RU2669141C1 - Key radio transmitter - Google Patents
Key radio transmitter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2669141C1 RU2669141C1 RU2017122111A RU2017122111A RU2669141C1 RU 2669141 C1 RU2669141 C1 RU 2669141C1 RU 2017122111 A RU2017122111 A RU 2017122111A RU 2017122111 A RU2017122111 A RU 2017122111A RU 2669141 C1 RU2669141 C1 RU 2669141C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- modules
- amplifier
- power
- module
- control
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 18
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 2
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 2
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 2
- 241001415849 Strigiformes Species 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/74—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for increasing reliability, e.g. using redundant or spare channels or apparatus
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transmitters (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области генерирования и излучения радиосигналов в системах связи, радионавигации и цифрового радиовещания.The invention relates to the field of generation and emission of radio signals in communication systems, radio navigation and digital broadcasting.
Уровень техникиState of the art
Известны радиопередающие устройства (РПдУ) (фиг. 1), в которых для получения в антенне требуемого уровня мощности излучаемого сигнала входящие в их состав усилители мощности реализуют в виде совокупности относительно маломощных модулей, выходные сигналы (мощности) которых складываются путем последовательного или параллельного соединения выходных цепей этих модулей [1]. Для отключения неисправных модулей в схеме на фиг. 1 используются размыкатели, посредством которых сигнал возбуждения снимается с управляющих электродов генераторных ламп.Known radio transmitting devices (RPdU) (Fig. 1), in which, to obtain the required power level of the emitted signal in the antenna, the power amplifiers included in them are implemented as a set of relatively low-power modules, the output signals (powers) of which are added by serial or parallel connection of the output chains of these modules [1]. To disable faulty modules in the circuit of FIG. 1 circuit breakers are used, by means of which the excitation signal is removed from the control electrodes of the generator lamps.
Недостатком данных радиопередающих устройств является то, что при отключении одного или нескольких неисправных модулей их колебательные контуры остаются связанными с нагрузочным контуром и не только изменяют его настройку, что приводит к возрастанию рассеиваемой мощности в генераторных лампах продолжающих функционировать модулей, но и превращаются в потребителей мощности нагрузочного контура, что вызывает снижение КПД усилителя мощности в целом, а также появление перенапряжений и перегрузок по току в элементах этих колебательных контуров.The disadvantage of these radio transmitting devices is that when one or several faulty modules are turned off, their oscillating circuits remain connected to the load circuit and not only change its setting, which leads to an increase in the dissipated power in the generator lamps that continue to operate the modules, but also turn into consumers of load power circuit, which causes a decrease in the efficiency of the power amplifier as a whole, as well as the appearance of overvoltages and overcurrents in the elements of these oscillatory nturov.
Известно радиопередающее устройство (фиг. 2) [2], построенное на основе модульного принципа, в котором для повышения коэффициента полезного действия (КПД) усилитель мощности выполнен в виде совокупности модулей(21-2N) (см. фиг. 2), работающих в ключевом режиме. При этом каждый ключевой модуль содержит мостовую схему на полевых транзисторах (9-12) и узел управления указанными транзисторами (131-13N), вход которого служит управляющим входом ключевого модуля, входная диагональ мостовой схемы подключена к входам ключевого модуля, а к выходной диагонали подключена первичная обмотка трансформатора (141-14N), вторичные обмотки трансформаторов всех модулей соединены в последовательную цепочку, один вывод которой через согласующий элемент(7) подключен к антенне (6), а второй вывод через датчик тока (8) заземлен, выход датчика тока подключен к входу блока управления (5). Количество ключевых модулей N выбирается из условия получения в антенне требуемой мощности и может быть достаточно большим (N≥12).Known radio-transmitting device (Fig. 2) [2], built on the basis of a modular principle, in which to increase the efficiency (efficiency), the power amplifier is made in the form of a set of modules (2 1 -2 N ) (see Fig. 2), working in key mode. Moreover, each key module contains a bridge circuit using field-effect transistors (9-12) and a control unit for these transistors (13 1 -13 N ), the input of which serves as a control input of the key module, the input diagonal of the bridge circuit is connected to the inputs of the key module, and to the output the primary winding of the transformer (14 1 -14 N ) is connected diagonally, the secondary windings of the transformers of all modules are connected in series, one output of which is connected to the antenna (6) through a matching element (7), and the second output is connected to the ground via a current sensor (8) n, the output of the current sensor is connected to the input of the control unit (5). The number of key modules N is selected from the condition of obtaining the required power in the antenna and can be quite large (N≥12).
К недостаткам данного радиопередающего устройства следует отнести:The disadvantages of this radio transmitting device include:
1) в вышедших из строя ключевых модулях из набора модулей (21-2N) трансформаторы остаются включенными в контур, состоящий из элемента согласования (7) и антенны (6), при этом их индуктивности намагничивания приводят к изменению настройки контура нагрузки и нарушению работы радиопередающего устройства;1) in failed key modules from the set of modules (2 1 -2 N ), the transformers remain included in the circuit, consisting of a matching element (7) and antenna (6), while their magnetization inductances lead to a change in the settings of the load circuit and violation the operation of the radio transmitting device;
2) вышедшие из строя ключевые модули из набора модулей (21-2N) остаются подключенными к источнику питания (1) и соответствующему накопительному конденсатору из набора конденсаторов (41-4N). При этом если причиной нарушения работоспособности модулей был пробой любого из транзисторов в мостовой схеме, образованной транзисторами (9-12), то в этих модулях будут протекать токи короткого замыкания (так называемые «сквозные» токи), которые обусловлены разрядом накопительного конденсатора (4) через одновременно открытые пары транзисторов (9)-(11) и/или (10)-(12) на землю. Поскольку токи короткого замыкания достигают очень большой величины, во много раз превышающей допустимый ток транзисторов, то они способны вывести из строя остававшиеся до этого исправными транзисторы соответствующего ключевого модуля, в котором возникла неисправность, а также источник питания (1) и соответствующие накопительные конденсаторы из набора конденсаторов (41-4N);2) failed key modules from the set of modules (2 1 -2 N ) remain connected to the power source (1) and the corresponding storage capacitor from the set of capacitors (4 1 -4 N ). Moreover, if the cause of the failure of the modules was a breakdown of any of the transistors in the bridge circuit formed by the transistors (9-12), then short-circuit currents (the so-called "through" currents) due to the discharge of the storage capacitor (4) will flow in these modules through simultaneously open pairs of transistors (9) - (11) and / or (10) - (12) to ground. Since the short-circuit currents reach a very large value, many times higher than the permissible current of the transistors, they are able to disable the transistors of the corresponding key module in which the malfunction has occurred, which were previously serviceable, as well as the power source (1) and the corresponding storage capacitors from the set capacitors (4 1 -4 N );
3) при большом количестве ключевых модулей процесс определения вышедших из строя транзисторных ключей требует больших затрат времени.3) with a large number of key modules, the process of determining failed transistor keys requires a lot of time.
Указанные выше недостатки приводят к снижению надежности радиопередающего устройства, а также обуславливают большие затраты времени и средств на выявление вышедших из транзисторных ключей и восстановление работоспособности радиопередающего устройства.The above disadvantages lead to a decrease in the reliability of the radio transmitting device, and also lead to a large investment of time and money for identifying transistor keys that have come out of the transistor and restoring the operability of the radio transmitting device.
Наиболее близким по техническому существу аналогом, выбранным в качестве прототипа к заявке на изобретение, является радиопередающее устройство (фиг. 3) [3], включающее усилитель мощности, формирующий амплитудно-модулированные навигационные сигналы в соответствии со спецификацией системы Loran, а также обеспечивающий рекуперацию энергии в источник питания из электрически короткой антенны с повышенной добротностью. Радиопередающее устройство содержит (фиг. 3): источник входного сигнала (100), возбудитель/модулятор (102), источник радиочастотного сигнала (104), усилитель (106), устройство сложения сигналов (108), фильтр гармоник (110), антенну (112), контроллер (114), источник питания (118).The closest in technical essence analogue, selected as a prototype to the application for the invention, is a radio transmission device (Fig. 3) [3], including a power amplifier that generates amplitude-modulated navigation signals in accordance with the specification of the Loran system, as well as providing energy recovery to a power supply from an electrically short antenna with high quality factor. The radio transmitting device comprises (Fig. 3): an input signal source (100), an exciter / modulator (102), an RF signal source (104), an amplifier (106), a signal addition device (108), a harmonic filter (110), an antenna ( 112), controller (114), power supply (118).
Усилитель (106) состоит из набора модулей (фиг. 4), количество которых равно N. К выходам каждого из модулей подключена первичная обмотка трансформатора, а вторичные обмотки группы из N трансформаторов, образующей устройство сложения сигналов (108), соединены в последовательную цепь и подключены к фильтру гармоник (110) и антенне (112). Модули (121)-(126) усилителя (106) выполнены по мостовой схеме (фиг. 5) и включают: транзисторы 650, 660, 670, 680; трансформаторы 630 и 640, обеспечивающие гальваническую развязку транзисторов верхних плеч моста; блок управления 602 с четырьмя входами, соответственно, (604), (606), (608) и (610), и выходами для управления транзисторами (по количеству транзисторов в мосте).The amplifier (106) consists of a set of modules (Fig. 4), the number of which is N. The primary winding of the transformer is connected to the outputs of each module, and the secondary windings of the group of N transformers forming the signal addition device (108) are connected in a serial circuit and connected to the harmonic filter (110) and antenna (112). The modules (121) - (126) of the amplifier (106) are made according to the bridge circuit (Fig. 5) and include:
Недостатки данного радиопередающего устройства:The disadvantages of this radio transmitting device:
1) при выходе из строя любого из N модулей (121)-(126) (фиг. 4) трансформатор этого модуля остается включенным в цепь, образованную последовательно-соединенными вторичными обмотками трансформаторов других модулей, фильтром гармоник (110) и антенной (112), что приводит к изменению настройки контура нагрузки и искажению формы выходного сигнала. В совокупности оба указанных обстоятельства служат причиной нарушения работы радиопередающего устройства;1) if any of the N modules (121) - (126) fails (Fig. 4), the transformer of this module remains connected to the circuit formed by the series-connected secondary windings of the transformers of the other modules, a harmonic filter (110) and an antenna (112) , which leads to a change in the settings of the load circuit and distortion of the shape of the output signal. Together, both of these circumstances cause a malfunction of the radio transmitting device;
2) вышедшие из строя модули из набора N модулей (121)-(126) (фиг. 4) остаются подключенными к источнику питания посредством вывода 600 (фиг. 5), поскольку никаких средств защиты в усилителе (106) не предусмотрено. При этом если причиной нарушения работоспособности модулей был пробой любого из транзисторов в мостовой схеме (фиг. 5), то в этих модулях будут протекать токи короткого замыкания, которые могут привести к выходу из строя источника питания (118) (фиг. 3) и, в конечном итоге, нарушить работу радиопередающего устройства;2) failed modules from the set of N modules (121) - (126) (Fig. 4) remain connected to the power source through terminal 600 (Fig. 5), since no protective equipment is provided in the amplifier (106). Moreover, if the cause of the failure of the modules was a breakdown of any of the transistors in the bridge circuit (Fig. 5), then short-circuit currents will flow in these modules, which can lead to failure of the power source (118) (Fig. 3) and, ultimately disrupt the operation of the radio transmitting device;
3) поскольку блок управления (602) (фиг. 5) не имеет входов, по которым к нему могла бы поступать информация о состоянии транзисторов, при большом количестве модулей процесс определения вышедших из строя транзисторных ключей требует больших затрат времени.3) since the control unit (602) (Fig. 5) does not have inputs through which information on the state of transistors could be transmitted to it, with a large number of modules, the process of determining failed transistor switches requires a lot of time.
Указанные выше недостатки приводят к снижению надежности радиопередающего устройства, а также обуславливают большие затраты времени и средств на выявление вышедших из транзисторных ключей и восстановление работоспособности радиопередающего устройства.The above disadvantages lead to a decrease in the reliability of the radio transmitting device, and also lead to a large investment of time and money for identifying transistor keys that have come out of the transistor and restoring the operability of the radio transmitting device.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей предлагаемого изобретения является:The objective of the invention is:
- повышение надежности радиопередающего устройства путем защиты усилительных модулей, входящих в состав усилителя мощности, от перегрузки по току и сохранения его работоспособности за счет отключения вышедших из строя усилительных модулей от общего источника питания и общей нагрузочной цепи;- improving the reliability of the radio transmitting device by protecting the amplifier modules included in the power amplifier from overcurrent and maintaining its operability by disconnecting failed amplifier modules from a common power source and a common load circuit;
- снижение затрат времени и средств при восстановлении работоспособности усилителя мощности радиопередающего устройства за счет автоматизации процедуры выявления вышедших из строя усилительных модулей.- reduction of time and money when restoring the performance of a power amplifier of a radio transmitting device due to the automation of the procedure for identifying failed amplifier modules.
Поставленная задача достигается тем, что в радиопередающем устройстве, содержащем источник питания, блок управления радиопередающим устройством, N усилительных модулей, выполненных по мостовой схеме из ключевых элементов и в совокупности образующих его усилитель мощности, каждый из которых имеет два вывода по цепи питания и два выходных вывода, а также входы управления по числу ключевых элементов в мостовой схеме, блоки управления усилительными модулями по числу этих модулей, трансформаторы, число которых также равно количеству усилительных модулей, при этом первичные обмотки трансформаторов подключены к выходным выводам каждого усилительного модуля, а вторичные обмотки соединены в последовательную цепь, один вывод которой подключен к антенному согласующему устройству и антенне, а второй вывод, с которого снимается сигнал на датчик тока, заземлен, согласно изобретению в состав радиопередающего устройства в количестве, равном числу входящих в него усилительных модулей, введены блоки защиты усилительных модулей от перегрузок, блоки контроля исправности усилительных модулей и электрические реле, при этом пара, состоящая из блока защиты усилительного модуля от перегрузок и блока контроля исправности усилительного модуля, включена между источником питания и входом питания усилительного модуля, а входные и выходные выводы силовой цепи этих блоков соответственно соединены между собой, входы управления каждой пары соединенных между собой блоков защиты усилительных модулей от перегрузок и блоков контроля исправности усилительных модулей подключены к соответствующим выходам связанного с ним блока управления усилительным модулем, а сигнальные выходы блоков защиты усилительных модулей от перегрузок и блоков контроля исправности усилительных модулей соединены с соответствующими входами связанного с ним блока управления усилительным модулем, дополнительные входы которого соединены с выходами ключевых элементов, выходные контакты каждого электрического реле подключены параллельно первичной обмотке трансформатора соответствующего усилительного модуля, а вход управления электрического реле соединен с соответствующим выводом блока управления данным усилительным модулем.The problem is achieved in that in a radio transmitting device containing a power source, a control unit for a radio transmitting device, N amplifier modules, made up of a bridge circuit of key elements and together forming a power amplifier, each of which has two outputs on the power circuit and two output output, as well as control inputs according to the number of key elements in the bridge circuit, control units for amplifier modules according to the number of these modules, transformers, the number of which is also equal to the number modules, while the primary windings of the transformers are connected to the output terminals of each amplifier module, and the secondary windings are connected in a serial circuit, one output of which is connected to the antenna matching device and the antenna, and the second terminal, from which the signal to the current sensor is removed, is grounded, according to to the invention, in the composition of the radio transmitting device in an amount equal to the number of amplifying modules included therein, protection modules of the amplifying modules against overloads, amplifier health monitoring units are introduced modules and electrical relays, while a pair consisting of an overload protection module of the amplifier module and an amplifier module health monitoring unit is connected between the power source and the power input of the amplifier module, and the input and output terminals of the power circuit of these units are respectively interconnected, control inputs each pair of interconnected protection blocks of the amplifier modules against overloads and the health monitoring units of the amplifier modules are connected to the corresponding outputs of the associated control unit power amplifier module, and the signal outputs of the protection modules of the amplifier modules against overload and the health monitoring units of the amplifier modules are connected to the corresponding inputs of the amplifier module control unit associated with it, the additional inputs of which are connected to the outputs of the key elements, the output contacts of each electrical relay are connected in parallel with the primary winding of the transformer the corresponding amplifier module, and the control input of the electrical relay is connected to the corresponding output of the unit and the control data amplifying unit.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 представлены последовательная (а) и параллельная (б) схемы сложения мощностей усилительных модулей [1], на которых:In FIG. 1 shows the serial (a) and parallel (b) power addition circuits of amplification modules [1], on which:
Л1, …, Лi, …, ЛN - генераторные приборы усилительных модулей;L 1 , ..., L i , ..., L N - generator devices of amplification modules;
В - возбудитель;B - pathogen;
Сн, rн - емкость и сопротивление контура нагрузки;With n , r n - capacity and resistance of the load circuit;
L, С- индуктивность и емкость колебательных контуров усилительных модулей;L, C - inductance and capacitance of the oscillatory circuits of the amplifier modules;
Zсв - катушки связи, предназначенные для согласования усилительных модулей с нагрузкой.Z St - communication coils designed to match the amplifying modules with the load.
На фиг. 2 представлена схема радиопередающего устройства для длинноволновой станции дальней радионавигации, в которой;In FIG. 2 is a diagram of a radio transmitting device for a long-wave long-range radio navigation station in which;
1 - источник питания;1 - power source;
21-2N - ключевые модули;2 1 -2 N - key modules;
31-3N - развязывающие вентили;3 1 -3 N - isolation valves;
41-4N - накопительные конденсаторы;4 1 -4 N - storage capacitors;
5 - блок управления;5 - control unit;
6 - антенна;6 - antenna;
7 - согласующий элемент;7 - matching element;
8 - датчик тока;8 - current sensor;
9 - 12 - полевые транзисторы;9 - 12 - field-effect transistors;
131-13N - узел управления полевыми транзисторами;13 1 -13 N - field-effect transistor control unit;
141-14N - трансформаторы.14 1 -14 N - transformers.
На фиг. 3 - радиопередающее устройство, генерирующее навигационные сигналы в соответствии со спецификацией системы Loran, в котором:In FIG. 3 is a radio transmitting device generating navigation signals in accordance with the specification of the Loran system, in which:
100 - источник входного сигнала;100 - input source;
102 - возбудитель/модулятор;102 - pathogen / modulator;
104 - источник радиочастотного сигнала;104 - the source of the radio frequency signal;
106 - усилитель;106 - amplifier;
108 - устройство сложения сигналов;108 is a signal addition device;
110 - фильтр гармоник;110 - harmonic filter;
112 - антенна;112 - antenna;
114 - контроллер;114 - controller;
118 - источник питания.118 - power source.
На фиг. 4 представлен усилитель радиопередающего устройства, построенный по принципу сложения мощностей N модулей, включающий 106 - усилитель радиопередающего устройства;In FIG. 4 shows the amplifier of a radio transmitting device, built on the principle of adding the power of N modules, including 106 - amplifier of a radio transmitting device;
121-126 - модули 1…N, входящие в состав усилителя, к выходам каждого их которых подключен индивидуальный трансформатор;121-126 -
110 - фильтр гармоник;110 - harmonic filter;
112 - антенна.112 is the antenna.
На фиг. 5 - модуль усилителя (106). Обозначения на рисункеIn FIG. 5 - amplifier module (106). Designations in the figure
126 - модуль усилителя (количество модулей равно N);126 - amplifier module (the number of modules is equal to N);
600 - вывод для подключения к источнику питания;600 - output for connecting to a power source;
602 - блок управления;602 - control unit;
604 - вход для радиочастотного управляющего сигнала;604 — input for a radio frequency control signal;
606 - вход для сигнала, разрешающего работу модуля;606 - input for a signal enabling the module;
608 - вход для сигнала, останавливающего работу модуля608 - input for a signal that stops the module
610 - вход для сигнала фазирования (сигнала тактовых импульсов);610 - input for the phasing signal (clock signal);
630, 640 - трансформаторы;630, 640 - transformers;
650, 660, 670, 680 - транзисторы.650, 660, 670, 680 - transistors.
На фиг. 6 представлена блок-схема ключевого радиопередающего устройства с защитой от перегрузок и автоматическим контролем исправности усилительных модулей, включающая:In FIG. 6 is a block diagram of a key radio transmitting device with overload protection and automatic health monitoring of amplifier modules, including:
1 - источник питания;1 - power source;
2 - блок управления РПдУ;2 - control unit RPdU;
3.1-3.N - усилительные модули;3.1-3.N - amplifier modules;
4 - ключевые элементы;4 - key elements;
5 - усилитель мощности РПдУ;5 - power amplifier RPdU;
6.1-6.N - блоки управления усилительными модулями;6.1-6.N - control units for amplifier modules;
7.1-7.N - трансформаторы;7.1-7.N - transformers;
8 - антенное согласующее устройство;8 - antenna matching device;
9 - антенна;9 - antenna;
10 - датчик тока;10 - current sensor;
11.1-11.N - блоки защиты усилительных модулей от перегрузок;11.1-11.N - protection blocks of amplifier modules against overloads;
12.1-12.N - блоки контроля исправности усилительных модулей;12.1-12.N - control units for operability of amplifier modules;
13.1-13.N - электрические реле.13.1-13.N - electrical relays.
Блок-схема предлагаемого устройства представлена на (фиг. 6). Устройство содержит: источник питания (1), блок управления радиопередающим устройством (2), усилитель мощности (5), состоящий из усилительных модулей (3.1-3.N) с ключевыми элементами (4), каждый из которых состоит из драйвера и транзистора, блоки управления усилительными модулями (6.1-6.N), трансформаторы (7.1-7.N), антенное согласующее устройство (8), антенну (9), датчик тока (10). Для достижения указанной выше цели в радиопередающее устройствов количестве, равном числу усилительных модулей, дополнительно введены:A block diagram of the proposed device is presented in (Fig. 6). The device comprises: a power source (1), a control unit for a radio transmitting device (2), a power amplifier (5), consisting of amplifier modules (3.1-3.N) with key elements (4), each of which consists of a driver and a transistor, control units for amplifier modules (6.1-6.N), transformers (7.1-7.N), antenna matching device (8), antenna (9), current sensor (10). To achieve the above goal, in the radio transmitting devices the number equal to the number of amplifier modules, additionally introduced:
- блоки защиты усилительных модулей от перегрузок (11.1-11.N),- protection blocks of amplifier modules against overloads (11.1-11.N),
- блоки контроля исправности усилительных модулей (12.1-12.N),- health monitoring units of amplifier modules (12.1-12.N),
- электрические реле (13.1-13.N).- electrical relays (13.1-13.N).
Каждый усилительный модуль (3.1)-(3.N) выполнен по мостовой схеме и имеет два вывода по цепи питания и два выходных вывода для подключения к нагрузочной цепи, а также входные и выходные выводы управления по числу ключевых элементов в мостовой схеме. Выходные выводы каждого усилительного модуля (3.1)-(3.N) подключены к первичной обмотке трансформатора (7.1-7.7N), число которых равно количеству усилительных модулей, при этом параллельно каждой первичной обмотке подключено электрическое реле (13.1-13.N), вход управления которого соединен с соответствующим выводом блока управления данным усилительным модулем (6.1-6.N). Вторичные обмотки трансформаторов соединены в последовательную цепь, один вывод которой подключен к антенному согласующему устройству (8) и антенне (9), а второй вывод, с которого снимается сигнал на датчик тока (10), заземлен. Входы управления ключевых элементов (4) каждого из модулей (3.1)-(3.N) подключены к соответствующим выходам блоков управления усилительными модулями (6.1-6.N). Выходы ключевых элементов (4) подключены к соответствующим входам блоков управления усилительными модулями (6.1)-(6.N) и служат для передачи сигналов о перегрузке транзисторов. Блок управления радиопередающим устройством (2) имеет N выходов и N входов, каждый из которых соединен соответственно со входом и выходом одного из блоков управления усилительными модулями (6.1-6.N). Кроме того, блок управления радиопередающим устройством (2) имеет дополнительный вход, который соединен с выходом датчика тока (10) и служит для контроля параметров излучаемого сигнала. Силовые входы блоков защиты усилительных модулей от перегрузок (11.1-11.N) и блоков контроля исправности усилительных модулей (12.1-12.N) подключены к выходу источника питания (1), а соответствующие пары соединенных между собой силовых выходов этих блоков подключены к первому выводу цепи питания каждого из усилительных модулей (3.1)-(3.N), вторые выводы по цепи питания которых заземлены. Входы управления каждой пары блоков защиты усилительных модулей от перегрузок (11.1-11.N) и блоков контроля исправности усилительных модулей (12.1-12.N) подключены к соответствующим выходам связанного с ним блока управления усилительным модулем (6.1-6.N). Сигнальные выходы блоков защиты усилительных модулей от перегрузок (11.1-11.N) соединены с соответствующими входами связанного с ним блока управления усилительным модулем (6.1-6.N) и служат для передачи сигналов о срабатывании блоков защиты вследствие возникшей перегрузки по току. Сигнальные выходы блоков контроля исправности усилительных модулей (12.1-12.N) соединены с соответствующими входами связанного с ним блока управления усилительным модулем (6.1-6.N) и предназначены для передачи сигналов, формируемых в процессе автоматического тестирования ключей (4) в соответствующем усилительном модуле из набора модулей (3.1)-(3.N), по результатам обработки которых блок управления усилительным модулем (6.1-6.N) принимает решение о том, является ли тестируемый модуль исправным или он вышел из строя.Each amplifier module (3.1) - (3.N) is made according to the bridge circuit and has two outputs on the power circuit and two output terminals for connecting to the load circuit, as well as input and output control outputs according to the number of key elements in the bridge circuit. The output terminals of each amplifier module (3.1) - (3.N) are connected to the primary winding of the transformer (7.1-7.7N), the number of which is equal to the number of amplifier modules, while an electrical relay is connected in parallel to each primary winding (13.1-13.N), the control input of which is connected to the corresponding output of the control unit by this amplifier module (6.1-6.N). The secondary windings of the transformers are connected in a serial circuit, one output of which is connected to the antenna matching device (8) and the antenna (9), and the second output, from which the signal to the current sensor (10) is taken, is grounded. The control inputs of the key elements (4) of each of the modules (3.1) - (3.N) are connected to the corresponding outputs of the control units of the amplifier modules (6.1-6.N). The outputs of the key elements (4) are connected to the corresponding inputs of the control units of the amplifier modules (6.1) - (6.N) and are used to transmit signals about the transistor overload. The control unit of the radio transmitting device (2) has N outputs and N inputs, each of which is connected respectively to the input and output of one of the control units of the amplifier modules (6.1-6.N). In addition, the control unit of the radio transmitting device (2) has an additional input, which is connected to the output of the current sensor (10) and serves to control the parameters of the emitted signal. The power inputs of the protection modules of the amplifier modules against overloads (11.1-11.N) and the health monitoring units of the amplifier modules (12.1-12.N) are connected to the output of the power source (1), and the corresponding pairs of interconnected power outputs of these blocks are connected to the first the output circuit of each of the amplifier modules (3.1) - (3.N), the second conclusions on the power circuit of which are grounded. The control inputs of each pair of blocks of protection of the amplifier modules from overloads (11.1-11.N) and the health monitoring units of the amplifier modules (12.1-12.N) are connected to the corresponding outputs of the associated control unit of the amplifier module (6.1-6.N). The signal outputs of the blocks of protection of the amplifier modules against overloads (11.1-11.N) are connected to the corresponding inputs of the control unit of the amplifier module (6.1-6.N) connected to it and are used to transmit signals about the operation of the protection blocks due to the overcurrent. The signal outputs of the health monitoring units of the amplifier modules (12.1-12.N) are connected to the corresponding inputs of the amplifier module control unit (6.1-6.N) connected to it and are designed to transmit signals generated during automatic testing of keys (4) in the corresponding amplifier a module from the set of modules (3.1) - (3.N), according to the results of processing of which the control unit of the amplifier module (6.1-6.N) decides whether the module under test is operational or has failed.
Повышение надежности радиопередающего устройства достигается путем защиты усилительных модулей (3.1)-(3.N) от перегрузки по току и сохранения работоспособности усилителя мощности (5) за счет отключения вышедших из строя усилительных модулей с помощью блоков (11.1-11.N) от общего источника питания (1) и с помощью электрических реле (13.1-13.N) - от общей нагрузочной цепи, образованной трансформаторами (7.1-7.N), антенным согласующим устройством (8) и антенной (9). Это позволяет радиопередающему устройству продолжать формирование сигналов на пониженном уровне мощности.Improving the reliability of the radio transmitting device is achieved by protecting the amplifier modules (3.1) - (3.N) from current overload and maintaining the performance of the power amplifier (5) by disconnecting the failed amplifier modules using blocks (11.1-11.N) from the general the power source (1) and with the help of electric relays (13.1-13.N) - from the common load circuit formed by transformers (7.1-7.N), antenna matching device (8) and antenna (9). This allows the radio transmitter to continue generating signals at a reduced power level.
Снижение затрат времени и средств при восстановлении работоспособности усилителя мощности (5) радиопередающего устройства достигается за счет автоматизации процедуры выявления вышедших из строя усилительных модулей за счет применения блоков контроля исправности усилительных модулей (12.1-12.N), передающих сигналы с результатами автоматического тестирования ключей (4) в соответствующем усилительном модуле из набора модулей (3.1)-(3.N) в соответствующий блок управления усилительным модулем (6.1-6.N), который затем передает их в блок управления радиопередающим устройством (2).Reducing the time and money spent in restoring the performance of a power amplifier (5) of a radio transmitting device is achieved by automating the identification of failed amplifier modules by using the health monitoring units of amplifier modules (12.1-12.N) that transmit signals with the results of automatic key testing ( 4) in the corresponding amplifier module from the set of modules (3.1) - (3.N) to the corresponding control unit of the amplifier module (6.1-6.N), which then transfers them to the control unit and transmitting device (2).
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
С выхода блока управления радиопередающим устройством (2) (фиг. 6) сигналы управления поступают на входы блоков (6.1-6.N), осуществляющих формирование по заданному алгоритму сигналов управления усилительными модулями (3.1-3.N), блоками защиты усилительных модулей от перегрузок (11.1-11.N), блоками контроля исправности усилительных модулей (12.1-12.N), а также электрическими реле (13.1-13.N).From the output of the control unit of the radio transmitting device (2) (Fig. 6), control signals are fed to the inputs of the blocks (6.1-6.N), which generate control signals for the amplifier modules (3.1-3.N), the protection modules of the amplifier modules against overloads (11.1-11.N), health monitoring units of amplifier modules (12.1-12.N), as well as electrical relays (13.1-13.N).
Сигналы, поступающие с одного из выходов блоков управления (6.1-6.N) на соответствующие входы блоков защиты усилительных модулей от перегрузок (11.1-11.N), переводят их во включенное состояние и напряжение источника питания (1) через блоки (11.1-11.N) подается на силовые входы усилительных модулей (3.1-3.N). Сигналы управления, сформированные по заданному алгоритму, поступают с четырех других выходов каждого из блоков управления (6.1-6.N) на входы ключевых элементов (4), состоящих из драйвера и транзистора, соответствующих усилительных модулей (3.1-3.N).The signals coming from one of the outputs of the control units (6.1-6.N) to the corresponding inputs of the protection modules of the amplifier modules against overloads (11.1-11.N) translate them into the on state and voltage of the power supply (1) through the blocks (11.1- 11.N) is supplied to the power inputs of the amplifier modules (3.1-3.N). The control signals generated by the specified algorithm are supplied from the four other outputs of each of the control units (6.1-6.N) to the inputs of the key elements (4), consisting of a driver and a transistor, corresponding amplifier modules (3.1-3.N).
При поступлении напряжения от источника питания (1) через открытые блоки защиты от перегрузок (11.1-11.N) в усилительные модули (3.1-3.N), куда также поступают сигналы управления ключевыми элементами (4), последние начинают переключаться в заданной последовательности, которая определяется алгоритмом, задаваемым устройствами управления ключевыми модулями (6.1-6.N) и к первичным обмоткам трансформаторов (7.1-7.N) прикладываются усиленные по мощности сигналы, которые передаются во вторичные обмотки, где происходит их сложение. Контакты электрических реле (13.1-13.N) при этом разомкнуты.When voltage is supplied from the power source (1) through the open overload protection units (11.1-11.N) to the amplifier modules (3.1-3.N), which also receives control signals for key elements (4), the latter begin to switch in the given sequence , which is determined by the algorithm specified by the key module control devices (6.1-6.N) and power-amplified signals are applied to the primary windings of the transformers (7.1-7.N), which are transmitted to the secondary windings, where they are added. The contacts of the electrical relays (13.1-13.N) are open.
Усиленный по мощности сигнал, параметры которого задаются блоком управления радиопередающим устройством (2) и алгоритмом управления ключевыми элементами (4), реализуемым в блоках управления ключевыми модулями (6.1-6.N), через антенное согласующее устройство (8) поступает в антенну (9) и излучается. Контроль параметров излученного сигнала осуществляется блоком управления радиопередающим устройством (2), куда по цепи обратной связи поступает напряжение с выхода датчика тока (10), включенного в цепь антенны (9).A power-amplified signal, the parameters of which are set by the control unit of the radio transmitting device (2) and the key element control algorithm (4), implemented in the control modules of key modules (6.1-6.N), through the antenna matching device (8) enters the antenna (9 ) and is emitted. The parameters of the emitted signal are controlled by the control unit of the radio transmitting device (2), where the voltage from the output of the current sensor (10) included in the antenna circuit (9) is fed through the feedback circuit.
В штатном режиме работы усилителя мощности (5) блоки защиты усилительных модулей от перегрузок (11.1-11.N) не блокируют подачу напряжения питания от источника питания (1) в усилительные модули (3.1-3.N), а контакты электрических реле (13.1-13.N) находятся в разомкнутом состоянии, обеспечивая передачу усиленных по мощности сигналов из соответствующих модулей во вторичные обмотки трансформаторов (7.1-7.N).In the normal mode of operation of the power amplifier (5), the protection modules of the amplifier modules against overloads (11.1-11.N) do not block the supply of voltage from the power source (1) to the amplifier modules (3.1-3.N), and the contacts of the electrical relays (13.1 -13.N) are in the open state, providing the transmission of power-amplified signals from the respective modules to the secondary windings of transformers (7.1-7.N).
При возникновении перегрузки ключевых элементов (4) по току в любом из усилительных модулей (3.1-3.N), например, в модуле с номером (3.x), с выхода ключевых элементов (4) этого модуля соответственно на вход блока управления (6.x) передается импульс, при поступлении которого устройство управления этим модулем (6.x) вырабатывает сигнал, обеспечивающий быстродействующую блокировку подачи напряжения питания от источника питания (1) к ключевым элементам (4) модуля (3.x) с помощью блока защиты (11.x). Кроме того, блоки защиты усилительных модулей от перегрузок (11.1-11.N) отключат соответствующий усилительный модуль (3.1-3.N) в случае пробоя любого из ключевых элементов (4), поскольку это повлечет за собой возрастание тока, потребляемого от источника питания (1) вследствие короткого замыкания в этом модуле. При этом с выхода сработавшего в результате возрастания потребляемого тока блока защиты усилительных модулей от перегрузок (11.x) на соответствующий вход связанного с ним блока управления усилительным модулем (6.x) поступит сигнал о возникшей перегрузке по току.In case of overcurrent of the key elements (4) by current in any of the amplifier modules (3.1-3.N), for example, in the module with the number (3.x), from the output of the key elements (4) of this module, respectively, to the input of the control unit ( 6.x) a pulse is transmitted, upon receipt of which the control unit of this module (6.x) generates a signal that provides a quick blocking of the supply voltage from the power source (1) to the key elements (4) of the module (3.x) using the protection unit (11.x). In addition, the overload protection modules of the amplifier modules (11.1-11.N) will disconnect the corresponding amplifier module (3.1-3.N) in case of breakdown of any of the key elements (4), since this will entail an increase in the current consumed from the power source (1) due to a short circuit in this module. At the same time, from the output of the overload protection unit of the amplification modules that has triggered as a result of the increase in the current consumption (11.x), a signal about the overcurrent that has occurred will be received at the corresponding input of the amplifier module control unit (6.x) associated with it.
После срабатывания блока защиты (11.x) поступающий с выхода устройства управления модулем (6.x) сигнал переводит контакты электрического реле (13.x) в замкнутое состояние, что позволяет зашунтировать первичную обмотку трансформатора (7.x) и сохранить неизменным согласование антенны (9) с помощью антенного согласующего устройства (8). Таким, образом, при возникновении перегрузки в усилительном модуле (3.x) он отключается от общего источника питания и общей нагрузочной цепи (антенны), не нарушая работу оставшихся усилительных модулей, что позволяет радиопередающему устройству продолжать формирование сигналов на пониженном уровне мощности.After the protection unit (11.x) is activated, the signal coming from the output of the module control device (6.x) puts the contacts of the electric relay (13.x) in the closed state, which allows the primary winding of the transformer (7.x) to be shunted and the antenna matching remains unchanged (9) using an antenna matching device (8). Thus, when an overload occurs in the amplifier module (3.x), it is disconnected from the common power source and the common load circuit (antenna), without disrupting the operation of the remaining amplifier modules, which allows the radio transmitting device to continue generating signals at a reduced power level.
После срабатывания блока защиты (11.х), защитившего ключевые элементы (4) усилительного модуля (3.x) от перегрузки, с выхода устройства управления (6.x) на вход блока контроля исправности усилительных модулей (12.x) поступает сигнал управления, запускающий процедуру определения работоспособности ключевых элементов (4) этого усилительного модуля.After operation of the protection unit (11.x), which protected the key elements (4) of the amplifier module (3.x) from overload, a control signal is received from the output of the control device (6.x) to the input of the health monitoring unit of the amplifier modules (12.x) that starts the procedure for determining the operability of key elements (4) of this amplifier module.
При определении хотя бы одного вышедшего из строя ключевого элемента в модуле (3.x) его блок управления (6.x) передает сигнал в устройство управления радиопередающим устройством (2), означающий, что усилительный модуль (3.x) вышел из строя и подлежит замене.When determining at least one failed key element in the module (3.x), its control unit (6.x) transmits a signal to the control device of the radio transmitting device (2), meaning that the amplifier module (3.x) is out of order and to be replaced.
Источники информацииInformation sources
1. Заенцев В.В., Катушкина В.М., Лондон С.Е., Модель З.И. Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний / Под ред. З.И. Моделя. М: Сов. Радио. 1980, стр. 6 и рис. 1.1. УДК 621.37/39.1. Zaentsev V.V., Katushkina V.M., London S.E., Model Z.I. Devices for the addition and distribution of power of high-frequency oscillations / Ed. Z.I. Model. M: Owls Radio. 1980, p. 6 and fig. 1.1. UDC 621.37 / 39.
2. Патент №148832 на полезную модель «Радиопередающее устройство для длинноволновой станции дальней радионавигации» Н04В 1/38. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей 05.06.2015. Дата публикации: 27.06.2015.2. Patent No. 148832 for utility model “Radio-transmitting device for a long-wave station for long-range radio navigation”
3. HardyT., CovillD.Amplifierprovidingpowerrecoveryfromanarrow-bandantenna / Pub.No.: US 2009/0289710 A1. Pub. Date: Nov. 26, 2009. Int. C1. H03F 3/217 (2006.01). US. C1. 330/251.3. HardyT., Covill D. Amplifier providing public power discovery fromanarrow-bandantenna / Pub.No .: US 2009/0289710 A1. Pub. Date: Nov. 26, 2009. Int. C1. H03F 3/217 (2006.01). US C1. 330/251.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017122111A RU2669141C1 (en) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | Key radio transmitter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017122111A RU2669141C1 (en) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | Key radio transmitter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2669141C1 true RU2669141C1 (en) | 2018-10-08 |
Family
ID=63798560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017122111A RU2669141C1 (en) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | Key radio transmitter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2669141C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6737916B2 (en) * | 2002-06-27 | 2004-05-18 | Harris Corporation | RF amplifier system having improved power supply |
| US20090289710A1 (en) * | 2008-05-21 | 2009-11-26 | Nautel Limited | Amplifier providing power recovery from a narrow-band antenna |
| RU148832U1 (en) * | 2014-09-24 | 2014-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-технический центр современных навигационных технологий "Интернавигация" | RADIO TRANSMISSION DEVICE FOR LONG-WAVE STATION FOR FAR RADIO NAVIGATION |
| US20170237470A1 (en) * | 2012-03-26 | 2017-08-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Power receiving device and power feeding system |
-
2017
- 2017-06-22 RU RU2017122111A patent/RU2669141C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6737916B2 (en) * | 2002-06-27 | 2004-05-18 | Harris Corporation | RF amplifier system having improved power supply |
| US20090289710A1 (en) * | 2008-05-21 | 2009-11-26 | Nautel Limited | Amplifier providing power recovery from a narrow-band antenna |
| US20170237470A1 (en) * | 2012-03-26 | 2017-08-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Power receiving device and power feeding system |
| RU148832U1 (en) * | 2014-09-24 | 2014-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-технический центр современных навигационных технологий "Интернавигация" | RADIO TRANSMISSION DEVICE FOR LONG-WAVE STATION FOR FAR RADIO NAVIGATION |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7944296B1 (en) | Low power mode amplification with a transformer output matching and a virtual ground | |
| US11018533B2 (en) | Calibration device and method for determining an optimal operating frequency of a power transfer system | |
| WO2001071897B1 (en) | An improved electrical substation | |
| CN102208899A (en) | Power amplifier | |
| CN103158641A (en) | Intelligent distribution box | |
| CN103092147A (en) | Process control field device with circuitry protection | |
| RU2669141C1 (en) | Key radio transmitter | |
| US6294955B1 (en) | Apparatus and method for use in disconnecting and/or replacing one of a plurality of power amplifiers in a transmitter while the transmitter is operating | |
| CN106100651B (en) | A kind of very low frequency Liquid-cooled Solid-state Transmitter | |
| US10359475B2 (en) | Common mode noise simulator | |
| US2066522A (en) | Protective system and method | |
| CN207993226U (en) | A kind of teledata measurement and control unit based on NB-IOT communications | |
| WO2018194870A1 (en) | Solar array communications | |
| CN106952585A (en) | Led display screen system | |
| RU148832U1 (en) | RADIO TRANSMISSION DEVICE FOR LONG-WAVE STATION FOR FAR RADIO NAVIGATION | |
| CN104333332A (en) | Method and device of controlling Doherty power amplifier | |
| CN111682646B (en) | Electronic equipment communication system and method | |
| CN104104340A (en) | Radio-frequency power amplifier | |
| Gangwar et al. | Adaptive relay setting for distribution system during reconfiguration | |
| EP2963822B1 (en) | Protection switching for matrix of ferrite modules with redundant control | |
| CA1155923A (en) | Polyphase ferroresonant voltage stabilizer having input chokes with non-linear impedance characteristic | |
| US20170194813A1 (en) | Voltage regulating circuit | |
| US10361621B2 (en) | DC power supply with reduced input current ripple | |
| CN205883207U (en) | Very low frequency liquid cooling solid state transmitter | |
| EP1777814A3 (en) | Methods and apparatus for switching between class A and A/B operation in a power amplifier |