RU2788821C1 - Приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относится к радиоэлектронным устройствам, а именно к конструкции приёмопередающих модулей активных фазированных антенных решёток СВЧ-диапазона. Сущность: приёмопередающий модуль активной фазированной антенной решётки СВЧ-диапазона содержит по меньшей мере один переключатель «приём/передача» на 2 положения, контакт «вход-выход» которого является входом-выходом модуля, контакт «выход» в положении переключателя «передача» подключён ко входу передающего канала, включающего последовательно соединённые согласующий усилитель, по меньшей мере один дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель, согласующий усилитель, по меньшей мере один n-разрядный ступенчатый фазовращатель, предварительный усилитель мощности, выходной усилитель мощности, направленный ответвитель мощности с системой контроля мощности канала, выход передающего канала, который является выходом модуля, причём оба фазовращателя подключены к одной схеме управления. По меньшей мере один контакт «вход» в положении переключателя «приём» подключён к выходу первого приёмного канала, содержащего согласующие усилители, n-разрядный ступенчатый аттенюатор, дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор, n-разрядный ступенчатый фазовращатель, дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель, первый выход делителя мощности СВЧ-сигнала, вход делителя последовательно соединен с малошумящим усилителем, защитным устройством, направленным ответвителем мощности, входом приёмного канала, который является входом модуля, причём оба фазовращателя подключены к одной схеме управления и оба аттенюатора подключены к одной схеме управления. Ко второму выходу делителя подключён второй приёмный канал, содержащий последовательно соединённые дополнительный n-разрядный и n-разрядный ступенчатые фазовращатели, имеющие одну схему управления, согласующий усилитель, дополнительный n-разрядный и n-разрядный ступенчатые аттенюаторы, имеющие одну схему управления, согласующий усилитель, выход второго приёмного канала, который является выходом модуля. Ко второму контакту «вход» переключателя подключён коммутатор. К направленному ответвителю мощности передающего канала подключены два n-разрядных ступенчатых управляемых аттенюатора, подключенных к одной схеме управления, причем система контроля мощности подключена к первому аттенюатору и содержит последовательно подключенные детекторный диод, усилитель постоянного тока, компаратор, выход которого является выходом контрольного сигнала исправности, между входом приемных каналов и направленным ответвителем подключен вентиль, к направленному ответвителю подключена согласованная нагрузка и система контроля мощности, содержащая последовательно включенные детекторный диод, усилитель постоянного тока, компаратор, выход которого подключен к логическому элементу, а выход логического элемента подключен ко входу модулятора и выходу контрольного сигнала, цепь питания компаратора и логического элемента 2И-НЕ соединена через модулятор с цепью питания согласующих усилителей приёмных каналов и малошумящего усилителя. Технический результат: повышение точности определения пороговой выходной мощности передающего канала приёмопередающего модуля по меньшей мере в 2-х режимах, как следствие расширение возможности контроля работоспособности приёмопередающего модуля, повышение надежности системы контроля мощности передающего канала и повышение точности обнаружения цели. 1 ил.

Description

Изобретение относится к радиоэлектронным устройствам, а именно к конструкции приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток СВЧ-диапазона.

Известен приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона [Патент РФ №2713079, приоритет 25.04.2019г. H01Q 21/00, G01S 7/03] содержащий, по меньшей мере, один переключатель «прием/передача» на 2 положения, контакт «вход/выход» которого является входом –выходом модуля. Контакт «выход» в положении переключателя «передача» подключен ко входу передающего канала, включающего последовательно соединенные, по меньшей мере, один управляемый n-разрядный ступенчатый фазовращатель и дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель, причем оба фазовращателя подключены к одной схеме управления, согласующие усилители, предварительный усилитель мощности, выходной усилитель мощности, систему контроля мощности со своим выходом и подключенную к Х –циркулятору, выход передающего канала, который является выходом модуля. К предварительному и выходному усилителям мощности подключен модулятор передающего канала. Передающий канал включает второй переключатель и третий переключатели. По меньшей мере, один контакт «вход» в положении переключателя «прием» подключен к выходу приемного канала, содержащего последовательно соединенные, по меньшей мере, один управляемый n-разрядный ступенчатый фазовращатель, дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель, по меньшей мере, один управляемый n-разрядный ступенчатый аттенюатор, дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор, по меньшей мере, один малошумящий усилитель, аттенюатор, защитное устройство, Х –циркулятор и вход приемного канала, который является входом модуля. Причем аттенюаторы и фазовращатели подключены к одной своей схеме управления, при этом каждая схема управления содержит преобразователь уровней сигналов управления, модулятор приемного канала подключен к малошумящему и согласующим усилителям.

Наличие в передающем канале системы контроля мощности позволяет проводить оперативный встроенный контроль импульсной мощности канала и контролировать работу выходного усилителя мощности, однако низкая точность определения порогового значения выходной мощности передающего канала не позволяет контролировать работоспособность передающего канала приемопередающего модуля при работе в разных режимах выходной мощности.

Наиболее близким к предлагаемому приемопередающему модулю является приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки СВЧ – диапазона [Патент РФ №2730042, приоритет 30.10.2019г., H01Q 21/00]. Модуль содержит, по меньшей мере, один переключатель «прием /передача» на 2 положения, контакт «вход-выход» которого является входом –выходом модуля, контакт «выход» в положении переключателя «передача» подключен ко входу передающего канала, по меньшей мере, один контакт «вход» в положении переключателя «прием» подключен к выходу первого приемного канала, к делителю которого подключен второй приемный канал. На выходе каждого канала установлен направленный ответвитель с системой контроля мощности, а на входе каналов СВЧ выключатели. Система контроля мощности выполнена в виде детекторной секции, содержащей детекторный диод, две емкости и резистор нагрузки.

Недостатком является не возможность точного контроля значения выходной мощности передающего канала, повышенная чувствительность схемы контроля к согласованию приемо-передающего модуля с другими элементами СВЧ-тракта активной фазированной антенной решетки для модуля, работающего в 2-х режимах выходной мощности.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения пороговой выходной мощности передающего канала приемопередающего модуля, по меньшей мере в 2-х режимах, как следствие расширение возможности контроля работоспособности приемопередающего модуля, повышение надежности системы контроля мощности передающего канала и повышения точности обнаружения цели.

Технический результат достигается тем, что приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки СВЧ- диапазона, содержит, по меньшей мере, один переключатель «прием/передача» на 2 положения, контакт «вход-выход» которого является входом-выходом модуля, контакт «выход» в положении переключателя «передача» подключен ко входу передающего канала, включающего последовательно соединенные согласующий усилитель, по меньшей мере, один дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель , согласующий усилитель , по меньшей мере, один n-разрядный ступенчатый фазовращатель , предварительный усилитель мощности, выходной усилитель мощности, направленный ответвитель мощности с системой контроля мощности канала, выход передающего канала, который является выходом модуля, причем оба фазовращателя подключены к одной схеме управления. По меньшей мере, один контакт «вход» в положении переключателя «прием» подключен к выходу первого приемного канала, содержащего согласующие усилители, n-разрядный ступенчатый аттенюатор, дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор, n-разрядный ступенчатый фазовращатель, дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель, первый выход делителя мощности СВЧ- делитель мощности СВЧ-сигнала, вход делителя последовательно соединен с малошумящим усилителем , защитным устройством , направленным ответвителем мощности , входом приемного канала, который является входом модуля, причем оба фазовращателя подключены к одной схеме управления, а оба аттенюатора подключены к одной схеме управления. Ко второму выходу делителя подключен второй приемный канал, содержащий последовательно соединенные дополнительный n-разрядный и n-разрядный ступенчатые фазовращатели, имеющие одну схему управления, согласующий усилитель, дополнительный n-разрядныйи n-разрядный ступенчатые аттенюаторы, имеющие одну схему управления, согласующий усилитель, выход второго приемного канала, который является выходом модуля. Ко второму контакту «вход» переключателя подключен коммутатор. К направленному ответвителю мощности передающего канала подключены два n-разрядных ступенчатых управляемых аттенюатора, подключенных к одной схеме управления, причем система контроля мощности подключена к первому аттенюатору и содержит последовательно подключенные детекторный диод, усилитель постоянного тока, компаратор, выход которого является выходом контрольного сигнала исправности, между входом приемных каналов и направленным ответвителем подключен вентиль, к направленному ответвителю подключена согласованная нагрузка и система контроля мощности, содержащая последовательно включенные детекторный диод, усилитель постоянного тока, компаратор, выход которого подключен к логическому элементу, а выход логического элемента подключен ко входу модулятора и выходу контрольного сигнала, цепь питания компаратора и логического элемента 2И-НЕ соединена через модулятор с цепью питания согласующих усилителей приемных каналов и малошумящего усилителя.

Подключение к направленному ответвителю мощности передающего канала двух n-разрядных ступенчатых управляемых аттенюаторов (АТТ1 и АТТ2), и системы контроля мощности через первый аттенюатор, содержащей последовательно подключенные детекторный диод, усилитель постоянного тока, компаратор, выход которого является выходом контрольного сигнала исправности позволяет снизить неравномерность амплитудно-частотной характеристики системы контроля мощности, что позволяет повысить точность определения пороговой выходной мощности передающего канала. Первый аттенюатор позволяет подстройкой ослабления сигнала осуществлять защиту детекторного диода от выгорания при возникновении высокого уровня мощности вследствие самовозбуждения передающего канала. Второй аттенюатор снижает неравномерность амплитудно-частотной характеристики СКМ в рабочем диапазоне частот. Повышается точность обнаружения координат цели и стабильность диаграммы направленности АФАР, за счет получения более достоверной информации о работоспособности передающих каналов приёмопередающих модулей.

Наличие вентиля на входе приемного канала позволяет поглощать отраженную мощность сигнала от защитного устройства полностью, и, тем самым, предохраняет вход модуля от обратного излучения в АФАР.

Направленный ответвитель мощности между вентилем и защитным устройством позволяет отвести часть сигнала из основной линии в ответвляющую и, тем самым, снизить мощность сигнала, поступающего в приемный канал, что предохраняет от повреждения(выгорания) согласующих усилителей и малошумящего усилителя приемных каналов.

Включенный параллельно согласованной нагрузке детекторный диод, позволяет преобразовать поступающую на его вход мощность в выходное напряжение в соответствии с вольт-ватной характеристикой и сформировать полезный сигнал о высоком уровне поступающей мощности, во входную цепь приемных каналов ППМ от внешних источников облучения, что расширяет функциональные возможности ППМ.

Наличие компаратора и логического элемента 2И-НЕ, соединенного с модулятором позволяет при превышении порогового напряжения детекторного диода подавать сигнал, отключающий питание активных элементов (согласующих усилителей и малошумящего усилителя приемных каналов) на модулятор и, тем самым, создаются условия, при которых в приемных каналах возникает большое количество СВЧ-потерь мощности и, таким образом, активные элементы (приемных каналов) не находятся в режиме насыщения, что предохраняет их от выхода из строя (выгорания) и, как следствие повышается надежность ППМ и повышает надежность работы приемных каналов АФАР.

Вывод контрольного сигнала исправности позволяет получать информацию о присутствии сигналов высокого уровня мощности на входе приемных каналов, вызванных внешним облучением ППМ АФАР, например, при захвате цели РЛС противника, наличия излучения от средств радиоэлектронной борьбы или радиоэлектронного противодействия.

Подключение фазовращателей к делителю и через согласующий усилитель аттенюаторов в первом приемном канале улучшает фазовую стабильность характеристики СВЧ-сигнала при прохождении его через СВЧ-тракт. Это позволяет исключить паразитные влияния фазовращателей и аттенюаторов друг на друга при переключении их ступенчатых разрядов в штатном режиме функционирования, что позволяет повысить точность обработки СВЧ-сигнала на выходе первого приемного канала и повышается точность определения дальности до цели.

Изобретение поясняется чертежом.

На Фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого приемопередающего модуля активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона, где:

-переключатель «прием/передача» на 2 положения-1;

-коммутатор-2;

-контакт «вход-выход» переключателя, являющийся входом – выходом модуля-3;

-выход передающего канала -4;

-контакт «вход» переключателя -5;

-согласующий усилитель -6;

-n-разрядный ступенчатый фазовращатель-7;

-дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель-8;

-схема управления фазовращателями-9;

- n-разрядный аттенюатор-10;

-дополнительный n-разрядный аттенюатор-11;

-схема управления аттенюаторами-12;

-делитель мощности СВЧ-сигнала-13;

-малошумящий усилитель-14;

-защитное устройство-15;

-вход приемных каналов модуля-16;

-выход второго приемного канала-17;

-вентиль-18;

-направленный ответвитель мощности-19;

-согласованная нагрузка-20;

-детекторный диод-21;

-усилитель постоянного тока-22;

-компаратор-23;

-логический элемент 2И-НЕ-24;

-модулятор-25;

-выход контрольного сигнала-26;

-предварительный усилитель мощности-27;

-выходной усилитель мощности-28;

- n-разрядный управляемый аттенюатор (АТТ1)-29;

- n-разрядный управляемый аттенюатор (АТТ2)-30;

-выход контрольного сигнала исправности-31;

-схема управления аттенюаторами-32;

-цепь питания компаратора и логического элемента 2И-НЕ-33;

-цепь питания согласующих усилителей в приемных каналах и малошумящего усилителя-34.

Пример 1.

Приемопередающий модуль (ППМ) активной фазированной антенной решетки (АФАР) СВЧ-диапазона содержит переключатель 1 «прием/передача» на 2 положения, выполненный в виде кристалла 1×2×0,1мм монолитной интегральной схемы (МИС) СВЧ-диапазона «Модуль СВЧ. Переключатель М44224-2 АПНТ 434830.010ТУ». Контакт «вход –выход» 3 переключателя 1 является выходом «входа-выхода» модуля 3. В положении переключателя 1 «передача» контакт «вход» 3 подключен к внешней распределительной системе. В положении переключателя «прием» через контакт «выход» 3 модуль подключен к устройству суммирования АФАР.

В положении переключателя 1 «передача» контакт «выход» 3 подключен к входу передающего канала. Передающий канал включает последовательно соединенные согласующий усилитель 6 на полевых транзисторах с барьером Шотки (ПТШ) с коэффициентом усиления 8дБ в виде кристалла МИС М421304-3 АПНТ.434810.062ТУ с размером 0,92×1,26×0,1мм, дополнительный управляемый 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 8 в виде МИС , типа М44149-2 АПНТ.434630.019 ТУ с размером кристалла 4,3×2,2×0,1мм, согласующий усилитель 6 в виде МИС М421304-3 АПНТ.434810.062ТУ, управляемый 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 7 в виде МИС М44149-1 АПНТ.434630.019 ТУ, предварительный усилитель мощности 27 в виде МИС М42284-1 АПНТ.434810.208ТУ с размером кристалла 1,8х2,1х0,1мм, выходной усилитель мощности 28 в виде МИС М42283-2 АПНТ.434810.206ТУ с размером кристалла 3,3х 3,3х0,1мм, микрополосковый направленный ответвитель мощности 19 в виде проводников на диэлектрической подложке платы, выход которого является выходом передающего канала модуля 4. Дополнительный 5-разрядный и 5-разрядный ступенчатые управляемые фазовращатели 8 и 7 подключены к одной схеме управления 9 в виде МИС драйвер АЕНВ.431320.101ТУ.

Предварительный усилитель мощности 27 двух каскадный на двух полевых транзисторах, содержит все необходимые элементы согласования, питания и развязки. На входе и выходе имеются копланарные выводы для измерения параметров МИС на пластине. Первый каскад содержит транзистор с шириной затвора 840мкм, который охвачен параллельной отрицательной обратной связью для стабилизации коэффициента усиления. Второй каскад содержит два транзистора с шириной затвора 1680мкм. На выходе укороченный мост Уилкинсона осуществляет сложение мощности.

Выходной усилитель мощности 28 двухкаскадный на полевых транзисторах содержит все необходимые элементы согласования, питания и развязки. На выходе и входе имеются копланарные выводы для измерения параметров МИС на пластине. Первый каскад содержит два транзистора с шириной затвора 1680 мкм. Второй каскад содержит восемь транзисторов с шириной затвора 1680 мкм. В межкаскадных цепях и на выходе укороченные мосты Уилкинсона осуществляют сложение мощности.

К направленному ответвителю мощности 19 передающего канала подключены два 5-разрядных ступенчатых управляемых аттенюатора (АТТ1) 29 и (АТТ2)30 в виде МИС-«Модуль СВЧ. Аттенюатор М44712 АПНТ.434820.002 ТУ. Оба аттенюатора управляются одной схемой управления 32 в виде МИС драйвер АЕНВ.431320.101ТУ. К аттенюатору (АТТ1) 29 подключена система контроля мощности передающего канала, содержащая детекторный диод 21 типа КРПГ.757631.010, усилитель постоянного тока 22, выполненный в виде микросхемы LМ2904VD, компаратор 23, который выполнен в виде микросхемы МAX9003EUA, выход которого 31 является выходом контрольного сигнала исправности передающего канала.

Один контакт «вход» 5 в положении переключателя 1 «прием» подключен к выходу первого приемного канала, содержащего последовательно соединенные согласующий усилитель 6 в виде МИС М421304-3 АПНТ.434810.062ТУ, 5-разрядный ступенчатый аттенюатор 10 в виде МИС-«Модуль СВЧ. Аттенюатор М44712 АПНТ.434820.002 ТУ с размером кристалла 2,4×1,4×0,1мм, дополнительный 5-разрядный ступенчатый аттенюатор 11 в виде МИС-«Модуль СВЧ. Аттенюатор М44712 АПНТ.434820.002 ТУ с размером кристалла 2,4×1,4×0,1мм, согласующий усилитель 6 на полевых транзисторах с барьером Шотки, 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 7 в виде МИС с размером кристалла 4,3×2,2×0,1мм типа М44149-1 АПНТ.434630.019 ТУ, дополнительный 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 8 в виде МИС с размером кристалла 4,3×2,2×0,1мм, типа М44149-2 АПНТ.434630.019 ТУ, делитель мощности СВЧ-сигнала 13 в виде тонкопленочной схемы кольцевого делителя мощности на поликоровой подложке размером 8,5×4×0,5мм, малошумящий усилитель (МШУ)14 в виде МИС с размером кристалла 2,12×1,12×0,1мм типа М421283-1 (АПНТ 434810.022ТУ), защитное устройство 15 в виде МИС с размером кристалла 0,82×1,12×0,1мм типа М44417 (АПНТ 434820.014ТУ), вход которого соединен с направленным ответвителем (НО) мощности 19, представляющим собой взаимно расположенные микрополосковые линии на микрополосковой плате, а именно, основную линию, по которой проходит основная мощность, и ответвляющую линию, расположенную на определенном расстоянии от основной, в которой ответвляется определенная часть мощности сигнала, проходящего по основной линии, ко входу направленного ответвителя первого приемного канала подключен вентиль 18 ферритовый микрополосковый типа МПВВ-9-4 КРПГ.468545.102ТУ с повышенным уровнем мощности, вход которого соединен с входом приемных каналов модуля 16.

К делителю СВЧ –сигнала 13 подключен второй приемный канал, содержащий последовательно соединенные дополнительный управляемый 5-разрядный фазовращатель 8, управляемый 5- разрядный фазовращатель 7, согласующий усилитель 6, дополнительный управляемый 5-разрядный аттенюатор 11, управляемый 5-разрядный аттенюатор 10, согласующий усилитель 6, выход которого соединен с выходом второго приемного канала 17, который является выходом модуля ППМ.

В ответвляющую часть направленного ответвителя 19 приемного канала подключены параллельно согласованная нагрузка 20 в виде резистора в составе кристалла микросхемы КРПГ.757646.010-02 и детекторный диод 21 типа КРПГ.757631.010. Выход детекторного диода 21 подключен к входу усилителя постоянного тока 22, выполненного в виде микросхемы LМ2904VD. Выход усилителя 22 подключен к компаратору 23, который выполнен в виде микросхемы МAX9003EUA. Выход компаратора 23 соединен со входом логического элемента 2И-НЕ 24, выполненным в виде микросхемы 5514БЦ1Т5-00. Выход логического элемента 2И-НЕ 24 соединен со входом модулятора 25, выполненным в виде микросхемы LM5110-3SD. Соединение логического элемента 24 и модулятора 25 имеет вывод контрольного сигнала 26.

Цепь питания 33 компаратора 23 и логического элемента 2И-НЕ 24 соединена через модулятор 25 с цепью питания 34 всех согласующих усилителей 6 приемных каналов и малошумящего усилителя 14.

Переключатель 1 представляет собой МИС переключатель1 прием/передача» на 2 положения, выполненный на полевых транзисторах, содержит все необходимые элементы согласования, питания и развязки. На входе и двух выходах имеются копланарные выводы для измерения параметров МИС на пластине. На входе два транзистора с шириной затвора 300 мкм. На каждом выходе также два транзистора с шириной затвора 300 мкм, соединенные между собой фильтром нижних частот. Такое включение обеспечивает хорошую развязку между выходами устройства. Размер кристалла 1,85х1,28х0,1 мм.

Защитное устройство 15-МИС выполнено на диодах с барьером Шоттки, содержит все необходимые элементы согласования, питания и развязки. Защитное устройство содержит 2 последовательно включенных каскада защиты на встречно включенных диодах Шоттки. На входе и выходе имеются копланарные выводы для измерения параметров МИС на пластине. Размер кристалла 1,1х0,8х0,1 мм.

Фазовращатель 7 или 8 выполнен в виде МИС на ПТШ и содержит все необходимые элементы согласования, питания и развязки, а также пять последовательно включенных Т-образных переключаемых фазовых звеньев. Каждое звено соответствует одному переключаемому биту.

Аттенюатор 10 или 11 выполнен в виде МИС на ПТШ и содержит все необходимые элементы согласования, питания и развязки, а также пять последовательно включенных Т-образных переключаемых звеньев. Каждое звено соответствует одному переключаемому биту.

К переключателю 1подключен коммутатор 2, в виде полупроводниковой интегральной схемы с размером кристалла 0,4×1,8×0,1мм (ГПКФ.431432.004ТУ).

Приемопередающий модуль активной фазированной антенной решетки СВЧ-диапазона работает следующим образом.

Сигнал управления для СВЧ-переключателя 1 формирует коммутатор 2, который подключает входы 3 и 5.

В режиме «передача» сигнал с выхода внешней распределительной системы подается на контакт «вход –выход» 3 переключателя 1 и через него с потерями (до 2дБ) поступает на вход передающего канала и вход согласующего усилителя 6. Согласующий усилитель 6 усиливает сигнал. Сигнал проходит через дополнительный управляемый 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 8, согласующий усилитель 6 и основной управляемый 5-разрядный ступенчатый фазовращатель 7, которые формируют необходимые параметры выходного сигнала передатчика и усиливают его. Дополнительный 8 и основной 7 фазовращатели управляются схемой управления 9, которая формирует сигналы управления для включения ступеней фазовращателей 7 и 8. Предварительный 27 и выходной усилители мощности 28 являются основными узлами, которые формируют мощный выходной сигнал передающего канала. Мощный сигнал проходит через направленный ответвитель 19 и основная часть сигнала проходит на выход передающего канала модуля 4. Часть мощности ответвляется в ответвляющий проводник направленного ответвителя 19 и поступает в систему контроля мощности. Однако, в процессе работы передающего канала в разных режимах эксплуатации могут возникнуть неконтролируемые режимы, при которых СВЧ-тракт входит в режим самовозбуждения. При этом мощность на выходе выходного усилителя мощности имеет максимальное значение, а сам сигнал имеет неправильный, изменяющийся спектр. В таком режиме весь СВЧ-тракт канала может выйти из строя, что приведет к ухудшению параметров АФАР. Кроме того, в новых поколениях ППМ появляются требования работы в двух режимах выходной мощности (например, 10Вт и 3Вт). Для детектирования пороговой выходной мощности передающего канала используется СКМ, а для работы в двух режимах выходной мощности используется регулируемый аттенюатор 29. Регулируемым аттенюатором 29 установленным перед детекторным диодом 21 управляют с помощью сигналов со схемы управления 32. СВЧ-сигнал, приходящий на вход детекторного диода 21, регулируют (ослабляют), и тем самым не меняя рабочую точку на вольт-ватной характеристике детекторного диода 21, обеспечивают устойчивую (штатную) работу СКМ. При этом, дополнительно обеспечивается защита детекторного диода 21 от выгорания, за счет снижения поступающей мощности аттенюатором 29. При необходимости подстраивают линейность амплитудно-частотной характеристики направленного ответвителя 19, за счет регулирования ослабления регулируемого управляемого аттенюатора 30.

В режиме «прием» на вход приемных каналов16 поступает принимаемый антенной внешний сигнал, отраженный от объекта в пространстве. Сигнал поступает на вентиль 18, при этом, часть поступающей мощности отражается защитным устройством15(излишняя) и поступает обратно на вентиль 18, где поглощается согласованной нагрузкой вентиля, прошедшая защитное устройство 15 мощность проходит через направленный ответвитель 19 на малошумящий усилитель 14. В зависимости от мощности сигнала защитное устройство 15 имеет разный коэффициент передачи. При входном сигнале до 2Вт на выходе сигнал не превышает 14-15мВт. Ослабленный сигнал поступает на малошумящий усилитель 14, а затем, усиленный на 30дБ, поступает на вход делителя СВЧ-сигнала 13. Сигнал делится на два идентичных сигнала. Один продолжает движение по первому приемному каналу, а второй по второму приемному каналу. Приемные каналы идентичны и отличаются только выходными цепями. Сигнал в первом канале идет через дополнительный 8 и основной 7 фазовращатели и через дополнительный 11 и основной 10 аттенюаторы, которые формируют необходимые параметры первого выходного сигнала. Такое выполнение первого приёмного канала, в отличие от прототипа, позволяет предотвратить увеличение коэффициента шума (с 2,7дБ до 12дБ). Сигнал во втором канале идет через дополнительный 8 и основной 7 фазовращатели и через дополнительный 11 и основной 10 аттенюаторы, которые формируют необходимое амплитудное распределение второго выходного сигнала. Согласующий усилитель 6 компенсирует потери сигнала в фазовращателях и аттенюаторах. Схема управления 9 формирует сигналы управления для включения ступеней фазовращателей 7 и 8. Схема управления 12 формирует сигналы управления для включения ступеней дополнительного 11 и основного 10 аттенюаторов. На вход схемы 9 или 12 поступает последовательный код данных, в котором содержится информация о включаемых ступенях, и одновременно сигнал принадлежности информации к определенному каналу. Схемы 9 и 12 формируют параллельный код управления, который через преобразователь уровня поступает на соответствующую ступень, записывает его в определенный регистр памяти. Далее по внешней команде через преобразователь уровня параллельный код поступает на соответствующие ступени фазовращателей или аттенюаторов. Коммутатор 2 получает стандартный цифровой сигнал ТТЛ- или КМОП-уровня, который проходя через схемы формирования, преобразуется в два противофазных сигнала с отрицательным напряжением. Эти сигналы поступают на СВЧ-переключатель1 и открывают или закрывают ключевые транзисторы, подключая к входу 3 вход передающего канала или выход второго приемного канала 17. При работе АФАР возникают ситуации, при которых на входе приемных каналов ППМ 16 возникает высокий уровень мощности. Для предотвращения выхода из строя приемных каналов ППМ АФАР требуется получение информации об облучении ППМ АФАР в режиме приема сигнала и отключение питания активных элементов приемных каналов. При попадании на вход приемного канала 16 высокого уровня мощности, большая часть мощности будет отражаться от защитного устройства 15. Вентиль 18 позволяет согласовать приемный канал и при возникновении обратного сигнала от защитного устройства 15 полностью поглотить его согласованной нагрузкой 20. При поступлении сигнала высокой мощности в направленный ответвитель 19, часть мощности ответвляется в согласованную нагрузку 20 и на детекторный диод 21, который открывается, преобразуя поступающую на его вход мощность в выходное напряжение в соответствии с вольт-ваттной характеристикой и, тем самым, мощность в приемном канале незначительно снижается. При возникновении на выходе детекторного диода 21 напряжения усилитель постоянного тока 22 усиливает сигнал и подает на компаратор 23. Компаратор 23 при превышении порогового напряжения на своем выходе выдает логическую единицу (уровень напряжения 5В), которая подается на вход логического элемента 24, который в соответствии с установленной логикой (при двух логических «1» нет выходного напряжения) подает сигнал (команду) на модулятор 25 отключить питание активных элементов (согласующих усилителей 6 и малошумящего усилителя 14) приемных каналов. При этом активные элементы приемных каналов вместо усиления принимаемого сигнала начинают вносить большое значение СВЧ-потерь мощности и, тем самым, снижают мощность проходящего сигнала, что предотвращает выход из строя приемника обработки сигналов АФАР. Наличие вывода контрольного сигнала 26 позволяет получить информацию о присутствии высокого уровня мощности на входе приемного канала и подать сигнал на бортовую ЭВМ АФАР для его идентификации и принятия действий по его ликвидации.

Повышение точности определения пороговой выходной мощности передающего канала приемопередающего модуля на 12% позволило контролировать работоспособность приемопередающего модуля, обеспечило повышение надежности системы контроля.

Применение предлагаемого ППМ с расширенными функциональными возможностями с увеличенной надежностью передающего и приемных каналов позволило увеличить угол обзора контролируемого пространства на 9%, повысить точность определения координат цели на 13% и потенциал системы на 17%. Причем эти увеличения получены одновременно. Кроме того, предлагаемый ППМ дает возможность обнаружения сигнала внешнего облучения АФАР СВЧ-диапазона.

Claims (1)

1. Приёмопередающий модуль активной фазированной антенной решётки СВЧ-диапазона, содержащий по меньшей мере один переключатель «приём/передача» на 2 положения, контакт «вход-выход» которого является входом-выходом модуля, контакт «выход» в положении переключателя «передача» подключён ко входу передающего канала, включающего последовательно соединённые согласующий усилитель, по меньшей мере один дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель, согласующий усилитель, по меньшей мере один n-разрядный ступенчатый фазовращатель, предварительный усилитель мощности, выходной усилитель мощности, направленный ответвитель мощности с системой контроля мощности канала, выход передающего канала, который является выходом модуля, причём оба фазовращателя подключены к одной схеме управления, по меньшей мере один контакт «вход» в положении переключателя «приём» подключён к выходу первого приёмного канала, содержащего согласующие усилители, n-разрядный ступенчатый аттенюатор, дополнительный n-разрядный ступенчатый аттенюатор, n-разрядный ступенчатый фазовращатель, дополнительный n-разрядный ступенчатый фазовращатель, первый выход делителя мощности СВЧ-сигнала, вход делителя последовательно соединен с малошумящим усилителем, защитным устройством, направленным ответвителем мощности и входом приёмных каналов, который является входом модуля, причём оба фазовращателя подключены к одной схеме управления и оба аттенюатора подключены к одной схеме управления, ко второму выходу делителя подключён второй приёмный канал, содержащий последовательно соединённые дополнительный n-разрядный и n-разрядный ступенчатые фазовращатели, имеющие одну схему управления, согласующий усилитель, дополнительный n-разрядный и n-разрядный ступенчатые аттенюаторы, имеющие одну схему управления, согласующий усилитель, выход второго приёмного канала, который является выходом модуля, ко второму контакту «вход» переключателя подключён коммутатор, отличающийся тем, что первый выход делителя мощности СВЧ-сигнала последовательно соединен с дополнительным n-разрядным ступенчатым фазовращателем, n-разрядным ступенчатым фазовращателем, согласующим усилителем, дополнительным n-разрядным ступенчатым аттенюатором, n-разрядным ступенчатым аттенюатором, согласующим усилителем и контактом «вход» в положении переключателя «приём», к направленному ответвителю мощности передающего канала подключены два n-разрядных ступенчатых управляемых аттенюатора, подключенных к одной схеме управления, при этом система контроля мощности подключена к первому аттенюатору и содержит последовательно подключенные детекторный диод, усилитель постоянного тока, компаратор, выход которого является выходом контрольного сигнала исправности, между входом приемных каналов и направленным ответвителем подключен вентиль, к направленному ответвителю подключена согласованная нагрузка и система контроля мощности, содержащая последовательно включенные детекторный диод, усилитель постоянного тока, компаратор, выход которого подключен к логическому элементу, а выход логического элемента подключен ко входу модулятора и выходу контрольного сигнала, цепь питания компаратора и логического элемента 2И-НЕ соединена через модулятор с цепью питания согласующих усилителей приёмных каналов и малошумящего усилителя.

Images