RU2629748C2 - Power supply system of impulse power amplifier - Google Patents

Power supply system of impulse power amplifier Download PDF

Info

Publication number
RU2629748C2
RU2629748C2 RU2015149469A RU2015149469A RU2629748C2 RU 2629748 C2 RU2629748 C2 RU 2629748C2 RU 2015149469 A RU2015149469 A RU 2015149469A RU 2015149469 A RU2015149469 A RU 2015149469A RU 2629748 C2 RU2629748 C2 RU 2629748C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power amplifier
power
output
converter
power supply
Prior art date
Application number
RU2015149469A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015149469A (en
Inventor
Александр Владимирович Васильев
Алексей Владимирович Королев
Николай Александрович Кушнерев
Михаил Валерьевич Родин
Руслан Ирекович Тимерзянов
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
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 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" filed Critical Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority to RU2015149469A priority Critical patent/RU2629748C2/en
Publication of RU2015149469A publication Critical patent/RU2015149469A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2629748C2 publication Critical patent/RU2629748C2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
    • H03F3/14—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only with amplifying devices having more than three electrodes or more than two PN junctions

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: system provides the accelerated drop in the output voltage of the discharge converter, regardless of the current, consumed by the power amplifier. The power supply system of the impulse power amplifier contains the charging voltage converter, the capacitive accumulator and the adjustable voltage converter, connected between the capacitive accumulator and the power supply circuit of the impulse power amplifier, characterized in that the adjustable voltage converter, consisting of power switches, control circuits and the output filter is configured to transfer it into the reverse mode and the possibility to stabilise the voltage at the output due to the feedback, introduced between the output filter and the control circuit input.
EFFECT: provision of high power efficiency of the radio transmitting device in the whole range of its output power and increase of the adjustment accuracy and compensation of the amplitude distortions, introduced by the power amplifier.
3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано, главным образом, для электропитания полупроводниковых импульсных усилителей мощности в радиопередающих устройствах радиолокационных систем (РЛС).The invention relates to the field of power electronics and can be used mainly for power supply of semiconductor pulsed power amplifiers in radio transmitting devices of radar systems.

Известно, что высокие требования, предъявляемые к тактико-техническим и эксплуатационным показателям современных и перспективных РЛС, привели к необходимости использования новых видов зондирующих сигналов и применению активных фазированных антенных решеток [см. Skolnik M. Radar handbook. NY: The McGraw-Hill Companies, 2008].It is known that the high requirements for the tactical, technical and operational performance of modern and promising radars have led to the need to use new types of sounding signals and the use of active phased antenna arrays [see Skolnik M. Radar handbook. NY: The McGraw-Hill Companies, 2008].

Так, для повышения разрешающей способности по дальности и обеспечения электромагнитной совместимости зачастую необходимо использование зондирующих сигналов, представляющих собой амплитудно-модулированные радиоимпульсы с внутриимпульсной частотной или фазовой модуляциями, а также последовательности радиоимпульсов с переменной амплитудой.So, to increase the resolution in range and ensure electromagnetic compatibility, it is often necessary to use probing signals, which are amplitude-modulated radio pulses with in-pulse frequency or phase modulations, as well as a sequence of radio pulses with variable amplitude.

Применение же в РЛС активных фазированных антенных решеток, обеспечивающих формирование требуемого амплитудного распределения в раскрыве антенны, потребовало высокоскоростного управления выходной мощностью приемо-передающих модулей (ППМ) [см. Королев А.В., Кушнерев Н.А., Костючик Д.А., Родин М.В. Опыт разработки мощного передающего модуля АФАР Р-диапазона с динамическим управлением напряжением питания для БРЛС // Успехи современной радиоэлектроники. 2015. №5].The use of active phased antenna arrays in the radar, which ensures the formation of the required amplitude distribution in the aperture of the antenna, required high-speed control of the output power of the transceiver modules (PPM) [see Korolev A.V., Kushnerev N.A., Kostyuchik D.A., Rodin M.V. Experience in the development of a powerful P-band AFAR transmitting module with dynamic control of the supply voltage for radar systems // Successes in modern radio electronics. 2015. No. 5].

Следствием использования в импульсных РЛС активных фазированных антенных решеток и амплитудно-модулированных зондирующих сигналов стала необходимость разработки полупроводниковых радиопередающих устройств с функцией высокоскоростного управления выходной мощностью. При этом необходимым условием разработки стало обеспечение высокой энергетической эффективности радиопередающего устройства во всем диапазоне его выходных мощностей.The use of active phased antenna arrays and amplitude-modulated probing signals in pulsed radars has necessitated the development of semiconductor radio transmitting devices with the function of high-speed output power control. At the same time, a necessary condition for development was the provision of high energy efficiency of the radio transmitting device in the entire range of its output capacities.

Известно, что наибольшая энергетическая эффективность радиопередающего устройства при управлении его выходной мощностью может быть обеспечена за счет требуемого изменения напряжения электропитания его выходного усилителя мощности [см. Королев А.В., Кушнерев И.А., Костючик Д.А., Родин М.В. Опыт разработки мощного передающего модуля АФАР Р-диапазона с динамическим управлением напряжением питания для БРЛС // Успехи современной радиоэлектроники. 2015. №5]. Поэтому с целью минимизации энергетических потерь при усилении радиоимпульсов в радиопередающем устройстве требуется применение такой системы электропитания усилителя мощности, которая имела бы высокие энергетические и динамические характеристики.It is known that the greatest energy efficiency of a radio transmitting device when controlling its output power can be achieved due to the required change in the supply voltage of its output power amplifier [see Korolev A.V., Kushnerev I.A., Kostyuchik D.A., Rodin M.V. Experience in the development of a powerful P-band AFAR transmitting module with dynamic control of the supply voltage for radar systems // Successes in modern radio electronics. 2015. No. 5]. Therefore, in order to minimize energy losses when amplifying radio pulses in a radio transmitting device, it is necessary to use such a power supply system of a power amplifier that would have high energy and dynamic characteristics.

Широко известна схема электропитания импульсного усилителя мощности [см. Шумилин М.С., Головин О.В., Севальнев В.П. и др. Радиопередающие устройства. М.: Высшая школа, 1981], состоящая из зарядного преобразователя и емкостного накопителя, включенных последовательно. Недостатком данной схемы является невозможность быстрого изменения напряжения электропитания усилителя мощности из-за наличия накопителя большой емкости, включенного параллельно нагрузке, и ограниченной мощности зарядного преобразователя. Эти ограничения становятся существенными при длительности усиливаемого радиоимпульса более 10-20 мкс и скважности более 5-10.The power supply circuit of a pulsed power amplifier is widely known [see Shumilin M.S., Golovin O.V., Sevalnev V.P. and other radio transmitting devices. M .: Higher school, 1981], consisting of a charging converter and a capacitive storage device connected in series. The disadvantage of this scheme is the inability to quickly change the power supply voltage of the power amplifier due to the presence of a high-capacity drive connected in parallel with the load and the limited power of the charging converter. These limitations become significant when the duration of the amplified radio pulse is more than 10-20 μs and the duty cycle is more than 5-10.

Известно описание схемы электропитания импульсного усилителя мощности с формированием напряжения электропитания в течение усиливаемого радиоимпульса с использованием колебательного контура [см. Roberg М., Rodriguez М., Maksimovic D., Popovic Z. et al. Resonant pulse-shaping power supply for radar transmitters // IEEE Transactions on Power Electronics. 2014. vol. 29. №2]. Недостатками данной схемы являются невысокая точность формирования импульса напряжения электропитания, невозможность управления длительностью и формой импульса напряжения электропитания и большие габариты реактивных элементов колебательного контура при длительности усиливаемого радиоимпульса более нескольких микросекунд.The description of the power supply circuit of a pulsed power amplifier with the formation of a supply voltage during an amplified radio pulse using an oscillatory circuit is known [see Roberg M., Rodriguez M., Maksimovic D., Popovic Z. et al. Resonant pulse-shaping power supply for radar transmitters // IEEE Transactions on Power Electronics. 2014. vol. 29. No. 2]. The disadvantages of this scheme are the low accuracy of the formation of the voltage pulse, the inability to control the duration and shape of the voltage pulse of the power supply and the large dimensions of the reactive elements of the oscillatory circuit when the duration of the amplified radio pulse is more than several microseconds.

Известен формирователь импульсов с регулируемой формой, содержащий преобразователь напряжения понижающего типа (см. патент USA 7200434 В2, 03.04.2007, "Control of arbitrary waveforms for constant delivered energy"). Он обеспечивает высокочастотное преобразование напряжения емкостного накопителя для формирования импульсов с регулируемой формой, причем их амплитуда может достигать 1000 В. Контроль формы импульса в этой схеме осуществляется посредством обратной связи по выходному напряжению. Данная схема пригодна главным образом для формирования высоковольтных импульсов с нарастающей пилообразной формой. Однако если напряжение с нагрузки формирователя может быть отключено выходными силовыми ключами почти мгновенно, то максимальная скорость спада выходного напряжения при формировании непрерывного импульса зависит от тока, потребляемого нагрузкой, и емкости выходного фильтра, что является недостатком этой схемы.Known pulse shaper with an adjustable shape, containing a voltage-step-down voltage converter (see US patent 7200434 B2, 04/03/2007, "Control of arbitrary waveforms for constant delivered energy"). It provides high-frequency voltage conversion of a capacitive storage device for generating pulses with an adjustable shape, and their amplitude can reach 1000 V. The shape of the pulse in this circuit is controlled by feedback on the output voltage. This circuit is mainly suitable for the formation of high-voltage pulses with an increasing sawtooth shape. However, if the voltage from the driver load can be disconnected by the output power switches almost instantly, then the maximum decay rate of the output voltage during the formation of a continuous pulse depends on the current consumed by the load and the capacity of the output filter, which is a drawback of this circuit.

Известен также формирователь импульсов энергии с регулируемой формой (см. патент RU 2398347, 27.08.2010, "Формирователь импульсов энергии с регулируемой формой"), содержащий высоковольтный преобразователь напряжения понижающего типа и использующий обратную связь по току нагрузки. Однако недостатком этого формирователя является зависимость максимальной скорости спада выходного напряжения от тока, потребляемого нагрузкой, и емкости выходного фильтра.Also known is a pulse generator of energy with an adjustable shape (see patent RU 2398347, 08.27.2010, "An pulse generator of energy with an adjustable shape") containing a high-voltage voltage-type converter of step-down type and using feedback on the load current. However, the disadvantage of this driver is the dependence of the maximum decay rate of the output voltage on the current consumed by the load and the capacity of the output filter.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система электропитания импульсного усилителя мощности, включающая в себя зарядный преобразователь, емкостный накопитель и регулируемый импульсный разрядный преобразователь [см. Кушнерев Н.А. Устройство электропитания импульсного твердотельного передатчика с высокими удельными показателями // Радиотехника. 2009. №5]. Достоинством этой схемы является возможность регулирования напряжения электропитания усилителя мощности с высокой скоростью независимо от изменения напряжения на емкостном накопителе. Как следствие, допускается больший разряд емкостного накопителя, чем в схеме без разрядного преобразователя, что позволяет в несколько раз снизить емкость и массу накопительного конденсатора. Недостатком этой схемы является ограниченная скорость снижения напряжения электропитания усилителя мощности в течение усиливаемого радиоимпульса, определяемая током потребления усилителя мощности, емкостью выходного фильтра разрядного преобразователя и емкостью в цепях электропитания усилителя мощности. Кроме того, в случае формирования импульсных последовательностей с переменной амплитудой при переходе от импульса большей мощности к импульсу с меньшей мощностью напряжение на выходе разрядного преобразователя оказывается слишком велико и не снижается до следующего импульса из-за энергии, накопленной в его выходном фильтре. Это приводит к искажению формы импульса напряжения электропитания усилителя мощности и, как следствие, к искажению огибающей зондирующего сигнала РЛС. Увеличить скорость снижения выходного напряжения разрядного преобразователя за счет уменьшения емкости его выходного фильтра зачастую не представляется возможным из-за ограничений по пульсациям выходного напряжения разрядного преобразователя и его максимально возможной рабочей частоты.The closest technical solution, selected as a prototype, is a power supply system of a pulse power amplifier, including a charging converter, capacitive storage and an adjustable pulse discharge converter [see Kushnerev N.A. Power supply device for a pulsed solid-state transmitter with high specific indicators // Radio engineering. 2009. No. 5]. The advantage of this circuit is the ability to control the voltage of the power amplifier with a high speed regardless of the voltage change on the capacitive storage. As a result, a larger discharge of the capacitive storage is allowed than in the circuit without a discharge converter, which allows several times to reduce the capacity and mass of the storage capacitor. The disadvantage of this scheme is the limited rate of decrease in the voltage of the power amplifier’s power supply during the amplified radio pulse, which is determined by the current consumption of the power amplifier, the capacity of the output filter of the discharge converter, and the capacity in the power amplifier’s power supply circuits. In addition, in the case of the formation of pulse sequences with a variable amplitude during the transition from a pulse of a higher power to a pulse with a lower power, the voltage at the output of the discharge converter is too large and does not decrease until the next pulse due to the energy stored in its output filter. This leads to distortion of the pulse shape of the voltage of the power amplifier and, as a consequence, to distortion of the envelope of the radar probe signal. It is often not possible to increase the rate of decrease in the output voltage of the discharge converter by reducing the capacity of its output filter due to limitations on the ripple of the output voltage of the discharge converter and its maximum possible operating frequency.

Технический результат - обеспечение ускоренного спада выходного напряжения разрядного преобразователя независимо от тока, потребляемого усилителем мощности и повышение точности регулировки и компенсации амплитудных искажений.The technical result is the provision of an accelerated decline in the output voltage of the discharge converter, regardless of the current consumed by the power amplifier and improving the accuracy of adjustment and compensation of amplitude distortions.

Технический результат достигается тем, что вместо однонаправленного разрядного преобразователя в системе электропитания используется регулируемый разрядный преобразователь, позволяющий с высокой скоростью передавать избыток энергии, запасенной в его выходном фильтре, в емкостный накопитель. При такой конфигурации системы электропитания удается обеспечить необходимую скорость спада напряжения электропитания усилителя мощности с возвратом 90-95% энергии, накопленной в выходном фильтре разрядного преобразователя, в емкостный накопитель.The technical result is achieved by the fact that instead of a unidirectional discharge converter, an adjustable discharge converter is used in the power supply system, which allows high-speed transfer of the excess energy stored in its output filter to a capacitive storage. With this configuration of the power supply system, it is possible to provide the necessary rate of decrease in the voltage of the power amplifier with the return of 90-95% of the energy stored in the output filter of the discharge converter into a capacitive storage.

На фиг. 1 приведена блок-схема предложенной системы электропитания. Система электропитания усилителя мощности 7 включает в себя зарядный преобразователь 1, емкостный накопитель энергии 2, регулируемый преобразователь 3, состоящий из силовых ключей 4, схемы управления 5 и выходного фильтра 6. Кроме того, блок-схема может быть дополнена дополнительной обратной связью 8, подключенной к схеме управления 5, с выхода усилителя мощности 7.In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed power supply system. The power supply system of the power amplifier 7 includes a charging converter 1, a capacitive energy storage 2, an adjustable converter 3 consisting of power switches 4, a control circuit 5 and an output filter 6. In addition, the block diagram can be supplemented by additional feedback 8 connected to the control circuit 5, from the output of the power amplifier 7.

На фиг. 2 приведены форма зондирующего радиоимпульса с гауссовой огибающей (а) и требуемая форма импульса напряжения электропитания усилителя мощности (б).In FIG. Figure 2 shows the shape of the probe radio pulse with a Gaussian envelope (a) and the required pulse shape of the voltage of the power amplifier (b).

На фиг. 3 приведены графики временных зависимостей мощности, потребляемой усилителем мощности от системы электропитания (а), и мощности, передаваемой из емкостного накопителя на выход регулируемого преобразователя (б) при формировании импульса напряжения электропитания с гауссовой огибающей.In FIG. Figure 3 shows graphs of the time dependences of the power consumed by the power amplifier from the power supply system (a) and the power transmitted from the capacitive storage to the output of the adjustable converter (b) during the formation of a voltage pulse with a Gaussian envelope.

На фиг. 4 приведены зондирующий сигнал (а), представляющий собой последовательность радиоимпульсов с переменной амплитудой, и требуемая форма напряжения электропитания усилителя мощности (б).In FIG. Figure 4 shows the probe signal (a), which is a sequence of radio pulses with a variable amplitude, and the required form of the power supply voltage of the power amplifier (b).

На фиг. 5 приведены графики временных зависимостей напряжения электропитания усилителя мощности (а) и мощности, потребляемой регулируемым преобразователем от емкостного накопителя (б) при переходе от формирования импульса напряжения с большей амплитудой к импульсу с меньшей амплитудой.In FIG. Figure 5 shows graphs of the time dependences of the power supply voltage of the power amplifier (a) and the power consumed by the adjustable converter from the capacitive storage device (b) during the transition from the formation of a voltage pulse with a larger amplitude to a pulse with a lower amplitude.

Система электропитания импульсного усилителя мощности, построенная по предлагаемому изобретению, работает следующим образом.The power supply system of a pulsed power amplifier, constructed according to the invention, operates as follows.

Пример 1Example 1

Радиопередающее устройство с предлагаемой системой электропитания (см. фиг. 1) работает в режиме формирования зондирующего радиоимпульса с гауссовой огибающей (см. фиг. 2). Зарядный преобразователь 1 осуществляет заряд емкостного накопителя 2 за счет энергии, получаемой от первичной питающей сети, и поддерживает величину напряжения на емкостном накопителе 2 в заданных пределах. С емкостного накопителя 2 напряжение поступает на регулируемый преобразователь 3, состоящий из силовых ключей 4, схемы управления 5 и выходного фильтра 6. Регулируемый преобразователь 3 осуществляет преобразование напряжения емкостного накопителя 2 в импульс напряжения электропитания усилителя мощности 7 требуемой формы. Величина напряжения электропитания усилителя мощности 7 в каждый момент времени стабилизируется схемой управления 5 путем управления силовыми ключами 4 в соответствии с требуемым уровнем мощности выходного сигнала усилителя 7 за счет обратной связи по напряжению с выходного фильтра 6 регулируемого преобразователя 3. В случае если напряжение на выходном фильтре 6 меньше, чем требуемое, или превышает его на величину, меньшую, чем уставка, то схема управления 5 осуществляет управление силовыми ключами 4 таким образом, чтобы обеспечить передачу энергии из емкостного накопителя 2 в выходной фильтр 6 и на усилитель мощности 7 и поддерживать заданное напряжение на выходе регулируемого преобразователя 3. Этому процессу соответствует интервал времени (t0…t1) на фиг. 3. За счет того, что часть энергии, потребляемой регулируемым преобразователем 3, запасается в его выходном фильтре, мощность, потребляемая регулируемым преобразователем 3, больше мощности, потребляемой усилителем мощности 7. В случае если выходное напряжение регулируемого преобразователя 3 превышает требуемую величину больше, чем на величину уставки, то схема управления 5 управляет силовыми ключами 4 таким образом, чтобы осуществлять передачу энергии, запасенной в выходном фильтре 6, в емкостный накопитель 2 вплоть до снижения выходного напряжения регулируемого преобразователя 3 до требуемой величины. Этому процессу соответствует интервал времени (t1…t2) на фиг. 3. Передачи мощности из емкостного накопителя 2 в регулируемый преобразователь 3 на этом этапе не происходит. Мощность, потребляемая усилителем мощности 7 от выходного фильтра 6, недостаточна для обеспечения требуемой формы импульса напряжения электропитания усилителя мощности 7, избыток мощности передается регулируемым преобразователем 3, работающим в режиме реверса, в емкостный накопитель 2 (заштрихованная область на фиг. 3).A radio transmitting device with the proposed power supply system (see Fig. 1) operates in the mode of formation of a probe radio pulse with a Gaussian envelope (see Fig. 2). The charging converter 1 charges the capacitive storage 2 due to the energy received from the primary supply network, and maintains the voltage value on the capacitive storage 2 within predetermined limits. From the capacitive storage 2, the voltage is supplied to an adjustable converter 3, consisting of power switches 4, a control circuit 5 and an output filter 6. The adjustable converter 3 converts the voltage of the capacitive storage 2 into a voltage pulse of the power amplifier 7 of the required shape. The magnitude of the supply voltage of the power amplifier 7 at each moment of time is stabilized by the control circuit 5 by controlling the power switches 4 in accordance with the required power level of the output signal of the amplifier 7 due to voltage feedback from the output filter 6 of the adjustable converter 3. In case there is a voltage on the output filter 6 is less than what is required, or exceeds it by an amount less than the set point, the control circuit 5 controls the power keys 4 in such a way as to ensure transfers the energy from the capacitive storage 2 to the output filter 6 and to the power amplifier 7 and maintain the specified voltage at the output of the adjustable Converter 3. This process corresponds to the time interval (t 0 ... t 1 ) in FIG. 3. Due to the fact that part of the energy consumed by the adjustable converter 3 is stored in its output filter, the power consumed by the adjustable converter 3 is greater than the power consumed by the power amplifier 7. If the output voltage of the adjustable converter 3 exceeds the required value more than by the value of the set point, the control circuit 5 controls the power switches 4 in such a way as to transfer the energy stored in the output filter 6 to the capacitive storage 2 until the output decreases by maskers controlled inverter 3 to the desired value. This process corresponds to the time interval (t 1 ... t 2 ) in FIG. 3. Power transfer from the capacitive storage 2 to the adjustable Converter 3 at this stage does not occur. The power consumed by the power amplifier 7 from the output filter 6 is insufficient to provide the required pulse shape of the power supply voltage of the power amplifier 7, the excess power is transmitted by the adjustable converter 3 operating in reverse mode to the capacitive storage 2 (shaded area in Fig. 3).

Пример 2. Радиопередающее устройство с предлагаемой системой электропитания работает в режиме формирования последовательности прямоугольных радиоимпульсов с переменной амплитудой (см. фиг. 4). С емкостного накопителя 2 напряжение поступает на регулируемый преобразователь 3. Регулируемый преобразователь 3 стабилизирует напряжение электропитания усилителя мощности 7 на заданном уровне U1 (см. фиг. 5). В начале усиливаемого радиоимпульса, то есть на интервале времени (t1…t2) (см. фиг. 5), мощность регулируемым преобразователем 3 передается из емкостного накопителя 2 в цепь электропитания усилителя мощности 7. По окончании усиливаемого радиоимпульса в схему управления 5 от внешнего устройства поступает команда на изменение выходного напряжения для изменения выходной мощности последующего радиоимпульса. При этом мощность, потребляемая усилителем мощности 7 от регулируемого преобразователя 3 на интервале (t2…t4) (см. фиг. 5), близка к нулю. В этом случае выходное напряжение регулируемого преобразователя 3 превышает требуемую величину больше, чем на величину уставки, и регулируемый преобразователь 3 осуществляет передачу энергии, запасенной в выходном фильтре 6, в емкостный накопитель 2 до снижения выходного напряжения регулируемого преобразователя 3 до требуемой величины. Этому процессу соответствует интервал времени (t2…t3) на фиг. 5. Далее регулируемый преобразователь 3 снова переходит в режим передачи энергии из емкостного накопителя 2 в усилитель мощности 7 и стабилизирует напряжение электропитания усилителя мощности 7 на уровне U2.Example 2. A radio transmitting device with the proposed power supply system operates in the mode of forming a sequence of rectangular radio pulses with a variable amplitude (see Fig. 4). From the capacitive storage 2, the voltage is supplied to the adjustable converter 3. The adjustable converter 3 stabilizes the supply voltage of the power amplifier 7 at a predetermined level U 1 (see Fig. 5). At the beginning of the amplified radio pulse, that is, in the time interval (t 1 ... t 2 ) (see Fig. 5), the power of the adjustable converter 3 is transferred from the capacitive storage 2 to the power supply circuit of the power amplifier 7. At the end of the amplified radio pulse to the control circuit 5 from external device receives a command to change the output voltage to change the output power of the subsequent radio pulse. In this case, the power consumed by the power amplifier 7 from the adjustable Converter 3 in the interval (t 2 ... t 4 ) (see Fig. 5) is close to zero. In this case, the output voltage of the adjustable converter 3 exceeds the required value by more than the set value, and the adjustable converter 3 transfers the energy stored in the output filter 6 to the capacitive storage 2 until the output voltage of the adjustable converter 3 decreases to the required value. This process corresponds to the time interval (t 2 ... t 3 ) in FIG. 5. Next, the adjustable Converter 3 again enters the mode of transferring energy from the capacitive storage 2 to the power amplifier 7 and stabilizes the supply voltage of the power amplifier 7 at the level of U 2 .

Пример 3. Система по п. 1, в которой для повышения точности регулировки и компенсации амплитудных искажений, вносимых усилителем мощности 7 в усиливаемый радиоимпульс, в схему управления 5 заведена дополнительная обратная связь 8 с выхода усилителя мощности 7.Example 3. The system according to claim 1, in which to increase the accuracy of adjustment and compensation of amplitude distortions introduced by the power amplifier 7 into the amplified radio pulse, an additional feedback 8 from the output of the power amplifier 7 is introduced into the control circuit 5.

Пример 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что вместо регулируемого преобразователя 3 использован однонаправленный разрядный преобразователь и отдельный преобразователь для передачи энергии из выходного фильтра разрядного преобразователя в емкостный накопитель.Example 4. The system according to claim 1, characterized in that instead of the adjustable converter 3, a unidirectional discharge converter and a separate converter are used to transfer energy from the output filter of the discharge converter to a capacitive storage.

ЛитератураLiterature

1. Skolnik M. Radar handbook. NY: The McGrew-Hill Companies, 2008. 1351 p.1. Skolnik M. Radar handbook. NY: The McGrew-Hill Companies, 2008. 1351 p.

2. Королев А.В., Кушнерев H.A., Костючик Д.А., Родин М.В. Опыт разработки мощного передающего модуля АФАР Р-диапазона с динамическим управлением напряжением питания для БРЛС. // Успехи современной радиоэлектроники. 2015, №5. С. 43-49.2. Korolev A.V., Kushnerev H.A., Kostyuchik D.A., Rodin M.V. Experience in the development of a powerful P-band AFAR transmitting module with dynamic power voltage control for radar. // Successes of modern radio electronics. 2015, No5. S. 43-49.

3. Радиопередающие устройства: учебник для техникумов / М.С. Шумилин, О.В. Головин, В.П. Севальнев и др. М.: Высшая школа, 1981. 293 с.3. Radio transmitting devices: a textbook for technical schools / M.S. Shumilin, O.V. Golovin, V.P. Sevalnev et al. M .: Higher School, 1981. 293 p.

4. Roberg М., Rodriguez М., Maksimovic D., Popovic Z. et al. Resonant pulse-shaping power supply for radar transmitters // IEEE Transactions on Power Electronics. 2014. №2. P. 707-718.4. Roberg M., Rodriguez M., Maksimovic D., Popovic Z. et al. Resonant pulse-shaping power supply for radar transmitters // IEEE Transactions on Power Electronics. 2014. No2. P. 707-718.

5. Патент USA 7200434 B2, 03.04.2007.5. US patent 7200434 B2, 04/03/2007.

6. Патент РФ 2398347, 27.08.2010.6. RF patent 2398347, 08.27.2010.

7. Кушнерев H.A. Устройство электропитания импульсного твердотельного передатчика с высокими удельными показателями. // Радиотехника. 2009. №5. С. 75-78.7. Kushnerev H.A. Power supply device of a pulsed solid-state transmitter with high specific indicators. // Radio engineering. 2009. No5. S. 75-78.

Claims (3)

1. Система электропитания импульсного усилителя мощности, содержащая зарядный преобразователь напряжения, емкостной накопитель и регулируемый преобразователь напряжения, включенный между емкостным накопителем и цепью электропитания импульсного усилителя мощности, отличающаяся тем, что регулируемый преобразователь напряжения, состоящий из силовых ключей, схемы управления и выходного фильтра, выполнен с возможностью перевода его в режим реверса и возможностью стабилизации напряжения на выходе за счет обратной связи, введенной между выходным фильтром и входом схемы управления.1. The power supply system of a pulse power amplifier, comprising a charging voltage converter, a capacitive storage device and an adjustable voltage converter connected between the capacitive storage device and a power supply circuit of a pulse power amplifier, characterized in that the adjustable voltage converter consisting of power switches, a control circuit and an output filter, made with the possibility of translating it into reverse mode and the ability to stabilize the output voltage due to the feedback entered between output filter and control circuit input. 2. Система электропитания импульсного усилителя мощности по п. 1, отличающая тем, что в нее введена дополнительная обратная связь между выходом импульсного усилителя мощности и входом схемы управления.2. The power supply system of a pulsed power amplifier according to claim 1, characterized in that an additional feedback is introduced into it between the output of the pulsed power amplifier and the input of the control circuit. 3. Система электропитания импульсного усилителя мощности по пп. 1 и 2, отличающая тем, что регулируемый преобразователь напряжения выполнен в виде однонаправленного преобразователя и преобразователя передачи напряжения с выхода выходного фильтра в емкостной накопитель.3. The power supply system of a pulse power amplifier according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the adjustable voltage converter is made in the form of a unidirectional converter and a voltage transmission converter from the output filter output to the capacitive storage.
RU2015149469A 2015-11-18 2015-11-18 Power supply system of impulse power amplifier RU2629748C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015149469A RU2629748C2 (en) 2015-11-18 2015-11-18 Power supply system of impulse power amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015149469A RU2629748C2 (en) 2015-11-18 2015-11-18 Power supply system of impulse power amplifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015149469A RU2015149469A (en) 2017-05-24
RU2629748C2 true RU2629748C2 (en) 2017-09-01

Family

ID=58877858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015149469A RU2629748C2 (en) 2015-11-18 2015-11-18 Power supply system of impulse power amplifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2629748C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2767315C1 (en) * 2021-04-26 2022-03-17 Акционерное Общество "Научно-исследовательский институт "Бриз" Power supply system of pulse power amplifier
RU2805305C1 (en) * 2022-11-16 2023-10-13 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Hydroacoustic log transmitting device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107271818A (en) * 2017-06-29 2017-10-20 郑州云海信息技术有限公司 A kind of test server supplied for electronic system voltage range compliance verification method and system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2031341C1 (en) * 1990-09-04 1995-03-20 Акционерное общество "Подольскогнеупор" Tunnel assembly for thermal treatment of ceramic articles
DE69600887T2 (en) * 1995-01-12 1999-05-12 Texas Instruments Deutschland Improvements in data transmission with transponders
RU2226740C2 (en) * 2002-07-10 2004-04-10 Закрытое акционерное общество "Опытно-экспериментальное производство Всероссийского электротехнического института им. В.И.Ленина" Method for regulating voltage across storage capacitor of nanosecond pulse generator
JP2008066867A (en) * 2006-09-05 2008-03-21 Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc Power amplifier control unit, and mobile communication terminal unit
RU2335841C1 (en) * 2007-08-10 2008-10-10 Георгий Маркович Мустафа High-voltage dc voltage converter with filter-compensating circuit and method of controlling its output power
WO2008135637A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Nokia Corporation Power supplies for rf power amplifier
EP2479888A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-25 Huawei Device Co., Ltd. Power supply circuit of power amplifier, and terminal

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2031341C1 (en) * 1990-09-04 1995-03-20 Акционерное общество "Подольскогнеупор" Tunnel assembly for thermal treatment of ceramic articles
DE69600887T2 (en) * 1995-01-12 1999-05-12 Texas Instruments Deutschland Improvements in data transmission with transponders
RU2226740C2 (en) * 2002-07-10 2004-04-10 Закрытое акционерное общество "Опытно-экспериментальное производство Всероссийского электротехнического института им. В.И.Ленина" Method for regulating voltage across storage capacitor of nanosecond pulse generator
JP2008066867A (en) * 2006-09-05 2008-03-21 Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc Power amplifier control unit, and mobile communication terminal unit
WO2008135637A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Nokia Corporation Power supplies for rf power amplifier
US8089253B2 (en) * 2007-05-07 2012-01-03 Nokia Corporation Power supplies for RF power amplifier
RU2335841C1 (en) * 2007-08-10 2008-10-10 Георгий Маркович Мустафа High-voltage dc voltage converter with filter-compensating circuit and method of controlling its output power
EP2479888A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-25 Huawei Device Co., Ltd. Power supply circuit of power amplifier, and terminal

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2767315C1 (en) * 2021-04-26 2022-03-17 Акционерное Общество "Научно-исследовательский институт "Бриз" Power supply system of pulse power amplifier
RU2805305C1 (en) * 2022-11-16 2023-10-13 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Hydroacoustic log transmitting device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015149469A (en) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103731123B (en) A kind of ultra-wideband impulse signal generation device based on memristor
KR102165025B1 (en) Fast settling charge pump with frequency hopping
RU2629748C2 (en) Power supply system of impulse power amplifier
EP2608377A1 (en) Dc/dc converter having a step-up converter supplying a step-down converter
CN106160452B (en) Inhibit the power-supply system of electromagnetic interference
CN116626652A (en) Laser emission circuit and laser radar
CN101494449B (en) Excitation type pulse generator
CN112498698A (en) Excitation circuit for ultrasonic icing detection and ultrasonic icing detector
Chen et al. Developing a solid-state quasi-square pulse Marx generator
RU2345379C1 (en) Vhf module of superregenerative transceiver of radiosonde
CN211556403U (en) Solid-state terahertz oscillator
US4467284A (en) Radio frequency storage pulser
Harchandani et al. Pulse forming network for Marx generator with boosting operation
CN202384988U (en) Switching power supply circuit
CN207603589U (en) A kind of pulse signal amplifying device of frequency conversion triggering
Lee et al. A 2.8-7.5 pJ/Pulse Highly-Flexible Impulse-Radio Ultra-Wideband Pulse-Generator
Yushkov et al. A nanosecond pulse-compression microwave radar
Paul et al. Generation of pulsed power for radar application
CN112805586A (en) Laser emission circuit and laser radar
CN103532524A (en) Pulse radio signal generating and transmitting system and control method of system
RU104326U1 (en) SUPERREGERATIVE TRANSMITTER OF AEROLOGICAL RADIO PROBE
RU2450417C1 (en) Shf transmitter
RU2734939C1 (en) Key radio transmitter of short-pulse ultra-wideband signals
CN113179005B (en) Double-pulse power supply and working method thereof
Goponenko et al. 15 watt high efficiency gunn diode transmitter for measurement-while-drilling wireless system