1) and a ferrite gate 3 (Fig. 1) and provides a sequential operation of the first and second stages of the power amplifier.

Электропитание второго каскада усилителя мощности на амплитроне 4.1 (фиг. 1) осуществляется от устройства электропитания второго каскада 6 (УЭП-2) (фиг. 1).The power supply of the second stage of the power amplifier on the amplitron 4.1 (Fig. 1) is provided from the power supply device of the second stage 6 (UEP-2) (Fig. 1).

Выходной каскад усилителя мощности на амплитроне 4.3 (фиг. 1) является амплитроном двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах 4 (фиг. 1). Функциональная связь между вторым каскадом усилителя мощности на амплитроне 4.1 (фиг. 1) и выходным каскадом усилителя мощности на амплитроне 4.3 (фиг. 1) осуществляется посредством ферритового вентиля 4.2 (фиг. 1) и обеспечивает последовательную работу второго 4.1 (фиг. 1) и выходного 4.3 (фиг. 1) каскадов усилителя мощности. Выход выходного каскада усилителя мощности на амплитроне 4.3 (фиг. 1) является выходом трехкаскадного усилителя мощности.The output stage of the power amplifier on the amplitron 4.3 (Fig. 1) is an amplitron of a two-stage monoblock microwave power amplifier on amplitrons 4 (Fig. 1). The functional connection between the second stage of the power amplifier on the amplitron 4.1 (Fig. 1) and the output stage of the power amplifier on the amplitron 4.3 (Fig. 1) is carried out by means of the ferrite gate 4.2 (Fig. 1) and ensures the sequential operation of the second 4.1 (Fig. 1) and output 4.3 (Fig. 1) stages of the power amplifier. The output stage of the power amplifier on the amplitron 4.3 (Fig. 1) is the output of a three-stage power amplifier.

Электропитание выходного каскада усилителя мощности на амплитроне 4.3 (фиг. 1) осуществляется от устройства электропитания выходного каскада 7 (УЭП-3) (фиг. 1).The power supply of the output stage of the power amplifier on the amplitron 4.3 (Fig. 1) is provided from the power supply device of the output stage 7 (UEP-3) (Fig. 1).

Схема управления (СУ) 8 (фиг. 1) предназначена для управления работой устройства электропитания второго каскада 6 (УЭП-2) (фиг. 1) и устройства электропитания выходного каскада 7 (УЭП-3) (фиг. 1).The control circuit (SU) 8 (Fig. 1) is intended to control the operation of the power supply device of the second stage 6 (UEP-2) (Fig. 1) and the power supply device of the output stage 7 (UEP-3) (Fig. 1).

На схему управления (СУ) 8 (фиг. 1) ответвляется небольшая часть сигнала СВЧ, проходящего через ферритовый вентиль 3 (фиг. 1) от первого каскада усилителя мощности 1 (фиг. 1) ко второму каскаду усилителя мощности на амплитроне 4.1 (фиг. 1), а также небольшая часть сигнала СВЧ, проходящего через ферритовый вентиль 4.2 (фиг. 1) от второго каскада усилителя мощности на амплитроне 4.1 (фиг. 1) к выходному каскаду усилителя мощности на амплитроне 4.3 (фиг. 1).A small part of the microwave signal passing through the ferrite gate 3 (Fig. 1) from the first stage of the power amplifier 1 (Fig. 1) to the second stage of the power amplifier on the amplitron 4.1 (Fig. 1) is branched onto the control circuit (SU) 8 (Fig. 1). 1), as well as a small part of the microwave signal passing through the ferrite gate 4.2 (Fig. 1) from the second stage of the power amplifier on the amplitron 4.1 (Fig. 1) to the output stage of the power amplifier on the amplitron 4.3 (Fig. 1).

Схема управления 8 (фиг. 1) запускает устройство электропитания второго каскада 6 (УЭП-2) (фиг. 1) после подачи на вход второго каскада усилителя мощности на амплитроне 4.1 (фиг. 1) сигналов СВЧ.The control circuit 8 (Fig. 1) starts the power supply device of the second stage 6 (UEP-2) (Fig. 1) after applying to the input of the second stage of the power amplifier on the amplitron 4.1 (Fig. 1) microwave signals.

Схема управления 8 (фиг. 1) запускает устройство электропитания выходного каскада 7 (УЭП-3) (фиг. 1) после подачи на вход выходного каскада усилителя мощности на амплитроне 4.3 (фиг. 1) сигналов СВЧ.The control circuit 8 (Fig. 1) starts the power supply device of the output stage 7 (UEP-3) (Fig. 1) after the input of the output stage of the power amplifier on the amplitron 4.3 (Fig. 1) microwave signals.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Импульсный трехкаскадный усилитель мощности СВЧ предназначен для усиления сигналов СВЧ и может быть использован в качестве многокаскадного передатчика повышенной мощности радиолокационной станции обнаружения и целеуказания.A three-stage pulsed microwave power amplifier is designed to amplify microwave signals and can be used as a multi-stage transmitter of increased power to a radar detection and target designation.

Одновременно с подачей сигнала СВЧ на вход первого каскада усилителя мощности 1 (фиг. 1), на устройства электропитания первого 5 (УЭП-1) (фиг. 1), второго 6 (УЭП-2) (фиг. 1) и выходного 7 (УЭП-3) (фиг. 1) каскадов поступают импульсы запуска передатчика. При этом срабатывает только устройство электропитания первого 5 (УЭП-1) каскада (фиг. 1), напряжение питания которого подается на первый каскад усилителя мощности 1 (фиг. 1).Simultaneously with applying a microwave signal to the input of the first stage of the power amplifier 1 (Fig. 1), to the power supply devices of the first 5 (UEP-1) (Fig. 1), second 6 (UEP-2) (Fig. 1) and output 7 ( УЭП-3) (Fig. 1) of cascades of pulses of transmitter start-up. In this case, only the power supply device of the first 5 (UEP-1) stage is triggered (Fig. 1), the supply voltage of which is supplied to the first stage of the power amplifier 1 (Fig. 1).

Усиленные сигналы СВЧ с выхода первого каскада усилителя мощности 1 (фиг. 1) подаются через коаксиально-волноводный переход 2 (фиг. 1) и ферритовый вентиль 3 (фиг. 1) на вход второго каскада усилителя мощности на амплитроне 4.1 (фиг. 1), упреждая поступление на второй каскад усилителя мощности на амплитроне 4.1 (фиг. 1) модулирующего импульса от устройства электропитания второго каскада 6 (УЭП-2) (фиг. 1). При этом на схему управления (СУ) 8 (фиг. 1) ответвляется небольшая часть сигнала СВЧ, проходящего через ферритовый вентиль 3 (фиг. 1) от первого каскада усилителя мощности 1 (фиг. 1) ко второму каскаду усилителя мощности на амплитроне 4.1 (фиг. 1).The amplified microwave signals from the output of the first stage of the power amplifier 1 (Fig. 1) are fed through a coaxial-waveguide transition 2 (Fig. 1) and a ferrite gate 3 (Fig. 1) to the input of the second stage of the power amplifier on the amplitron 4.1 (Fig. 1) , anticipating the receipt of a modulating pulse from the power supply device of the second stage 6 (UEP-2) on the second stage of the power amplifier on the ampletron 4.1 (Fig. 1) (Fig. 1). In this case, a small part of the microwave signal passing through the ferrite gate 3 (Fig. 1) from the first stage of the power amplifier 1 (Fig. 1) to the second stage of the power amplifier on the amplitron 4.1 ( Fig. 1).

Схема управления 8 (фиг. 1) запускает устройство электропитания второго каскада 6 (УЭП-2) (фиг. 1) после подачи на вход второго каскада усилителя мощности на амплитроне 4.1 (фиг. 1) сигнала СВЧ от ферритового вентиля 3 (фиг. 1). Устройство электропитания второго каскада 6 (УЭП-2) (фиг. 1) формирует модулирующий импульс, который подается на второй каскад усилителя мощности на амплитроне 4.1 (фиг. 1).The control circuit 8 (Fig. 1) starts the power supply device of the second stage 6 (UEP-2) (Fig. 1) after applying to the input of the second stage of the power amplifier on the amplitron 4.1 (Fig. 1) a microwave signal from a ferrite valve 3 (Fig. 1) ) The power supply device of the second stage 6 (UEP-2) (Fig. 1) generates a modulating pulse, which is fed to the second stage of the power amplifier on the amplitron 4.1 (Fig. 1).

Усиленные сигналы СВЧ с выхода второго каскада усилителя мощности 4.1 (фиг. 1) подаются через ферритовый вентиль 4.2 (фиг. 1) на вход выходного каскада усилителя мощности на амплитроне 4.3 (фиг. 1), упреждая поступление на выходной каскад усилителя мощности на амплитроне 4.3 (фиг. 1) модулирующего импульса от устройства электропитания выходного каскада 7 (УЭП-3) (фиг. 1). При этом на схему управления (СУ) 8 (фиг. 1) ответвляется небольшая часть сигнала СВЧ, проходящего через ферритовый вентиль 4.2 (фиг. 1) от второго каскада усилителя мощности 4.1 (фиг. 1) к выходному каскаду усилителя мощности на амплитроне 4.3 (фиг. 1).The amplified microwave signals from the output of the second stage of the power amplifier 4.1 (Fig. 1) are fed through a ferrite gate 4.2 (Fig. 1) to the input of the output stage of the power amplifier on the amplitron 4.3 (Fig. 1), anticipating the arrival of the output stage of the power amplifier on the amplitron 4.3 (Fig. 1) a modulating pulse from the power supply device of the output stage 7 (UEP-3) (Fig. 1). At the same time, a small part of the microwave signal passing through the ferrite gate 4.2 (Fig. 1) from the second stage of the power amplifier 4.1 (Fig. 1) to the output stage of the power amplifier on the amplitron 4.3 ( Fig. 1).

Схема управления 8 (фиг. 1) запускает устройство электропитания выходного каскада 7 (УЭП-3) (фиг. 1) после подачи на вход выходного каскада усилителя мощности на амплитроне 4.3 (фиг. 1) сигнала СВЧ от ферритового вентиля 4.2 (фиг. 1). Устройство электропитания выходного каскада 7 (УЭП-3) (фиг. 1) формирует модулирующий импульс, который подается на выходной каскад усилителя мощности на амплитроне 4.3 (фиг. 1).The control circuit 8 (Fig. 1) starts the power supply device of the output stage 7 (UEP-3) (Fig. 1) after applying the microwave signal from the ferrite gate 4.2 (Fig. 1) to the input stage of the power amplifier on the amplitron 4.3 (Fig. 1) ) The power supply device of the output stage 7 (UEP-3) (Fig. 1) generates a modulating pulse, which is fed to the output stage of the power amplifier on the amplitron 4.3 (Fig. 1).

Усиленные сигналы СВЧ с выхода выходного каскада усилителя мощности 4.3 (фиг. 1) подаются в антенно-волноводный тракт.The amplified microwave signals from the output stage of the power amplifier 4.3 (Fig. 1) are supplied to the antenna-waveguide path.

Выход выходного каскада усилителя мощности 4.3 (фиг. 1) является выходом импульсного трехкаскадного усилителя мощности СВЧ, усиленные сигналы СВЧ которого подаются в антенно-волноводный тракт РЛС.The output stage of the power amplifier 4.3 (Fig. 1) is the output of a pulsed three-stage microwave power amplifier, the amplified microwave signals of which are supplied to the radar antenna-waveguide path.

Заявленное изобретение «Импульсный трехкаскадный усилитель мощности СВЧ» является новым, не использованным в науке и технике до даты приоритета заявленного изобретения, устройством для усиления сигналов СВЧ. Заявленное изобретение является устройством для усиления сигналов СВЧ с повышенными коэффициентом полезного действия, выходной мощностью, надежностью и устойчивостью в работе, уменьшенными массогабаритными характеристиками и сниженным энергопотреблением.The claimed invention "Three-stage pulsed microwave power amplifier" is a new device not used in science and technology prior to the priority date of the claimed invention, for amplifying microwave signals. The claimed invention is a device for amplifying microwave signals with increased efficiency, output power, reliability and stability in operation, reduced overall dimensions and reduced power consumption.

Заявленное устройство обладает следующими достоинствами:The claimed device has the following advantages:

- применение широкополосного твердотельного (транзисторного) усилителя мощности СВЧ в качестве первого каскада заявленного устройства обеспечивает нормальную работу амплитрона второго каскада за счет создания определенного значения мощности возбуждения на входе амплитрона второго каскада заявленного устройства, а также способствует повышению надежности и устойчивости в работе, уменьшению массогабаритных характеристик и снижению энергопотребления трехкаскадного усилителя мощности СВЧ;- the use of a broadband solid-state (transistor) microwave power amplifier as a first stage of the claimed device ensures the normal operation of the amplitron of the second stage by creating a certain value of the excitation power at the input of the amplitron of the second stage of the claimed device, and also helps to increase reliability and stability in operation, reducing overall dimensions and reducing the power consumption of a three-stage microwave power amplifier;

- применение моноблочной конструкции двухкаскадного усилителя мощности СВЧ на амплитронах с общей магнитной системой в качестве второго и выходного каскадов заявленного устройства устраняет необходимость юстировки амплитронов при их замене и обеспечивает максимальные значения КПД и повышенную выходную мощность трехкаскадного усилителя мощности;- the use of a monoblock design of a two-stage microwave power amplifier on amplitrons with a common magnetic system as the second and output stages of the claimed device eliminates the need for alignment of the amplitrons when replacing them and provides maximum efficiency and increased output power of a three-stage power amplifier;

- функциональная связь между первым каскадом трехкаскадного усилителя мощности и амплитроном двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах, используемого в качестве второго каскада трехкаскадного усилителя мощности, осуществляется посредством коаксиально-волноводного перехода и ферритового вентиля и обеспечивает последовательную работу первого и второго каскадов усилителя мощности;- a functional connection between the first stage of a three-stage power amplifier and the amplitron of a two-stage monoblock microwave power amplifier on amplitrons, used as the second stage of a three-stage power amplifier, is carried out by means of a coaxial-waveguide transition and a ferrite gate and ensures the sequential operation of the first and second stages of the power amplifier;

- импульсный трехкаскадный усилитель мощности СВЧ обладает улучшенными энергетическими и качественными характеристиками и может быть использован в качестве многокаскадного передатчика повышенной мощности радиолокационной станции обнаружения и целеуказания.- a pulsed three-stage microwave power amplifier has improved energy and quality characteristics and can be used as a multi-stage transmitter of increased power to a radar detection and target designation.

Заявленное устройство промышленно применимо, так как для его реализации используются широко известные материалы и технологии производства амплитронов, ферритовых вентилей, коаксиально-волноводных переходов, волноводных секций обычной конструкции, устройств электропитания усилителей мощности СВЧ, элементная база и технологии изготовления широкополосных твердотельных (транзисторных) усилителей мощности СВЧ.The claimed device is industrially applicable, since its implementation uses widely known materials and technologies for the production of amplitrons, ferrite gates, coaxial-waveguide junctions, waveguide sections of a conventional design, microwave power amplifier power supply devices, element base and manufacturing technologies for wideband solid-state (transistor) power amplifiers Microwave

Claims (1)

Импульсный трехкаскадный усилитель мощности СВЧ, содержащий первый, второй и выходной каскады усилителя мощности, устройства электропитания первого, второго и выходного каскадов, отличающийся тем, что первый каскад усилителя мощности конструктивно выполнен в виде широкополосного твердотельного транзисторного усилителя мощности СВЧ, а второй и выходной каскады усилителя мощности конструктивно выполнены в виде импульсного двухкаскадного моноблочного усилителя мощности СВЧ на амплитронах. A pulsed three-stage microwave power amplifier containing the first, second and output stages of a power amplifier, a power supply device of the first, second and output stages, characterized in that the first stage of the power amplifier is structurally made as a broadband solid-state transistor microwave power amplifier, and the second and output stages of the amplifier power are structurally made in the form of a pulsed two-stage monoblock microwave power amplifier on amplitrons.
RU2015127582/08A 2015-07-02 2015-07-02 Pulse three-stage microwave power amplifier RU2601168C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015127582/08A RU2601168C1 (en) 2015-07-02 2015-07-02 Pulse three-stage microwave power amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015127582/08A RU2601168C1 (en) 2015-07-02 2015-07-02 Pulse three-stage microwave power amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2601168C1 true RU2601168C1 (en) 2016-10-27

Family

ID=57216607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015127582/08A RU2601168C1 (en) 2015-07-02 2015-07-02 Pulse three-stage microwave power amplifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2601168C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5834971A (en) * 1995-11-08 1998-11-10 Hughes Electronics RF amplifier including traveling wave tube with sequential stages
RU127556U1 (en) * 2012-09-24 2013-04-27 Открытое акционерное общество "Тантал" (ОАО "Тантал") Microwave power amplifier
RU135203U1 (en) * 2013-08-08 2013-11-27 Анатолий Степанович Плахотник PULSE TWO-STAGE MONOBLOCK AMPLIFIER OF MICROWAVE POWER ON AMPLITRONS
RU138661U1 (en) * 2013-12-19 2014-03-20 Анатолий Степанович Плахотник PULSE THREE-Cascade Microwave Power Amplifier

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5834971A (en) * 1995-11-08 1998-11-10 Hughes Electronics RF amplifier including traveling wave tube with sequential stages
RU127556U1 (en) * 2012-09-24 2013-04-27 Открытое акционерное общество "Тантал" (ОАО "Тантал") Microwave power amplifier
RU135203U1 (en) * 2013-08-08 2013-11-27 Анатолий Степанович Плахотник PULSE TWO-STAGE MONOBLOCK AMPLIFIER OF MICROWAVE POWER ON AMPLITRONS
RU138661U1 (en) * 2013-12-19 2014-03-20 Анатолий Степанович Плахотник PULSE THREE-Cascade Microwave Power Amplifier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106685443A (en) Broadband high-efficiency power amplifier with active load modulation
Buleyko et al. Feedback in plasma maser
RU2601168C1 (en) Pulse three-stage microwave power amplifier
Ryskin et al. Development and modeling of a sheet-beam sub-THz traveling wave tube
Dennler et al. Monolithic three-stage 6–18GHz high power amplifier with distributed interstage in GaN technology
RU138661U1 (en) PULSE THREE-Cascade Microwave Power Amplifier
RU140731U1 (en) PULSE THREE-Cascade Microwave Power Amplifier
Kim et al. 1kW Solid State Power Amplifier for L-band radar system
Ji et al. Linearity improved Doherty power amplifier using composite right/left-handed transmission lines
Abounemra et al. A 1.5 KW L-Band All GaN High-Efficiency Solid State Power Amplifier for Pulsed Applications
Jeemon et al. Design of a high gain low noise amplifier for wireless applications
RU160171U1 (en) WIDE BAND AMPLIFIER CHAIN BASED ON VACUUM MICROWAVE DEVICES
RU135203U1 (en) PULSE TWO-STAGE MONOBLOCK AMPLIFIER OF MICROWAVE POWER ON AMPLITRONS
Zhou et al. A millimeter-wave predistortion linearizer for traveling wave tube amplifiers
Shi et al. High power solid-state DRO with power booster
Guznov et al. High-power Ka-band gyroklystron oscillator with time-delayed feedback
RU177373U1 (en) ENERGY EFFICIENT WIDE BAND AMPLIFIER CHAIN BASED ON VACUUM MICROWAVE DEVICES
Mizukusa et al. Analytical design of small-signal amplifier with maximum gain in conditionally stable region
Duc et al. An advanced solid-state RF power source maximizing energy efficiency for optimal superconducting RF cavity charging
RU2530258C1 (en) Pulse two-stage single-block uhf power amplifier on amplitrons
Rahimpour et al. Analysis and design of a 2.45 GHz RF power source for a miniature electron cyclotron resonance ion source
Nusinovich et al. Comparison of multistage gyroamplifiers operating in the frequency-multiplication regime with gyroamplifiers operating at a given Cyclotron harmonic
Motahari et al. Design and implementation of a high power S-band solid-state pulsed amplifier for LINAC
JP5140611B2 (en) Power amplifier adjustment method
Choi et al. Linearity Improvement of TWT driven by a Solid Sate Amplifier Using Bias Voltage Control

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180703