RU95199U1 - ADAPTIVE HIGH FREQUENCY GENERATOR - Google Patents
ADAPTIVE HIGH FREQUENCY GENERATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU95199U1 RU95199U1 RU2010105274/22U RU2010105274U RU95199U1 RU 95199 U1 RU95199 U1 RU 95199U1 RU 2010105274/22 U RU2010105274/22 U RU 2010105274/22U RU 2010105274 U RU2010105274 U RU 2010105274U RU 95199 U1 RU95199 U1 RU 95199U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- power
- input
- subtractor
- load
- Prior art date
Links
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Адаптивный высокочастотный генератор, содержащий оконечный каскад, предоконечный каскад, блок предыдущих каскадов, нагрузку, регулируемый источник питания, измеритель мощности, первый вычитатель, первое и второе пороговые устройства, отличающийся тем, что в него введены второй и третий вычитатели, сумматор, двунаправленный ответвитель, первый и второй квадратичные детекторы, интегратор и регулируемый источник напряжения, при этом блок предыдущих каскадов через последовательно соединенные предоконечный усилитель, оконечный усилитель и двунаправленный ответвитель соединены с нагрузкой, измерительные выходы двунаправленного ответвителя через первый и второй квадратичные детекторы соединены с первым и вторым входами первого вычитателя, а его выход - со вторыми входами второго вычитателя и интегратора, выход второго квадратичного детектора через первое пороговое устройство подключен к одному из входов сумматора, а выход второго вычитателя через второе пороговое устройство - к другому входу сумматора, выход регулируемого источника напряжения соединен с первым входом интегратора, а его выход - с первым входом третьего вычитателя, выход сумматора соединен со вторым входом третьего вычитателя, а его выход - со входом регулируемого источника питания, выход регулируемого источника питания подключен ко входу питания предоконечного каскада и через измеритель мощности - ко входу питания оконечного каскада, сигнальный выход измерителя мощности соединен с первым входом второго вычитателя. An adaptive high-frequency generator comprising a terminal stage, a terminal stage, a block of previous stages, a load, an adjustable power source, a power meter, a first subtractor, first and second threshold devices, characterized in that the second and third subtractors, an adder, a bidirectional coupler are inserted into it, first and second quadratic detectors, an integrator and an adjustable voltage source, while the block of the previous stages through series-connected pre-amplifier, terminal amplifier and a bi-directional coupler connected to the load, the measuring outputs of the bi-directional coupler through the first and second quadratic detectors are connected to the first and second inputs of the first subtractor, and its output is connected to the second inputs of the second subtractor and integrator, the output of the second quadratic detector through the first threshold device is connected to one of the inputs of the adder, and the output of the second subtractor through the second threshold device to another input of the adder, the output of an adjustable voltage source is connected to the first input integrator, and its output is connected to the first input of the third subtractor, the adder output is connected to the second input of the third subtractor, and its output is connected to the input of the regulated power supply, the output of the regulated power supply is connected to the power input of the pre-stage and through the power meter to the power input of the terminal cascade, the signal output of the power meter is connected to the first input of the second subtractor.
Description
Адаптивный высокочастотный генератор относится к области радиотехники и может быть использован при работе на нагрузку с изменяющимися параметрами.Adaptive high-frequency generator belongs to the field of radio engineering and can be used when working on a load with variable parameters.
При работе генераторов высокочастотных сигналов на различные нагрузки или на нагрузку с изменяющимися параметрами необходимым условием является наличие согласования выходного сопротивления генератора и входного импеданса нагрузки. В случае отсутствия согласования часть энергии высокочастотного сигнала отражается обратно к генератору. Это приводит к тому, что в нагрузку отдается меньшая мощность, энергетический режим работы генератора значительно меняется, отклоняясь от номинального, в результате чего мощность, выделяющаяся на активном элементе оконечного каскада, может превысить допустимую и элемент выйдет из строя из-за перегрева.When working with high-frequency signal generators for various loads or for loads with varying parameters, a prerequisite is the matching of the output impedance of the generator and the input impedance of the load. In the absence of matching, part of the energy of the high-frequency signal is reflected back to the generator. This leads to the fact that less power is given to the load, the energy mode of the generator changes significantly, deviating from the nominal, as a result of which the power released on the active element of the terminal stage can exceed the permissible and the element will fail due to overheating.
Кроме того, при значительном коэффициенте отражения от нагрузки (при значительной отраженной мощности) активный элемент оказывается нагруженным не на номинальную чисто активную нагрузку, а на нагрузку комплексного характера, где активная часть значительно отличается от номинальной, а реактивная часть нагрузки может достигать большой величины. В результате возможны значительные перенапряжения, и активный элемент выйдет из строя из-за превышения предельно допустимых параметров.In addition, with a significant reflection coefficient from the load (with significant reflected power), the active element is loaded not on the nominal purely active load, but on a complex load, where the active part is significantly different from the nominal, and the reactive part of the load can reach a large value. As a result, significant overvoltages are possible, and the active element will fail due to exceeding the maximum permissible parameters.
Высокочастотные генераторы способны работать на существенно несогласованную нагрузку лишь при значительном недоиспользовании энергетических возможностей, когда вырабатываемая мощность значительно меньше номинальной, и уровни сигналов также значительно ниже предельно допустимых. Это возможно в случае, если при этом значительно снижается напряжение питания и значительно уменьшается величина сигнала возбуждения, т.е. напряжения, поступающего с предыдущего (предоконечного) каскада. Если же при происшедшем рассогласовании напряжение питания, сигналы возбуждения остаются прежними, генератор может выйти из строя.High-frequency generators are able to operate on a significantly inconsistent load only with significant underutilization of energy capabilities, when the generated power is much less than the nominal, and signal levels are also significantly lower than the maximum allowable. This is possible if the supply voltage is significantly reduced and the magnitude of the excitation signal is significantly reduced, i.e. voltage coming from the previous (pre-terminal) stage. If, after a mismatch occurred, the supply voltage, the excitation signals remain the same, the generator may fail.
Контроль обрыва нагрузки путем подачи в кабель постоянного напряжения одновременно с высокочастотным сигналом и измерении величины протекающего постоянного тока, имеет ограниченное применение и говорит только об одном возможном варианте аварии нагрузки.Monitoring a load break by supplying a DC voltage to the cable simultaneously with a high-frequency signal and measuring the value of the flowing DC current is of limited use and speaks of only one possible variant of a load accident.
Одним из путей снижения подобных вредных последствий является применение адаптивных цепей согласования, предложенных в устройствах (см. авторское свидетельство СССР №1743319 на «Газовый лазер» авторов Липатова Н.И., Минеева А.П., Полушина П.А., Пшеничникова В.И и Самойлова А.Г., оп. БИ №23, 1992 или патент РФ №2056683 на «Газовый лезер» авторов Минеева А.П., Полушина П.А., Самойлова А.Г. и Самойлова С.А., оп. БИ №8, 1996).One of the ways to reduce such harmful consequences is the use of adaptive matching circuits proposed in the devices (see USSR author's certificate No. 1743319 for the "Gas laser" of the authors Lipatova NI, Mineeva AP, Polushina PA, Pshenichnikova V .I and Samoilova A.G., op. BI No. 23, 1992 or RF patent No. 2056683 for the Gas Lazer by authors Mineev A.P., Polushina P.A., Samoilova A.G. and Samoilova S.A. , op. BI No. 8, 1996).
Цепи содержат высокочастотный генератор, направленный ответвитель и блоки подстройки реактивными элементами цепей согласования. При возникновении рассогласования из-за изменений импеданса нагрузки параметры реактивных элементов цепи согласования меняются таким образом, чтобы трансформировать изменившееся значение импеданса нагрузки опять в значение, согласованное с выходным сопротивлением генератора.The circuits contain a high-frequency generator, a directional coupler and tuning blocks with reactive elements of the matching circuits. If a mismatch occurs due to changes in the load impedance, the parameters of the reactive elements of the matching circuit are changed in such a way as to transform the changed value of the load impedance again into a value consistent with the output impedance of the generator.
Однако диапазон подстройки импеданса ограничен возможностями изменений значения емкости варикапов, которые используются в качестве элементов с регулируемыми реактивностями. При больших изменениях импеданса нагрузки подстройка реактивностей регулируемых цепей согласования не даст результата, так как потребует диапазона изменений значений реактивностей, практически не осуществимых. Относительно невелика и максимальная мощность высокочастотного сигнала, с которым могут работать варикапы. А в случае, например, обрыва нагрузки или короткого замыкания применение цепи согласования в принципе неэффективно.However, the impedance adjustment range is limited by the possibilities of changing the capacitance value of varicaps, which are used as elements with adjustable reactances. With large changes in the load impedance, adjusting the reactivities of the controlled matching circuits will not give a result, since it will require a range of changes in the reactivities that are practically not feasible. The maximum power of the high-frequency signal with which varicaps can work is also relatively small. And in the case of, for example, a load break or short circuit, the use of the matching circuit is basically ineffective.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, описанное в книге: Алексеев О.В., Головков, Полевой В.В., Соловьев А.А. «Широкополосные радиопередающие устройства», М.:, Связь, 1978, глава 13. Они содержат оконечный и предоконечный усилитель и предыдущее каскады усиления, источник питания, регулируемый источник питания с измерителем мощности, датчики мощности, датчик отраженной мощности, схему вычитания, пороговые устройства и отключающее устройство.The closest in technical essence to the claimed is the device described in the book: Alekseev OV, Golovkov, Field V.V., Soloviev A.A. “Broadband radio transmitting devices”, Moscow: Communication, 1978, chapter 13. They contain a terminal and pre-terminal amplifier and previous amplification stages, a power source, an adjustable power source with a power meter, power sensors, a reflected power sensor, a subtraction circuit, threshold devices and disconnecting device.
В устройстве измеряется мощность, рассеиваемая в оконечном каскаде, а также при появлении наведенного сигнала от другого передатчика питание оконечного и пред оконечного каскадов отключается.The device measures the power dissipated in the terminal stage, and also when the induced signal from another transmitter appears, the power of the terminal and before the terminal stages is turned off.
Недостатки прототипа заключаются в следующем. При изменениях нагрузки меняется отраженная мощность, а, следовательно, меняется и мощность, потребленная нагрузкой. Однако контроль необходимого в большинстве случаев постоянства мощности, отдаваемой в нагрузку, не производится, что нарушает требования потребителя. Кроме того, в условиях частых резких изменениях импеданса нагрузки (например, в промышленном применении при различных технологических процессах) частые отключения генератора ведут к его быстрому выходу из строя.The disadvantages of the prototype are as follows. When the load changes, the reflected power changes, and, consequently, the power consumed by the load also changes. However, control of the necessary constant power in most cases, given to the load, is not performed, which violates the requirements of the consumer. In addition, under conditions of frequent sharp changes in the load impedance (for example, in industrial applications with various technological processes), frequent generator shutdowns lead to its rapid failure.
Кроме мощности, рассеиваемой на активном элементе, необходим постоянный отдельный контроль величины отраженной мощности, так как ее уровень говорит об отличиях эквивалентной величины и характера сопротивления, на которое работает оконечный усилительный каскад, от номинальной величины активного сопротивления. Эти отличия служат причиной появления перенапряжений и выхода активного элемента усилительного каскада из строя.In addition to the power dissipated by the active element, constant separate monitoring of the magnitude of the reflected power is necessary, since its level indicates the differences between the equivalent value and the nature of the resistance, at which the terminal amplifier stage operates, from the nominal value of the active resistance. These differences cause overvoltages and the failure of the active element of the amplifier stage.
Особенности эксплуатации генератора могут потребовать изменения величины мощности, отдаваемой в нагрузку, например, в соответствии с особенностями технологического процесса или расписанием работы радиопередающего устройства. Прототип не обеспечивает такой возможности одновременно с постоянным соблюдением условия защиты от превышения рассеиваемой мощности и от перенапряжений.Features of the operation of the generator may require a change in the amount of power given to the load, for example, in accordance with the features of the process or the schedule of the radio transmitting device. The prototype does not provide such an opportunity simultaneously with the constant observance of the conditions of protection against excess power dissipation and from overvoltage.
При приближении к опасным значениям параметров нагрузки необходимо снижать напряжение питания оконечного каскада, но одновременно соответствующим образом снижать уровень сигнала возбуждения с предыдущего каскада. Отключение же оконечного каскада при сохранении сигнала возбуждения может также служить причиной выхода из строй активного элемента в оконечном каскаде.When approaching dangerous values of the load parameters, it is necessary to reduce the supply voltage of the terminal stage, but at the same time, to accordingly reduce the level of the excitation signal from the previous stage. Switching off the terminal stage while maintaining the excitation signal can also serve as a reason for the failure of the active element in the terminal stage.
В результате этого применение устройства-прототипа в условиях значительно изменяющейся нагрузки снижает надежность работы и может привести к необратимым повреждениям.As a result, the use of the prototype device under conditions of significantly changing load reduces the reliability and can lead to irreversible damage.
Задачей данной полезной модели является повышение надежности работы высокочастотного генератора при работе на нагрузку изменяющимися параметрами.The objective of this utility model is to increase the reliability of the high-frequency generator when working under load with varying parameters.
Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее оконечный каскад, предоконечный каскад, блок предыдущих каскадов, нагрузку, регулируемый источник питания, измеритель мощности, первый вычитатель, первое и второе пороговые устройства, введены второй и третий вычитатель, сумматор, двунаправленый ответвитель, первый и второй квадратичные детекторы, интегратор и регулируемый источник напряжения, при этом блок предыдущих каскадов через последовательно соединенные предоконечный усилитель, оконечный усилитель и двунаправленный ответвитель соединены с нагрузкой, измерительные выходы двунаправленного ответвителя через первый и второй квадратичные детекторы соединены с первым и вторым входами первого вычитателя, а его выход - со вторыми входами второго вычитателя и интегратора, выход второго квадратичного детектора через первое пороговое устройство подключен к одному из входов сумматора, а выход второго вычитателя через второе пороговое устройство - к другому входу сумматора, выход регулируемого источника напряжения соединен с первым входом интегратора, а его выход - с первым входом третьего вычитателя, выход сумматора соединен со вторым входом третьего вычитателя, а его выход - со входом регулируемого источника питания, выход регулируемого источника питания подключен ко входу питания предоконечного каскада и через измеритель мощности - ко входу питания оконечного каскада, сигнальный выход измерителя мощности соединен с первым входом второго вычитателя.The problem is solved in that in a device containing a terminal stage, a terminal stage, a block of previous stages, a load, an adjustable power supply, a power meter, a first subtractor, a first and second threshold device, a second and third subtractor, an adder, a bidirectional coupler, are introduced and the second quadratic detectors, an integrator and an adjustable voltage source, while the block of the previous stages through series-connected pre-amplifier, terminal amplifier and bi-directional the first coupler is connected to the load, the measuring outputs of the bidirectional coupler through the first and second quadratic detectors are connected to the first and second inputs of the first subtractor, and its output to the second inputs of the second subtractor and integrator, the output of the second quadratic detector through the first threshold device is connected to one of the inputs the adder, and the output of the second subtractor through the second threshold device to another input of the adder, the output of the adjustable voltage source is connected to the first input of the integrator, and e the output is with the first input of the third subtractor, the output of the adder is connected to the second input of the third subtracter, and its output is connected to the input of the regulated power supply, the output of the regulated power supply is connected to the power input of the pre-stage and through the power meter to the power input of the final stage, the signal the output of the power meter is connected to the first input of the second subtractor.
На чертеже представлена структурная схема адаптивного высокочастотного генератора.The drawing shows a structural diagram of an adaptive high-frequency generator.
На чертеже обозначены: блок предыдущих каскадов 1, предоконечный каскад 2, оконечный каскад 3, двунаправленный ответвитель 4, нагрузка 5, первый 6 и второй 7 квадратичные детекторы, первый 8, второй 9 и третий 10 вычитатели, первое 11 и второе 12 пороговые устройства, сумматор 13, регулируемый источник питания 14, измеритель мощности 15, интегратор 16 и регулируемый источник напряжения 17.The drawing shows: the block of the previous stages 1, the terminal stage 2, the terminal stage 3, the bi-directional coupler 4, load 5, the first 6 and second 7 quadratic detectors, the first 8, second 9 and third 10 subtractors, the first 11 and second 12 threshold devices, the adder 13, an adjustable power source 14, a power meter 15, an integrator 16 and an adjustable voltage source 17.
Блоки устройства работают следующим образом.The device blocks work as follows.
Высокочастотный сигнал вырабатывается в блоке предыдущих каскадов 1, далее проходит через предоконечный усилитель 2 и оконечный усилитель 3, где он усиливается до требуемого уровня. Далее он поступает через двунаправленный ответвитель 4 на нагрузку 5. Двунаправленный ответвитель 4 построен на основе полозков или микрополозков, или на дискретных элементах. На одном из его измерительных выходов выделяется определенная доля высокочастотного сигнала, проходящего в прямом направлении от оконечного каскада к нагрузке, а на другом его измерительном выходе выделяется определенная доля высокочастотного сигнала, отраженного от нагрузки и проходящего в обратном направлении к оконечному каскаду. Оба сигнала подаются, соответственно, на первый 6 и второй 7 квадратичные детекторы. На их выходах вырабатываются напряжения, пропорциональные мощности, соответственно, прямого и отраженного сигналов.A high-frequency signal is generated in the block of the previous stages 1, then passes through the pre-terminal amplifier 2 and the terminal amplifier 3, where it is amplified to the required level. Then it enters through the bidirectional coupler 4 to the load 5. The bidirectional coupler 4 is built on the basis of skids or micro skids, or on discrete elements. At one of its measuring outputs, a certain fraction of the high-frequency signal is transmitted that is transmitted in the forward direction from the terminal stage to the load, and on the other of its measuring output, a certain fraction of the high-frequency signal is reflected which is reflected from the load and is transmitted in the opposite direction to the terminal stage. Both signals are supplied, respectively, to the first 6 and second 7 quadratic detectors. At their outputs, voltages proportional to the power of the direct and reflected signals, respectively, are generated.
Эти сигналы подаются на первый и второй входы первого вычитателя 8, где вырабатывается сигнал, равный разности напряжений его первого и второго входов. Этот сигнал поступает на второй вход интегратора 16. На первый вход интегратора 16 поступает напряжение с регулируемого источника напряжения 17. Регулируемый источник напряжения 17 служит для регулировки уровня высокочастотного сигнала, вырабатываемого оконечным каскадом 3. Требуемая регулировка осуществляется либо оператором, либо автоматически в соответствии с программой работы оконечного каскада (изменением уровня мощности сигнала, вырабатываемого оконечным каскадом, по заданному временному графику).These signals are fed to the first and second inputs of the first subtractor 8, where a signal is generated that is equal to the voltage difference of its first and second inputs. This signal is supplied to the second input of the integrator 16. The voltage from the regulated voltage source 17 is supplied to the first input of the integrator 16. The adjustable voltage source 17 is used to adjust the level of the high-frequency signal generated by the terminal stage 3. The required adjustment is carried out either by the operator or automatically in accordance with the program the operation of the terminal stage (by changing the power level of the signal generated by the terminal stage, according to a given time schedule).
Интегратор 16 вырабатывает напряжение, пропорциональное интегралу по времени от разности напряжений на первом и на втором входе и может быть реализован, например, с помощью микросхемы операционного усилителя с противофазными входами.The integrator 16 generates a voltage proportional to the time integral of the voltage difference at the first and second input and can be implemented, for example, using an operational amplifier chip with antiphase inputs.
Выходное напряжение с интегратора подается на первый вход третьего вычитателя 10, на второй вход которого поступает выходное напряжение с сумматора 13. В третьем вычитателе 10 образуется разность напряжений с его первого и второго входов соответственно. Выходное напряжение третьего вычитателя 19 подается на вход регулируемого источника питания 14. Этот блок служит источником питания для оконечного 3 и предоконечного 4 каскадов. Уровень напряжения, вырабатываемого им для питания этих каскадов регулируется в соответствии с управляющим сигналом на его входе, с возрастанием этого сигнала уровень вырабатываемого питающего напряжения увеличивается, с уменьшением управляющего сигнала уровень питающего напряжения снижается.The output voltage from the integrator is fed to the first input of the third subtractor 10, the second input of which receives the output voltage from the adder 13. In the third subtractor 10, a voltage difference is generated from its first and second inputs, respectively. The output voltage of the third subtractor 19 is supplied to the input of an adjustable power source 14. This unit serves as a power source for the terminal 3 and pre-terminal 4 stages. The voltage level generated by him to power these stages is regulated in accordance with the control signal at its input, with an increase in this signal, the level of the generated voltage increases, with a decrease in the control signal, the voltage level decreases.
Питание от регулируемого источника питания 14 поступает на предоконечный каскад 2 непосредственно, а на оконечный каскад 3 - через измеритель мощности 15. Измеритель мощности 15 измеряет уровень мощности, потребляемой оконечным каскадом 3 от регулируемого источника питания 14. Его выходной сигнал, пропорциональный измеренному уровню мощности, поступает на первый вход второго вычитателя 9. На его второй вход поступает выходной сигнал с первого вычитателя 8. Во втором вычитателе 9 вырабатывается сигнал, равный разности входных сигналов с его первого и второго входов.The power supply from the regulated power supply 14 is supplied directly to the terminal stage 2, and to the terminal stage 3 through the power meter 15. The power meter 15 measures the level of power consumed by the terminal stage 3 from the regulated power source 14. Its output signal is proportional to the measured power level, arrives at the first input of the second subtractor 9. An output signal from the first subtracter 8 is received at its second input. In the second subtractor 9, a signal is generated that is equal to the difference of the input signals from its trans second and second inputs.
Первое 11 и второе 12 пороговые устройства работают следующим образом. Пока входное напряжение на входе любого из них не достигнет определенной пороговой величины (у каждого устройства своей), напряжения на их выходах равны нулю. Если соответствующая пороговая величина превышена, то на выходе соответствующего порогового устройства вырабатывается напряжение, пропорциональное разности входного и порогового напряжений этого порогового устройства. Коэффициенты пропорциональности различны в разных пороговых устройствах.The first 11 and second 12 threshold devices operate as follows. Until the input voltage at the input of any of them reaches a certain threshold value (each device has its own), the voltages at their outputs are zero. If the corresponding threshold value is exceeded, then the output of the corresponding threshold device produces a voltage proportional to the difference between the input and threshold voltages of this threshold device. The proportionality coefficients are different in different threshold devices.
Выходные сигналы обоих пороговых устройств складываются в сумматоре 13, выходной сигнал которого равен их сумме.The output signals of both threshold devices are added to the adder 13, the output signal of which is equal to their sum.
Принцип работы заявляемого устройства заключается в следующем.The principle of operation of the claimed device is as follows.
На одном из измерительных выходов двунаправленного ответвителя 4 вырабатывается сигнал, пропорциональный уровню прямого сигнала, проходящей от оконечного каскада 3 в нагрузку 5. В отсутствии аварийных ситуаций в нормальном режиме работы уровень высокочастотного сигнала, отраженного от нагрузки, невелик. Также невелик и уровень высокочастотного сигнала на другом измерительном выходе направленного ответвителя, пропорциональный отраженному сигналу. В соответствии с уровнями этих сигналов первый 6 и второй 7 квадратичные детекторы вырабатывают напряжения, пропорциональные величинам проходящей и отраженной мощности, соответственно, РПР и РОТР.At one of the measuring outputs of the bidirectional coupler 4, a signal is generated that is proportional to the level of the direct signal passing from the terminal stage 3 to load 5. In the absence of emergency situations in normal operation, the level of the high-frequency signal reflected from the load is small. The level of the high-frequency signal at the other measuring output of the directional coupler is also small, proportional to the reflected signal. In accordance with the levels of these signals, the first 6 and second 7 quadratic detectors generate voltages proportional to the values of the transmitted and reflected power, respectively, P PR and P OTR .
В первом вычитателе определяется разность этих напряжений и подается на интегратор 16. На другой вход интегратора подается напряжение с выхода регулируемого источника напряжения, соответствующее требуемой в данный момент мощности РН в нагрузке 5.In the first subtractor, the difference of these voltages is determined and fed to the integrator 16. The voltage from the output of the regulated voltage source corresponding to the currently required power P N in load 5 is supplied to the other input of the integrator.
Напряжение UИ на выходе интегратора 16 пропорционально с соответствующим коэффициентом kИ пропорциональности величине разности сигналов на его входах, т.е. разности уровня требуемой в нагрузке мощности PН и в реальности выделяющейся в нагрузке мощности, равной РПР-РОТР,The voltage U AND at the output of the integrator 16 is proportional to the corresponding coefficient k AND proportional to the value of the difference of the signals at its inputs, i.e. the difference in the level of the power required in the load P N and in reality the power released in the load equal to P PR -P OTR ,
Если уровень выделяющейся в нагрузке мощности РПР-РОТР равен требуемому РН, то разность этих уровней равна нулю и напряжение UИ на выходе интегратора 16 не изменяется и сохраняет достигнутую ранее постоянную величину. Если величина требуемой в нагрузке мощности РН больше, чем мощность PПР-PОТР отдаваемая генератором, то знак этой разности положителен, в результате чего величина напряжения UИ на выходе интегратора начинает возрастать. Если же величина мощности высокочастотного сигнала, отдаваемого в нагрузку, превышает требуемый уровень, то напряжение UИ на выходе интегратора 16 начинает уменьшаться.If the level of the power released in the load P PR -P OTR is equal to the required P N , then the difference between these levels is zero and the voltage U AND at the output of the integrator 16 does not change and maintains the previously achieved constant value. If the value of the power P N required in the load is greater than the power P PR -P OTP given by the generator, then the sign of this difference is positive, as a result of which the voltage value U And at the output of the integrator begins to increase. If the magnitude of the power of the high-frequency signal delivered to the load exceeds the required level, then the voltage U AND at the output of the integrator 16 begins to decrease.
При отсутствии аварийных ситуаций сигналы на входах пороговых устройств 11 и 12 не превышают соответствующих пороговых уровней и выходные напряжения этих пороговых устройств равны нулю. Выходное напряжение сумматора также равно нулю, поэтому при прохождении третьего вычитателя 10 сигнал интегратора не изменяется и подается на вход регулируемого источника питания 14 для управления его уровнем. При этом, если текущая мощность высокочастотного сигнала в нагрузке недостаточна, то уровень выходного напряжения интегратор 16 возрастает, при этом возрастает и уровень напряжения питания, вырабатываемого регулируемым источником питания 14. В результате возрастает мощность, вырабатываемая генератором, пока не будет достигнут в нагрузке необходимый ее уровень.In the absence of emergency situations, the signals at the inputs of the threshold devices 11 and 12 do not exceed the corresponding threshold levels and the output voltages of these threshold devices are zero. The output voltage of the adder is also equal to zero, so when passing the third subtractor 10, the integrator signal does not change and is fed to the input of an adjustable power source 14 to control its level. Moreover, if the current power of the high-frequency signal in the load is insufficient, then the output voltage of the integrator 16 increases, while the level of the supply voltage generated by the regulated power source 14 also increases. As a result, the power generated by the generator increases until the required voltage is reached in the load level.
Если текущий уровень мощности в нагрузке превышает необходимый, то напряжение интегратора снижается, соответственно снижаются уровни питающего напряжения и вырабатываемой генератором мощности. В случае, если уровень выделяющейся мощности соответствуем требуемому, перестройка выходного напряжения интегратора прекращается, и прекращается и изменение мощности генератора.If the current power level in the load exceeds the necessary, then the integrator voltage decreases, respectively, the levels of the supply voltage and the power generated by the generator decrease. If the level of allocated power corresponds to the required, the adjustment of the output voltage of the integrator is stopped, and the change in the generator power is also stopped.
Если оператор, управляющий работой генератора, изменяет в требуемом направлении величину напряжения регулируемого источника напряжения 17, то соответствующим образом изменится и уровень мощности, выделяющейся в нагрузке. Регулировка мощности может также производиться автоматически в соответствии с определенной программой, изменяющей уровень напряжения в регулируемом источнике напряжения 17.If the operator controlling the operation of the generator changes in the required direction the voltage value of the regulated voltage source 17, then the level of power released in the load will change accordingly. Power adjustment can also be done automatically in accordance with a certain program that changes the voltage level in the regulated voltage source 17.
Регулировка вырабатываемой мощности с использованием интегратора позволяет обеспечить требуемую точность подстройки. Как при включении генератора в начале работы, так и при переходе на разные уровни вырабатываемой мощности необходима определенная плавность регулировки. Она обеспечивается выбором соответствующего значения постоянной времени интегратора 16. Для обеспечения лучших энергетических режимов одновременно с изменением напряжения питания оконечного каскада 3 изменяется и питание предоконечного каскада 2, что вызывает изменение уровня сигнала возбуждения для оконечного каскада.Adjustment of the generated power using the integrator allows you to provide the required precision tuning. Both when the generator is turned on at the beginning of operation, and when switching to different levels of generated power, a certain smoothness of adjustment is necessary. It is provided by choosing the appropriate value of the time constant of the integrator 16. To ensure better energy conditions, simultaneously with the change in the supply voltage of the terminal stage 3, the power of the terminal block 2 also changes, which causes a change in the level of the excitation signal for the terminal stage.
Если уровень мощности, выделяющейся на активном элементе оконечного каскада 3, превышает определенную величину, то это может привести к перегреву и выходу из строя активного элемента. Для предотвращения этого осуществляется непрерывный контроль уровня мощности, выделяющейся на активном элементе. Для этого с помощью измерителя мощности 15 измеряется мощность P0 регулируемого источника питания 14, подводимая к оконечному каскаду 3. Далее во втором вычитателе 9 определяется разность PК=P0-(PПР-PОТР) между этой мощностью и мощностью, поглощаемой в нагрузке. Эта разность определит текущую мощность, которая выделяется на активном элементе. Если PК превысит допустимую величину, которая задается пороговым уровнем второго порогового устройства 12, то на выходе этого порогового устройства появляется напряжение, пропорциональное величине этого превышения. Оно проходит сумматор 13 и поступает на второй вход третьего вычитателя 10.If the level of power released on the active element of the terminal stage 3 exceeds a certain value, then this can lead to overheating and failure of the active element. To prevent this, continuous monitoring of the power level released on the active element is carried out. For this, with the help of a power meter 15, the power P 0 of the regulated power supply 14 is measured, supplied to the terminal stage 3. Then, in the second subtractor 9, the difference P K = P 0 - (P CR -P OTR ) between this power and the power absorbed in load. This difference will determine the current power that is released on the active element. If P K exceeds the permissible value that is set by the threshold level of the second threshold device 12, then a voltage proportional to the value of this excess appears at the output of this threshold device. It passes the adder 13 and enters the second input of the third subtractor 10.
Коэффициент передачи второго порогового устройства 12 существенно выше, чем коэффициент передачи интегратора 16, поэтому уровень напряжения на выходе третьего вычитателя 10 существенно снижается независимо от текущего уровня выходного напряжения интегратора. При этом одновременно снижается напряжение питания и вырабатываемая оконечным каскадом мощность, предохраняя его активный элемент от перегрева. Коэффициент передачи порогового устройств выбирается таким образом, чтобы даже при максимальном уровне выходного сигнала интегратора при появлении опасности перегрева происходило резкое снижение вырабатываемой мощности до безопасного уровня. Поскольку сигнал о подобной опасной ситуации подается после интегратора, то плавность регулировки уровня, обеспечиваемая интегратором, не влияет на реагирование на опасную ситуацию, которая происходит с большой скоростью.The transmission coefficient of the second threshold device 12 is significantly higher than the transmission coefficient of the integrator 16, therefore, the voltage level at the output of the third subtractor 10 is significantly reduced regardless of the current level of the output voltage of the integrator. At the same time, the supply voltage and the power generated by the terminal cascade are simultaneously reduced, protecting its active element from overheating. The transmission coefficient of the threshold devices is selected so that even at the maximum level of the output signal of the integrator, when there is a danger of overheating, a sharp decrease in the generated power to a safe level occurs. Since a signal about such a dangerous situation is given after the integrator, the smoothness of the level adjustment provided by the integrator does not affect the response to a dangerous situation that occurs at a high speed.
Другая возможность аварийной ситуации возможна, когда величина нагрузки сильно отличается от номинальной. При этом из-за рассогласования возникает большой коэффициент отражения и уровень отраженной мощности значителен. От нагрузки в сторону оконечного каскада распространяется значительная отраженная волна. На выходе оконечного каскада в результате ее сложения с прямой волной взаимные амплитудно-фазовые соотношения могут значительно изменить параметры эффективной нагрузки, на которую нагружен активный элемент (т.е. импеданс нагрузки 5 может в результате трансформации вдоль линии передачи значительно изменить свою величину и характер). Это может привести к появлению значительных перенапряжений или больших токов, также превышающих предельные величины в вызывающие повреждения активного элемента. Поэтому в случае появления отраженной мощности значительной величины величина питания оконечного каскада также снижается. Снижается величина питания и предоконечного каскада, чтобы уменьшить сигнал возбуждения оконечного каскада.Another possibility of an emergency is possible when the load value is very different from the nominal. In this case, due to a mismatch, a large reflection coefficient arises and the level of reflected power is significant. A significant reflected wave propagates from the load towards the terminal cascade. At the output of the terminal stage, as a result of its addition to the direct wave, the mutual amplitude-phase relations can significantly change the parameters of the effective load on which the active element is loaded (i.e., the load impedance 5 can significantly change its size and character as a result of transformation along the transmission line) . This can lead to the appearance of significant overvoltages or large currents, also exceeding the limiting values in causing damage to the active element. Therefore, in the case of the occurrence of reflected power of a significant magnitude, the power supply of the terminal stage also decreases. The amount of power and the pre-terminal stage is reduced in order to reduce the excitation signal of the terminal stage.
Для этого выходной сигнал второго квадратичного детектора, пропорциональный отраженной мощности, подается на первой пороговое устройство 11. Если его уровень превышает пороговую величину, то на выходе этого порогового устройства появляется сигнал, пропорциональный разности входного и порогового уровней. Этот сигнал проходит через сумматор 13 и подается на второй вход третьего вычитателя 10. Далее он, как и в случае возникновения перегрева, снижает напряжение питания и уровень выходной мощности оконечного каскада. Таким образом, не допускается работа оконечного каскада на большой мощности на несогласованную нагрузку.For this, the output signal of the second quadratic detector, proportional to the reflected power, is supplied to the first threshold device 11. If its level exceeds a threshold value, then a signal proportional to the difference between the input and threshold levels appears at the output of this threshold device. This signal passes through the adder 13 and is supplied to the second input of the third subtractor 10. Then it, as in the case of overheating, reduces the supply voltage and the output power level of the terminal stage. Thus, the terminal stage is not allowed to operate at high power for an inconsistent load.
Сигналы, вырабатываемые пороговыми устройствами 11 и 12 при обоих видах аварий, складываются в сумматоре 13 и вызывают снижение выходной мощности оконечного каскада, как при раздельном, так и при одновременном действии.The signals generated by the threshold devices 11 and 12 for both types of accidents are added to the adder 13 and cause a decrease in the output power of the terminal stage, both in case of separate and simultaneous operation.
Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет обеспечивать требуемую величину мощности высокочастотного сигнала, отдаваемого в нагрузку даже при определенных допустимых отклонениях значения импеданса нагрузки от номинальной величины. Значение отдаваемой мощности плавно регулируется в широких пределах. При значительном отклонении импеданса нагрузки от номинальной величины (вплоть до обрыва или короткого замыкания нагрузки) оконечный каскад защищается снижением напряжения питания и амплитуды сигнала возбуждения. Также активный элемент оконечного каскада защищается от возможного перегрева.Thus, the use of the proposed device allows you to provide the required value of the power of the high-frequency signal delivered to the load even with certain permissible deviations of the load impedance from the nominal value. The value of the power output is continuously adjustable over a wide range. With a significant deviation of the load impedance from the nominal value (up to a break or short circuit of the load), the end stage is protected by a decrease in the supply voltage and the amplitude of the excitation signal. Also, the active element of the terminal stage is protected from possible overheating.
В результате уменьшается возможность аварий и повышается надежность работы адаптивного высокочастотного генератора в условиях изменяющейся нагрузки.As a result, the possibility of accidents is reduced and the reliability of the adaptive high-frequency generator in a changing load is increased.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010105274/22U RU95199U1 (en) | 2010-02-15 | 2010-02-15 | ADAPTIVE HIGH FREQUENCY GENERATOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010105274/22U RU95199U1 (en) | 2010-02-15 | 2010-02-15 | ADAPTIVE HIGH FREQUENCY GENERATOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95199U1 true RU95199U1 (en) | 2010-06-10 |
Family
ID=42682119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010105274/22U RU95199U1 (en) | 2010-02-15 | 2010-02-15 | ADAPTIVE HIGH FREQUENCY GENERATOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU95199U1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747564C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-05-07 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Interference-free transmission system with analog selector unit and automatic matching device with continuous impedance trimming |
| RU2747575C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-05-11 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Interference-resistant transmission system with digital selection unit and automatic matching device on discrete elements |
| RU2748322C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-05-24 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Interference-free transmission system with a digital selection unit and an automatic matching device with continuous impedance adjustment |
| RU2750336C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-06-28 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Interference-free transmission system with analog selection unit and automatic matching device on discrete elements |
-
2010
- 2010-02-15 RU RU2010105274/22U patent/RU95199U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747564C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-05-07 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Interference-free transmission system with analog selector unit and automatic matching device with continuous impedance trimming |
| RU2747575C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-05-11 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Interference-resistant transmission system with digital selection unit and automatic matching device on discrete elements |
| RU2748322C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-05-24 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Interference-free transmission system with a digital selection unit and an automatic matching device with continuous impedance adjustment |
| RU2750336C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-06-28 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Interference-free transmission system with analog selection unit and automatic matching device on discrete elements |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU95199U1 (en) | ADAPTIVE HIGH FREQUENCY GENERATOR | |
| EP1248363B1 (en) | Controller for RF power generator with reduced cable length sensitivity | |
| KR102036936B1 (en) | Method and apparatus for protecting passive components connected to a radio-frequency generator | |
| EP3309962B1 (en) | Impedance matching device | |
| KR20200097634A (en) | Generator systems and controllers | |
| CN104953570A (en) | Fault current limiter | |
| CN205788002U (en) | A kind of power supply supply lines voltage-drop compensation circuit | |
| EP3695434B1 (en) | Method and apparatus for changing the apparent source impedance of a generator | |
| PH12017501180A1 (en) | Fast response active reactive power (kvar) compensator | |
| RU98300U1 (en) | POWER AMPLIFIER PROTECTION DEVICE | |
| JP2011217482A (en) | High-frequency power supply device | |
| JP2008243670A (en) | High-frequency power supply | |
| RU2517300C2 (en) | Method for control of static converter in alternating-current generation system in short-circuit conditions | |
| JP6010453B2 (en) | Two-wire field device | |
| CN103729008A (en) | Wide-current-range alternating-current and constant-current source compensation type control strategy | |
| KR101024222B1 (en) | An active-type radio frequency power limiter | |
| JP6915312B2 (en) | Wireless communication device | |
| RU2298488C1 (en) | Device to reduce electromagnetic effect onto communication lines | |
| CN204669221U (en) | A kind of DC-DC Switching Power Supply | |
| JP6148090B2 (en) | High frequency power supply | |
| JP2004320860A (en) | Reactive power compensator | |
| TW201810935A (en) | Circuits and operating methods thereof for monitoring and protecting a device | |
| US9479057B2 (en) | Circuit arrangement for supplying an output current to a load | |
| CN102714411A (en) | Method of initiating the load shedding within an electrical power system | |
| Walpita et al. | RF Power Amplifier Control System with Dynamic Load Conditions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20140216 |