RU2650049C1 - Способ усиления мощности радиочастотного сигнала - Google Patents
Способ усиления мощности радиочастотного сигнала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650049C1 RU2650049C1 RU2017112010A RU2017112010A RU2650049C1 RU 2650049 C1 RU2650049 C1 RU 2650049C1 RU 2017112010 A RU2017112010 A RU 2017112010A RU 2017112010 A RU2017112010 A RU 2017112010A RU 2650049 C1 RU2650049 C1 RU 2650049C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- output
- supply voltage
- frequency signal
- radio frequency
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/22—Automatic control in amplifiers having discharge tubes
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для усиления мощности радиочастотного сигнала, в приемо-передающем СВЧ-модуле активной фазированной антенной решетки, в частности радиолокационной станции, работающей в импульсном режиме. Для усиления мощности радиочастотного сигнала подают радиочастотный сигнал на вход передающего тракта, включающего по меньшей мере предварительный и выходной усилители мощности, содержащие транзисторы, работающие в режиме глубокого насыщения. Предварительно формируют калибровочную таблицу, отражающую зависимость между мощностью на выходе приемо-передающего канала и соответствующим напряжением питания каждого из упомянутых усилителей мощности. Напряжение питания выходного усилителя мощности выбирают из условия получения заданной мощности на выходе приемо-передающего канала, а напряжение питания предварительного усилителя мощности выбирают из условия получения максимального значения КПД выходного усилителя мощности. Затем на выходе приемо-передающего канала получают радиочастотный сигнал заданной мощности путем подачи на каждый из упомянутых усилителей мощности соответствующего напряжения питания, выбираемого в соответствии с упомянутой калибровочной таблицей. Технический результат заключается в уменьшении энергопотребления и тепловых потерь. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для усиления мощности радиочастотного сигнала в приемо-передающем СВЧ-модуле активной фазированной антенной решетки.
Известен способ усиления мощности радиочастотного сигнала в приемо-передающем СВЧ-модуле активной фазированной антенной решетки, включающем в себя, по меньшей мере, один приемо-передающий канал, содержащий приемный и передающий тракты, включающий подачу радиочастотного сигнала на вход передающего тракта, включающего в себя предварительный, промежуточный и выходной усилители мощности, содержащие транзисторы, работающие в режиме глубокого насыщения, и управление каждым из упомянутых усилителей мощности (см. US 5093667, H03F 3/68, 03.03.1992).
Известный способ принят в качестве ближайшего аналога заявленного способа.
Недостатки известного способа заключаются в низкой эффективности усиления мощности радиочастотного сигнала в силу отсутствия возможности обеспечения работы выходного усилителя с максимальным КПД.
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является создание способа усиления мощности радиочастотного сигнала в приемо-передающем СВЧ-модуле активной фазированной антенной решетки, в частности, используемой в радиолокационной станции, работающей в импульсном режиме, лишенного указанных недостатков.
В результате достигается технический результат, заключающийся в повышении эффективности усиления мощности радиочастотного сигнала и, как следствие, уменьшении энергопотребления и тепловых потерь.
Конкретно, технический результат достигается путем осуществления способа усиления мощности радиочастотного сигнала в приемо-передающем СВЧ-модуле активной фазированной антенной решетки, включающем в себя, по меньшей мере, один приемо-передающий канал, содержащий приемный и передающий тракты, включающего подачу радиочастотного сигнала на вход передающего тракта, включающего в себя, по меньшей мере, предварительный и выходной усилители мощности, содержащие транзисторы, работающие в режиме глубокого насыщения, и управление каждым из упомянутых усилителей мощности. Предварительно формируют калибровочную таблицу, отражающую зависимость между мощностью на выходе приемо-передающего канала и соответствующим напряжением питания каждого из упомянутых усилителей мощности. Напряжение питания выходного усилителя мощности выбирают из условия получения заданной мощности на выходе приемо-передающего канала, а напряжение питания предварительного усилителя мощности выбирают из условия получения максимального значения КПД выходного усилителя мощности. Затем на выходе приемо-передающего канала получают радиочастотный сигнал заданной мощности путем подачи на каждый из упомянутых усилителей мощности соответствующего напряжения питания, выбираемого в соответствии с упомянутой калибровочной таблицей.
Согласно частному варианту выполнения, упомянутая калибровочная таблица дополнительно отражает зависимость между напряжением питания каждого из упомянутых усилителей мощности и частотой радиочастотного сигнала и/или температурой в зоне усилителей мощности.
На фиг. 1 показано схематичное изображение приемо-передающего СВЧ-модуля в режиме калибровки, согласно частному варианту выполнения.
На фиг. 2 показано схематичное изображение приемо-передающего СВЧ-модуля в рабочем режиме, согласно частному варианту выполнения.
На фиг. 3 представлены экспериментальные зависимости выходной мощности усилителя мощности на базе транзистора IGN2932M75 на частоте 3 ГГц от входной мощности при различных значениях напряжения питания.
На фиг. 4 представлены экспериментальные зависимости выходной мощности усилителя мощности на базе транзистора IGN2932M75 на частоте 3 ГГц от напряжения питания при различных значениях входной мощности.
На фиг. 5 представлены экспериментальные зависимости КПД усилителя мощности на базе транзистора IGN2932M75 на частоте 3 ГГц от входной мощности при различных значениях напряжения питания.
Приемо-передающий СВЧ-модуль (далее - ППМ) активной фазированной антенной решетки, в частности радиолокационной станции, работающей в импульсном режиме, показанный на фиг. 1 и 2, содержит приемо-передающий канал I, включающий в себя передающий тракт II, содержащий соединенные последовательно фазовращатель 1, предварительный и выходной усилители мощности 2а и 2b и вентиль 3, расположенный между ними, и приемный тракт III, включающий в себя соединенные последовательно защитное устройство 4, малошумящий усилитель (МШУ) 5, вентиль 6, фазовращатель 7 и аттенюатор 8.
Предварительный и выходной усилители мощности 2а и 2b содержат транзисторы, работающие в режиме глубокого насыщения.
Приемо-передающий канал I также включает в себя циркуляторы 9 и 10, обеспечивающие разделение приемного (III) и передающего (II) трактов, и вентиль 11. Вход 9а циркулятора 9 соединен с выходом аттенюатора 8 (являющимся выходом приемного тракта III), а выход 9b соединен с входом фазовращателя 1 (являющимся входом передающего тракта II). Циркулятор 9, кроме этого, имеет вход-выход 9с, соединенный с СВЧ-соединителем 12, который, в свою очередь, соединен с устройством формирования и обработки радиочастотного сигнала 13.
Вход защитного устройства 4 (являющийся входом приемного тракта III) соединен с выходом вентиля 11, вход которого соединен с выходом 10b циркулятора 10, вход 10а которого соединен с выходом усилителя мощности 2b (являющимся выходом передающего тракта II). Циркулятор 10, кроме этого, имеет вход-выход 10с, соединенный с СВЧ-соединителем 14, который, в свою очередь, может быть соединен с излучателем 15.
В качестве СВЧ-соединителей 12 и 14 могут быть использованы участки СВЧ-линий (например, полосковых линий), неразрывно соединенные, например, путем сварки или пайки, или разъемные соединители (например, СВЧ-разъемы).
Кроме этого, ППМ содержит систему управления 16, управляемые источники питания 17а и 17b и модуляторы 18а и 18b, обеспечивающие режим импульсного питания. Один из входов каждого из модуляторов 18а и 18b соединен с выходом соответствующего управляемого источника питания 17а и 17b, другой вход соединен с одним из соответствующих выходов системы управления 16, а выход соединен с входом питания соответствующего усилителя мощности 2а и 2b.
Управляющий вход каждого из управляемых источников питания 17а и 17b соединен с соответствующим выходом системы управления 16. Каждый из управляемых источников питания 17а и 17b снабжен входом питания от внешнего источника питания (не показан).
В качестве каждого из управляемых источников питания 17а и 17b может быть использован управляемый преобразователь напряжения.
Система управления 16 выполнена с возможностью ввода информации о температуре t в зоне усилителей мощности (от датчика температуры 19) и имеет вход 16а для подсоединения устройства формирования и обработки радиочастотного сигнала 13 или калибровочного устройства 20 (в частности, для получения информации о частоте f радиочастотного сигнала).
Система управления 16, кроме этого, связана с запоминающим устройством 21, предназначенным для хранения данных калибровочной таблицы, отражающих зависимость между мощностью на выходе приемо-передающего канала I и напряжением питания каждого из усилителей мощности 2а и 2b.
Запоминающее устройство 21 также предназначено для хранения данных калибровочной таблицы, отражающих зависимость между напряжением питания каждого из усилителей мощности 2а и 2b и частотой радиочастотного сигнала и/или температурой в зоне усилителей мощности.
В общем случае в состав ППМ могут входить два и более одинаковых приемо-передающих канала. При этом система управления 16 и запоминающее устройство 21 могут являться общими для всех каналов ППМ.
Заявленный способ усиления мощности радиочастотного сигнала осуществляют следующим образом.
Предварительно производят калибровку ППМ при его работе на передачу (при помощи калибровочного устройства 20, подключаемого к ППМ через СВЧ-соединители 12 и 14).
Для каждого значения мощности на выходе приемо-передающего канала I подбирают соответствующее значение напряжения питания каждого из усилителей мощности 2а и 2b.
Напряжение питания выходного усилителя мощности 2b (обозначаемое UВУМ), подбирают из условия получения заданной мощности на выходе приемо-передающего канала I (исходя из зависимостей между параметрами типовых усилителей, содержащих транзисторы, работающие в режиме глубокого насыщения, показанных на фиг. 3 и 4 и раскрытых в патентном документе US 5093667 на фиг. 13).
Напряжение питания предварительного усилителя мощности 2а (обозначаемое UПУМ) подбирают из условия получения максимального значения КПД выходного усилителя мощности 2b (исходя из зависимостей между параметрами типовых усилителей, содержащих транзисторы, работающие в режиме глубокого насыщения, см. там же). Для каждого значения мощности на выходе приемо-передающего канала I (и соответствующему ему значения UВУМ) варьируют UПУМ с шагом, задаваемым калибровочным устройством 20. Затем для каждого значения UПУМ рассчитывают значение КПД выходного усилителя 2b (равное отношению значения выходной мощности выходного усилителя мощности 2b к значению мощности питания, подаваемой на выходной усилитель мощности 2b). При этом значение мощности питания, подаваемого на выходной усилитель мощности 2b, рассчитывают как произведение UВУМ и силы тока, потребляемого выходным усилителем мощности 2b.
Из полученного массива значений UПУМ и соответствующих им значений КПД выходного усилителя мощности 2b для каждого значения мощности на выходе приемо-передающего канала I выбирают посредством калибровочного устройства 20 такое значение UПУМ, которому соответствует максимальное значение КПД выходного усилителя 2b.
Формируют калибровочную таблицу, отражающую зависимость между мощностью на выходе приемо-передающего канала I и напряжением питания усилителя мощности 2а и между мощностью на выходе приемо-передающего канала I и напряжением питания усилителя мощности 2b, данные которой подают с калибровочного устройства 20 на вход 16а системы управления 16 и записывают в запоминающее устройство 21.
Упомянутая сформированная калибровочная таблица дополнительно может отражать зависимость между напряжением питания каждого из упомянутых усилителей мощности и частотой радиочастотного сигнала и/или температурой в зоне усилителей мощности.
В рабочем режиме при работе ППМ на передачу радиочастотный сигнал подают из устройства формирования и обработки радиочастотного сигнала 13 в фазовращатель 1, посредством которого выставляют необходимую фазу радиочастотного сигнала. Далее радиочастотный сигнал подают в предварительный усилитель мощности 2а и затем в выходной усилитель мощности 2b, где усиливают до требуемого уровня, и затем подают через циркулятор 10 в излучатель 15.
Усиление мощности радиочастотного сигнала на каждом из усилителей мощности 2а и 2b обеспечивают за счет управления напряжением питания каждого из усилителей мощности 2а и 2b (посредством управляющего сигнала, например, в виде цифрового кода, подаваемого на соответствующий управляемый источник питания 17а или 17b от системы управления 16 в соответствии с калибровочной таблицей).
Если в передающем тракте между предварительным усилителем 2а и выходным усилителем 2b дополнительно расположены еще один или более усилителей, то управление предварительным усилителем 2а производят с учетом последующего дополнительного усиления перед поступлением радиочастотного сигнала на вход выходного усилителя 2b.
При работе ППМ на прием отраженный сигнал подают через излучатель 15 и циркулятор 10 в защитное устройство 4, которое защищает приемный тракт от воздействия мощностей большого уровня. Затем сигнал подают в МШУ 5, где усиливают, затем - в фазовращатель 7 и аттенюатор 8, посредством которых выставляют необходимую фазу сигнала, и затем - в устройство формирования и обработки радиочастотного сигнала 13.
Claims (2)
1. Способ усиления мощности радиочастотного сигнала в приемо-передающем СВЧ-модуле активной фазированной антенной решетки, включающем в себя по меньшей мере один приемо-передающий канал, содержащий приемный и передающий тракты, включающий подачу радиочастотного сигнала на вход передающего тракта, включающего в себя по меньшей мере предварительный и выходной усилители мощности, содержащие транзисторы, работающие в режиме глубокого насыщения, и управление каждым из упомянутых усилителей мощности, отличающийся тем, что предварительно формируют калибровочную таблицу, отражающую зависимость между мощностью на выходе приемо-передающего канала и соответствующим напряжением питания каждого из упомянутых усилителей мощности, при этом напряжение питания выходного усилителя мощности выбирают из условия получения заданной мощности на выходе приемо-передающего канала, а напряжение питания предварительного усилителя мощности выбирают из условия получения максимального значения КПД выходного усилителя мощности, и затем на выходе приемо-передающего канала получают радиочастотный сигнал заданной мощности путем подачи на каждый из упомянутых усилителей мощности соответствующего напряжения питания, выбираемого в соответствии с упомянутой калибровочной таблицей.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая калибровочная таблица дополнительно отражает зависимость между напряжением питания каждого из упомянутых усилителей мощности и частотой радиочастотного сигнала и/или температурой в зоне усилителей мощности.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017112010A RU2650049C1 (ru) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Способ усиления мощности радиочастотного сигнала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017112010A RU2650049C1 (ru) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Способ усиления мощности радиочастотного сигнала |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2650049C1 true RU2650049C1 (ru) | 2018-04-06 |
Family
ID=61867268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017112010A RU2650049C1 (ru) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Способ усиления мощности радиочастотного сигнала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2650049C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5093667A (en) * | 1989-10-16 | 1992-03-03 | Itt Corporation | T/R module with error correction |
| RU3178U1 (ru) * | 1995-03-29 | 1996-11-16 | Волгоградский государственный университет | Устройство для усиления мощности свч |
| US20110204973A1 (en) * | 2010-02-24 | 2011-08-25 | Xinrong Hu | Amplifying device and signal processing method based on amplifying device |
| RU2501155C1 (ru) * | 2012-11-01 | 2013-12-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" | СПОСОБ УСИЛЕНИЯ МОЩНОСТИ НА GaN СВЧ-ТРАНЗИСТОРАХ И ИМПУЛЬСНЫЙ СВЧ-УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ |
-
2017
- 2017-04-10 RU RU2017112010A patent/RU2650049C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5093667A (en) * | 1989-10-16 | 1992-03-03 | Itt Corporation | T/R module with error correction |
| RU3178U1 (ru) * | 1995-03-29 | 1996-11-16 | Волгоградский государственный университет | Устройство для усиления мощности свч |
| US20110204973A1 (en) * | 2010-02-24 | 2011-08-25 | Xinrong Hu | Amplifying device and signal processing method based on amplifying device |
| RU2501155C1 (ru) * | 2012-11-01 | 2013-12-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" | СПОСОБ УСИЛЕНИЯ МОЩНОСТИ НА GaN СВЧ-ТРАНЗИСТОРАХ И ИМПУЛЬСНЫЙ СВЧ-УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8271028B2 (en) | Dual band amplifier | |
| US11159189B2 (en) | Parallel use of serial controls in improved wireless devices and power amplifier modules | |
| EP3105850B1 (en) | Polar transmitter for an rfid reader | |
| CN105897204B (zh) | 具有共享的共基极偏置的功率放大系统 | |
| US11159187B2 (en) | Microcomponent massive MIMO arrays | |
| US20150017934A1 (en) | Amplifying device, transmitting device | |
| US11711057B2 (en) | Circuits, devices and methods related to antenna tuner | |
| CN111092630B (zh) | 信号传输系统、信号处理方法和计算机可读存储介质 | |
| US9107240B2 (en) | Amplifier supporting multi mode and amplifying method thereof | |
| WO2021120243A1 (zh) | 一种支持非独立组网的5g功率放大器架构 | |
| KR20200034160A (ko) | 안테나로부터 수신되는 신호에 기반하여 통신 회로를 제어하는 전자 장치 | |
| RU2650049C1 (ru) | Способ усиления мощности радиочастотного сигнала | |
| US20110204043A1 (en) | Radio-frequency heating apparatus | |
| WO2018020499A1 (en) | Reduction of power consumption in integral ultra-wideband power amplifiers | |
| US8295791B2 (en) | RF front-end circuit | |
| KR102186391B1 (ko) | 소모 전력 최소화 방법 및 이를 구현하는 전자장치 | |
| CN115663591A (zh) | 窄脉宽激光器、窄脉宽激光的发射方法和装置及存储介质 | |
| JP2015178996A (ja) | 送信機、レーダ装置及び送信電力制御方法 | |
| CN211352183U (zh) | 一种反馈接收机电路及电子设备 | |
| KR101205720B1 (ko) | 통신 시스템에서 신호 송수신 장치 | |
| CN104779991A (zh) | 用于功率放大器的预失真的无源反馈路径 | |
| US10473532B2 (en) | Method and apparatus for power management | |
| CN211406019U (zh) | 一种四通道收发组件 | |
| CN103220121B (zh) | 一种多射频系统和射频模块 | |
| CN113098411A (zh) | 具有温度补偿的功率放大器模块 |