ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ПЕРЕДАТЧИК
DOUBLE-CHANNEL TRANSMITTER

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопередающим устройствам, и может быть использовано в системах с активным ответом и в радиолокации для создания мощных импульсных малогабаритных передающих устройств, работающих на двух разнесенных по частоте высокочастотных каналах.
Из уровня техники известен передатчик СВЧ (патент RU №2208909, опубликован 2003.07.20, МПК Н04В 1/00, Н05К 7/20). Передатчик СВЧ содержит задающий генератор, развязывающий прибор, p-i-n аттенюатор, развязывающий прибор, усилитель СВЧ, нагрузку, источник тока, дискриминатор, источник питания и модулятор, систему охлаждения с замкнутым жидкостным контуром. Данный передатчик СВЧ позволяет повысить эффективность работы за счет улучшения отвода тепла от блоков передатчика и улучшение массогабаритных характеристик, но не решает задачу обслуживания двух разнесенных частотных каналов одним передатчиком.
Известен передатчик СВЧ (патент RU №2187880, опубликован 2002.08.20, МПК Н03 В 9/06). В состав передатчика СВЧ между вторым выходом задающего генератора и управляющим входом p-i-n аттенюатора включены частотный дискриминатор и управляемый от дискриминатора источник тока. Источник тока обеспечивает стабилизацию постоянного тока через p-i-n аттенюатор и, как следствие, стабилизирует входную мощность и снижает уровень шумов усилителя СВЧ. Управление источником тока осуществляется от дискриминатора, который формирует частотно-зависимое напряжение управления током p-i-n аттенюатора. Управление оптимальной входной мощностью происходит автоматически и с достаточным быстродействием. К недостаткам данного передатчика СВЧ можно отнести то, что при получении оптимальной выходной мощности в диапазоне частот и снижении уровня амплитудных и фазовых шумов не удается обеспечить улучшение массогабаритных характеристик передатчика.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является высокостабильный импульсный СВЧ-передатчик (патент RU №2212090, опубликован 2003.09.10, МПК Н03В 5/18, Н03В 7/14), который и выбран в качестве прототипа. Высокостабильный импульсный СВЧ-передатчик содержит модулятор на первом СВЧ-транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, собственно автогенератор на втором СВЧ-транзисторе, включенном по схеме с общей базой, первый и второй источники питания модулятора и автогенератора соответственно, диэлектрический резонатор, включенный в цепь обратной связи автогенератора, причем модулятор содержит в цепи коллектора два резистора, средняя точка которых через конденсатор и четвертьволновый дроссель соединена с эмиттером второго СВЧ-транзистора, база первого транзистора является входом СВЧ-передатчика, а коллектор второго транзистора - его выходом, автогенератор содержит первый и второй четвертьволновые микрополосковые дроссели, включенные последовательно в цепи эмиттера и коллектора соответственно, третий и четвертый - менее чем четвертьволновые отрезки микрополосковой линии, выполняющие функции емкости и индуктивности соответственно; эмиттерный и коллекторный отрезки микрополосковой линии для задания рабочей частоты, величины и фазы обратной связи и диэлектрический резонатор, включенный между этими отрезками, первый и второй источники питания, заблокированные первым и вторым блокировочными конденсаторами соответственно, выход автогенератора через разделительный конденсатор соединен с нагрузкой.
Недостатком данного СВЧ-передатчика является то, что он не обеспечивает работу в двух частотных каналах с автоматическим контролем его исправности и улучшение массогабаритных характеристик.
Технический результат предлагаемого технического решения направлен на обеспечение работы двухканального передатчика (ДП) с большой выходной импульсной мощностью в двух разнесенных по частоте высокочастотных каналах с автоматическим контролем его исправности как на Земле, так и на борту летательного аппарата, а также улучшение массогабаритных характеристик.
Указанный технический результат достигается тем, что ДП состоит из двух разнесенных по частоте каналов. Причем первый канал содержит первый импульсный модулятор, автогенератор. При этом он дополнительно включает первый вентиль, первый усилитель мощности, третий импульсный модулятор, первый направленный ответвитель мощности, шестой усилитель мощности, первое устройство контроля мощности, седьмой усилитель мощности, второе устройство контроля, первую схему сложения мощностей, первый циркулятор, первый фильтр, первый антенный переключатель, шестое устройство контроля мощности.
Второй канал содержит второй импульсный модулятор, второй вентиль, второй усилитель мощности, четвертый импульсный модулятор, третий вентиль, третий усилитель мощности, второй направленный ответвитель мощности, восьмой усилитель мощности, третье устройство контроля мощности, четвертый усилитель мощности, четвертое устройство контроля мощности, пятый усилитель мощности, пятое устройство контроля мощности, вторую схему сложения мощностей, второй фильтр, второй циркулятор, второй антенный переключатель, седьмое устройство контроля мощности, восьмое устройство контроля мощности, девятый усилитель мощности, третий циркулятор, десятый усилитель мощности.
В двухканальный передатчик также включены первый накопитель энергии, второй накопитель энергии, терморегулятор, схема формирования сигнала исправности, схема управления, контакт разъема входного управляющего сигнала первого канала, контакт разъема входного модулирующего сигнала первого и второго каналов, контакт разъема для подачи входного напряжения питания на первый накопитель энергии, контакт разъема для подачи входного напряжения питания на второй накопитель энергии, контакт разъема входного управляющего сигнала второго канала, контакт разъема второго входного управляющего сигнала схемы управления, контакт разъема первого входного управляющего сигнала схемы управления, разъем входного опорного сигнала второго канала, разъем выходного сигнала в режиме «Прием» первого канала, разъем выходного сигнала в режиме «Передача» и входного сигнала в режиме «Прием» первого канала, контакт разъема выходного сигнала исправности, разъем выходного сигнала в режиме «Прием» с первой антенны второго канала, разъем выходного сигнала в режиме «Прием» со второй антенны второго канала, разъем выходного сигнала в режиме «Передача» на первую антенну и входного сигнала в режиме «Прием» с первой антенны второго канала, разъем выходного сигнала в режиме «Передача» на вторую антенну и входного сигнала в режиме «Прием» со второй антенны второго канала.
Причем первый вход первого канала соединен с контактом разъема входного управляющего сигнала первого канала, второй вход первого канала соединен с контактом разъема входного модулирующего сигнала первого и второго каналов и с восьмым входом второго канала, третий вход первого канала соединен с первым выходом первого накопителя энергии и с седьмым входом второго канала, четвертый вход первого канала соединен с первым выходом второго накопителя энергии, с девятым входом второго канала и с десятым входом второго канала, пятый вход первого канала соединен с третьим выходом схемы управления, шестой вход-выход первого канала соединен с разъемом выходного сигнала в режиме «Передача» и входного сигнала в режиме «Прием» первого канала. Первый выход первого канала соединен с третьим входом схемы формирования сигнала исправности, второй выход первого канала соединен со вторым входом схемы формирования сигнала исправности, третий выход первого канала соединен с первым входом схемы формирования сигнала исправности, четвертый выход первого канала соединен с разъемом выходного сигнала в режиме «Прием» первого канала.
Первый вход второго канала соединен с контактом разъема входного управляющего сигнала второго канала, второй вход второго канала соединен с разъемом опорного сигнала второго канала, пятый вход второго канала соединен со вторым выходом схемы управления, шестой вход второго канала соединен с первым выходом схемы управления, третий вход-выход второго канала соединен с разъемом выходного сигнала в режиме «Передача» на первую антенну и входного сигнала в режиме «Прием» с первой антенны второго канала, четвертый вход-выход второго канала соединен с разъемом выходного сигнала в режиме «Передача» на вторую антенну и входного сигнала в режиме «Прием» со второй антенны второго канала.
Первый выход второго канала соединен с четвертым входом схемы формирования сигнала исправности, второй выход второго канала соединен с пятым входом схемы формирования сигнала исправности, третий выход второго канала соединен с шестым входом схемы формирования сигнала исправности, четвертый выход второго канала соединен с седьмым входом схемы формирования сигнала исправности, пятый выход второго канала соединен с восьмым входом схемы формирования сигнала исправности, шестой выход второго канала соединен с разъемом выходного сигнала в режиме «Прием» с первой антенны второго канала и с первым выходом второго антенного переключателя, седьмой выход второго канала соединен с разъемом выходного сигнала в режиме «Прием» со второй антенны второго канала и вторым выходом второго антенного переключателя.
Первый вход схемы управления соединен с контактом разъема второго управляющего сигнала схемы управления, второй вход схемы управления соединен с контактом разъема первого управляющего сигнала схемы управления, четвертый выход схемы управления соединен с девятым входом схемы формирования сигнала исправности, первый вход второго накопителя энергии соединен с контактом разъема для подачи входного напряжения питания на второй накопитель энергии, второй вход второго накопителя энергии соединен с выходом терморегулятора и со вторым входом первого накопителя энергии. Второй выход второго накопителя энергии соединен со входом терморегулятора и со вторым выходом первого накопителя энергии. Первый вход первого накопителя энергии соединен с контактом разъема для подачи входного напряжения питания на первый накопитель энергии, выход схемы формирования сигнала исправности соединен с контактом разъема выходного сигнала исправности.
В первом канале первый вход первого импульсного модулятора соединен с первым входом первого канала, второй вход первого импульсного модулятора соединен с третьим входом первого канала, выход первого импульсного модулятора соединен с входом автогенератора. Выход автогенератора соединен с входом первого вентиля, выход первого вентиля соединен с первым входом первого усилителя мощности, второй вход первого усилителя мощности соединен с выходом третьего импульсного модулятора. Выход первого усилителя мощности соединен со входом первого направленного ответвителя мощности, первый выход первого направленного ответвителя мощности соединен с первым входом шестого усилителя мощности, второй выход первого направленного ответвителя мощности соединен с первым входом седьмого усилителя мощности. Второй вход первого канала соединен с первым входом третьего импульсного модулятора. Четвертый вход первого канала соединен со вторым входом третьего импульсного модулятора, со вторым входом шестого усилителя мощности и со вторым входом седьмого усилителя мощности. Первый выход шестого усилителя мощности соединен с первым входом первой схемы сложения мощностей. Первый выход седьмого усилителя мощности соединен со вторым входом первой схемы сложения мощностей, выход первой схемы сложения мощностей соединен с входом первого циркулятора. Выход первого циркулятора соединен с входом первого фильтра. Выход первого фильтра соединен с первым входом первого антенного переключателя, второй вход-выход первого антенного переключателя соединен с шестым входом-выходом первого канала и с входом шестого устройства контроля мощности, третий вход первого антенного переключателя соединен с пятым входом первого канала. Первый выход первого антенного переключателя соединен с четвертым выходом первого канала. Второй выход шестого усилителя мощности соединен с входом первого устройства контроля мощности. Выход первого устройства контроля мощности соединен со вторым выходом первого канала. Второй выход седьмого усилителя мощности соединен с входом второго устройства контроля мощности, выход второго устройства контроля мощности соединен с первым выходом первого канала, выход шестого устройства контроля мощности соединен с третьим выходом первого канала.
Во втором канале первый вход второго канала соединен со вторым входом второго импульсного модулятора, второй вход второго канала соединен со вторым входом десятого усилителя мощности, пятый вход второго канала соединен со вторым входом второго антенного переключателя, шестой вход второго канала соединен с пятым входом второго антенного переключателя, седьмой вход второго канала соединен с первым входом второго импульсного модулятора, восьмой вход второго канала соединен с первым входом четвертого импульсного модулятора, девятый вход второго канала соединен со вторым входом четвертого импульсного модулятора, десятый вход второго канала соединен с первым входом восьмого усилителя мощности, с первым входом четвертого усилителя мощности и с первым входом пятого усилителя мощности. Третий вход-выход второго канала соединен с третьим входом второго антенного переключателя и с входом восьмого устройства контроля мощности. Четвертый вход-выход второго канала соединен с четвертым входом второго антенного переключателя и с входом седьмого устройства контроля мощности.
Первый выход второго канала соединен с выходом третьего устройства контроля мощности, второй выход второго канала соединен с выходом четвертого устройства контроля мощности, третий выход второго канала соединен с выходом пятого устройства контроля мощности, четвертый выход второго канала соединен с выходом восьмого устройства контроля мощности. Пятый выход второго канала соединен с выходом седьмого устройства контроля мощности.
Во втором канале выход второго импульсного модулятора соединен с первым входом десятого усилителя мощности и с первым входом девятого усилителя мощности. Выход десятого усилителя мощности соединен с входом третьего циркулятора, выход третьего циркулятора соединен со вторым входом девятого усилителя мощности, выход девятого усилителя мощности соединен с входом второго вентиля, выход второго вентиля соединен с первым входом второго усилителя мощности. Второй вход второго усилителя мощности соединен с выходом четвертого импульсного модулятора и со вторым входом третьего усилителя мощности, выход второго усилителя мощности соединен с входом третьего вентиля, выход третьего вентиля соединен с первым входом третьего усилителя мощности, выход третьего усилителя мощности соединен с входом второго направленного ответвителя мощности. Первый выход второго направленного ответвителя мощности соединен со вторым входом восьмого усилителя мощности, второй выход второго направленного ответвителя мощности соединен со вторым входом четвертого усилителя мощности, третий выход второго направленного ответвителя мощности соединен со вторым входом пятого усилителя мощности. Первый выход восьмого усилителя мощности соединен с первым входом второй схемы сложения мощностей, первый выход четвертого усилителя мощности соединен со вторым входом второй схемы сложения мощностей, первый выход пятого усилителя мощности соединен с третьим входом второй схемы сложения мощностей. Второй выход восьмого усилителя мощности соединен со входом третьего устройства контроля мощности, второй выход четвертого усилителя мощности соединен со входом четвертого устройства контроля мощности. Второй выход пятого усилителя мощности соединен со входом пятого устройства контроля мощности, выход второй схемы сложения мощностей соединен с входом второго циркулятора, выход второго циркулятора соединен со входом второго фильтра, выход второго фильтра соединен с первым входом второго антенного переключателя.
На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого двухканального передатчика, которая содержит два разнесенных по частоте канала.
В первый канал входят первый импульсный модулятор 1, автогенератор 2, первый вентиль 3, первый усилитель мощности 4, третий импульсный модулятор 5, первый направленный ответвитель мощности 6, шестой усилитель мощности 7, первое устройство контроля мощности 8, седьмой усилитель мощности 9, второе устройство контроля 10, первая схема сложения мощностей 11, первый циркулятор 12, первый фильтр 13, первый антенный переключатель 14, шестое устройство контроля мощности 15.
Второй канал содержит второй импульсный модулятор 21, второй вентиль 24, второй усилитель мощности 25, четвертый импульсный модулятор 22, третий вентиль 26, третий усилитель мощности 27, второй направленный ответвитель мощности 28, восьмой усилитель мощности 29, третье устройство контроля мощности 30, четвертый усилитель мощности 31, четвертое устройство контроля мощности 32, пятый усилитель мощности 33, пятое устройство контроля мощности 34, вторую схему сложения мощностей 38, второй фильтр 39, второй циркулятор 40, второй антенный переключатель 41, седьмое устройство контроля мощности 42, восьмое устройство контроля мощности 43, девятый усилитель мощности 18, третий циркулятор 19, десятый усилитель мощности 20.
В двухканальнй передатчик также включены первый накопитель энергии 44, второй накопитель энергии 45, терморегулятор 53, схема формирования сигнала исправности 46, схема управления 47, контакт разъема входного управляющего сигнала первого канала 48, контакт разъема входного модулирующего сигнала первого и второго каналов 49, контакт разъема для подачи входного напряжения питания на первый накопитель энергии 50, контакт разъема для подачи входного напряжения питания на второй накопитель энергии 51, контакт разъема входного управляющего сигнала второго канала 52, контакт разъема второго входного управляющего сигнала схемы управления 35, контакт разъема первого входного управляющего сигнала схемы управления 36, разъем входного опорного сигнала второго канала 37, разъем выходного сигнала в режиме «Прием» первого канала 54, разъем выходного сигнала в режиме «Передача» и входного сигнала в режиме «Прием» первого канала 55, контакт разъема выходного сигнала исправности 16, разъем выходного сигнала в режиме «Прием» с первой антенны второго канала 56, разъем выходного сигнала в режиме «Прием» со второй антенны второго канала 57, разъем выходного сигнала в режиме «Передача» на первую антенну и входного сигнала в режиме «Прием» с первой антенны второго канала 17, разъем выходного сигнала в режиме «Передача» на вторую антенну и входного сигнала в режиме «Прием» со второй антенны второго канала 23.
Первый вход первого канала соединен с контактом разъема входного управляющего сигнала первого канала 48, второй вход первого канала соединен с контактом разъема входного модулирующего сигнала первого и второго каналов 49 и с восьмым входом второго канала, третий вход первого канала соединен с первым выходом первого накопителя энергии 44 и с седьмым входом второго канала, четвертый вход первого канала соединен с первым выходом второго накопителя энергии 45, с девятым входом второго канала и с десятым входом второго канала, пятый вход первого канала соединен с третьим выходом схемы управления 47, шестой вход-выход первого канала соединен с разъемом выходного сигнала в режиме «Передача» и входного сигнала в режиме «Прием» первого канала 55, первый выход первого канала соединен с третьим входом схемы формирования сигнала исправности 46, второй выход первого канала соединен со вторым входом схемы формирования сигнала исправности 46, третий выход первого канала соединен с первым входом схемы формирования сигнала исправности 46, четвертый выход первого канала соединен с разъемом выходного сигнала в режиме «Прием» первого канала 54.
Первый вход второго канала соединен с контактом разъема входного управляющего сигнала второго канала 52, второй вход второго канала соединен с разъемом опорного сигнала второго канала 37, пятый вход второго канала соединен со вторым выходом схемы управления 47, шестой вход второго канала соединен с первым выходом схемы управления 47, третий вход-выход второго канала соединен с разъемом выходного сигнала в режиме «Передача» на первую антенну и входного сигнала в режиме «Прием» с первой антенны второго канала 17, четвертый вход-выход второго канала соединен с разъемом выходного сигнала в режиме «Передача» на вторую антенну и входного сигнала в режиме «Прием» со второй антенны второго канала 23. Первый выход второго канала соединен с четвертым входом схемы формирования сигнала исправности 46, второй выход второго канала соединен с пятым входом схемы формирования сигнала исправности 46, третий выход второго канала соединен с шестым входом схемы формирования сигнала исправности 46, четвертый выход второго канала соединен с седьмым входом схемы формирования сигнала исправности 46, пятый выход второго канала соединен с восьмым входом схемы формирования сигнала исправности 46, шестой выход второго канала соединен с разъемом выходного сигнала в режиме «Прием» с первой антенны второго канала 56 и с первым выходом второго антенного переключателя 41, седьмой выход второго канала соединен с разъемом выходного сигнала в режиме «Прием» со второй антенны второго канала 57 и вторым выходом второго антенного переключателя 41. Первый вход схемы управления 47 соединен с контактом разъема второго управляющего сигнала схемы управления 35, второй вход схемы управления 47 соединен с контактом разъема первого управляющего сигнала схемы управления 36, четвертый выход схемы управления 47 соединен с девятым входом схемы формирования сигнала исправности 46. Первый вход второго накопителя энергии 45 соединен с контактом разъема для подачи входного напряжения питания на второй накопитель энергии 51, второй вход второго накопителя энергии 45 соединен с выходом терморегулятора 53 и со вторым входом первого накопителя энергии 44, второй выход второго накопителя энергии 45 соединен с входом терморегулятора 53 и со вторым выходом первого накопителя энергии 44. Первый вход первого накопителя энергии 44 соединен с контактом разъема для подачи входного напряжения питания на первый накопитель энергии 50, выход схемы формирования сигнала исправности 46 соединен с контактом разъема выходного сигнала исправности 16.
В первом канале первый вход первого импульсного модулятора 1 соединен с первым входом первого канала, второй вход первого импульсного модулятора 1 соединен с третьим входом первого канала. Выход первого импульсного модулятора 1 соединен с входом автогенератора 2, выход автогенератора 2 соединен с входом первого вентиля 3, выход первого вентиля 3 соединен с первым входом первого усилителя мощности 4, второй вход первого усилителя мощности 4 соединен с выходом третьего импульсного модулятора 5, выход первого усилителя мощности 4 соединен со входом первого направленного ответвителя мощности 6, первый выход первого направленного ответвителя мощности 6 соединен с первым входом шестого усилителя мощности 7, второй выход первого направленного ответвителя мощности 6 соединен с первым входом седьмого усилителя мощности 9. Второй вход первого канала соединен с первым входом третьего импульсного модулятора 5, четвертый вход первого канала соединен со вторым входом третьего импульсного модулятора 5, со вторым входом шестого усилителя мощности 7 и со вторым входом седьмого усилителя мощности 9. Первый выход шестого усилителя мощности 7 соединен с первым входом первой схемы сложения мощностей 11, первый выход седьмого усилителя мощности 9 соединен со вторым входом первой схемы сложения мощностей 11. Выход первой схемы сложения мощностей 11 соединен с входом первого циркулятора 12, выход первого циркулятора 12 соединен с входом первого фильтра 13, выход первого фильтра 13 соединен с первым входом первого антенного переключателя 14. Второй вход-выход первого антенного переключателя 14 соединен с шестым входом-выходом первого канала и с входом шестого устройства контроля мощности 15, третий вход первого антенного переключателя 14 соединен с пятым входом первого канала. Первый выход первого антенного переключателя 14 соединен с четвертым выходом первого канала, второй выход шестого усилителя мощности 7 соединен с входом первого устройства контроля мощности 8, выход первого устройства контроля мощности 8 соединен со вторым выходом первого канала. Второй выход седьмого усилителя мощности 9 соединен с входом второго устройства контроля мощности 10, выход второго устройства контроля мощности 10 соединен с первым выходом первого канала, выход шестого устройства контроля мощности 15 соединен с третьим выходом первого канала.
Во втором канале первый вход второго канала соединен со вторым входом второго импульсного модулятора 21, второй вход второго канала соединен со вторым входом десятого усилителя мощности 20, пятый вход второго канала соединен со вторым входом второго антенного переключателя 41, шестой вход второго канала соединен с пятым входом второго антенного переключателя 41, седьмой вход второго канала соединен с первым входом второго импульсного модулятора 21, восьмой вход второго канала соединен с первым входом четвертого импульсного модулятора 22, девятый вход второго канала соединен со вторым входом четвертого импульсного модулятора 22, десятый вход второго канала соединен с первым входом восьмого усилителя мощности 29, с первым входом четвертого усилителя мощности 31 и с первым входом пятого усилителя мощности 33. Третий вход-выход второго канала соединен с третьим входом второго антенного переключателя 41 и с входом восьмого устройства контроля мощности 43, четвертый вход-выход второго канала соединен с четвертым входом второго антенного переключателя 41 и с входом седьмого устройства контроля мощности 42. Первый выход второго канала соединен с выходом третьего устройства контроля мощности 30, второй выход второго канала соединен с выходом четвертого устройства контроля мощности 32, третий выход второго канала соединен с выходом пятого устройства контроля мощности 34, четвертый выход второго канала соединен с выходом восьмого устройства контроля мощности 43, пятый выход второго канала соединен с выходом седьмого устройства контроля мощности 42.
Во втором канале выход второго импульсного модулятора 21 соединен с первым входом десятого усилителя мощности 20 и с первым входом девятого усилителя мощности 18, выход десятого усилителя мощности 20 соединен с входом третьего циркулятора 19, выход третьего циркулятора 19 соединен со вторым входом девятого усилителя мощности 18, выход девятого усилителя мощности 18 соединен со входом второго вентиля 24. Выход второго вентиля 24 соединен с первым входом второго усилителя мощности 25, второй вход второго усилителя мощности 25 соединен с выходом четвертого импульсного модулятора 22 и со вторым входом третьего усилителя мощности 27, выход второго усилителя мощности 25 соединен с входом третьего вентиля 26, выход третьего вентиля 26 соединен с первым входом третьего усилителя мощности 27, выход третьего усилителя мощности 27 соединен с входом второго направленного ответвителя мощности 28, первый выход второго направленного ответвителя мощности 28 соединен со вторым входом восьмого усилителя мощности 29. Второй выход второго направленного ответвителя мощности 28 соединен со вторым входом четвертого усилителя мощности 31, третий выход второго направленного ответвителя мощности 28 соединен со вторым входом пятого усилителя мощности 33, первый выход восьмого усилителя мощности 29 соединен с первым входом второй схемы сложения мощностей 38. Первый выход четвертого усилителя мощности 31 соединен со вторым входом второй схемы сложения мощностей 38, первый выход пятого усилителя мощности 33 соединен с третьим входом второй схемы сложения мощностей 38, второй выход восьмого усилителя мощности 29 соединен со входом третьего устройства контроля мощности 30, второй выход четвертого усилителя мощности 31 соединен со входом четвертого устройства контроля мощности 32, второй выход пятого усилителя мощности 33 соединен со входом пятого устройства контроля мощности 34, выход второй схемы сложения мощностей 38 соединен с входом второго циркулятора 40, выход второго циркулятора 40 соединен со входом второго фильтра 39, выход второго фильтра 39 соединен с первым входом второго антенного переключателя 41.
Двухканальный передатчик работает следующим образом. Управление ДП осущесвляется с центрального вычислительного устройства (ЦВУ).
ДП работает в двух частотных каналах: первый канал - на несущей частоте f1, второй канал - на несущей частоте f2. ДП работает на излучение в конкретный момент времени только в одном из двух частотных каналов. Разнос частот между каналами составляет 30%. В первом канале несущую частоту генерирует автогенератор, во втором канале несущая частота поступает на разъем 37 с приемного устройства, а в ДП осуществляется его импульсная модуляция и усиление по мощности.
Импульсный режим работы ДП в первом канале осуществляется путем подачи на автогенератор 2 от первого накопителя энергии 44 импульса напряжения питания в определенный момент времени через первый импульсный модулятор 1, во втором канале осуществляется путем подачи на десятый усилитель мощности 20 от первого накопителя энергии 44 импульса напряжения питания в определенный момент времени через второй импульсный модулятор 21 (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М., Высшая школа, 1984 г., с.250-390, 406-430).
В режиме «Передача» первый канал имеет один выход на излучение через разъем 55 и работает на одну антенну. В режиме «Передача» второй канал имеет два выхода на излучение через разъемы 17, 23 и работает на две антенны.
Режимами «Прием», «Передача» в ДП управляет ЦВУ. В режиме «Прием» первый канал принимает сигнал от антенны с разъема 55 по входу-выходу 6, а затем через первый антенный переключатель 14 поступает через выходной разъем 54 в приемное устройство. В режиме «Прием» второй канал принимает одновременно сигнал от первой и второй антенн с разъемов 17, 23, а затем через второй антенный переключатель 41 подает соответственно на два выходных разъема 56 и 57 и далее в приемное устройство. Управление первым антенным переключателем 14 и вторым антенным переключателем 41 осуществляет ЦВУ через схему управления 47. Схемой управления 47 управляет ЦВУ управляющими сигналами с контактов 35, 36 разъема (Степаненко И.П. - М., Энергия,1973 г., с.411-453).
Для обеспечения незначительных весогабаритных показателей ДП выполнен на полупроводниковых приборах с применением микрополосковой техники (Полосковые платы и узлы. Проектирование и изготовление. / Под редакцией Е.П.Котова - М.: Советское радио, 1979 г., с.27-106, 134-179; Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств/ Под редакцией В.И.Вольмана - М.: Радио и связь,1982 г., с.157-218).
При поступлении на первый вход первого канала управляющей импульсной последовательности (импульса) с контакта 48 разъема начинает работать первый канал. Первый импульсный модулятор 1 при наличии управляющего импульса с контакта 48 разъема на первом входе подает накопленную энергию в виде импульса напряжения питания с первого выхода первого накопителя энергии 44 на вход автогенератора 2. (Радиопередающие устройства. / Под редакцией В.В.Шахгильдяна. - М.: Связь, 1980 г., с 9-150; Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1984 г., с.250-390, 406-430). С выхода автогенератора 2 радиоимпульс частотой f1 через первый вентиль 3 поступает для усиления по мощности на первый усилитель мощности 4. Мощность СВЧ полупроводниковых приборов ограничена. (Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые радиопередатчики. - М.: Радио и связь, 1981 г., с.69-74, 84-89, 221-274, 300-339, 375-379). Требуемая выходная мощность ДП по первому каналу превышает мощность одного полупроводникового прибора. Для устранения разрыва по мощности в выходном усилителе мощности использован способ суммирования двух однотипных усилителей мощности СВЧ колебаний. (Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые радиопередатчики. - М.: Радио и связь, 1981 г., с.69-74, 84-89, 221-274, 300-339, 375-379; Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1984 г., с.250-390, 406-430). Поэтому с выхода первого усилителя мощности 4 радиоимпульс поступает на вход первого направленного ответвителя мощности 6, который осуществляет деление мощности входного сигнала на две части. С первого и второго выходов направленного ответвителя мощности 6 радиоимпульс соответственно поступает на однотипные шестой 7 и седьмой 9 усилители мощности. После усиления по мощности с выходов шестого 7 и седьмого 9 усилителей мощности радиоимпульс поступает соответственно на первый и второй вход первой схемы сложения мощностей 11, где происходит сложение мощностей входных радиоимпульсов. С выхода первой схемы сложения мощностей 11 радиоимпульс через первый циркулятор 12 поступает на вход первого фильтра 13. Первый фильтр 13 представляет собой фильтр низкой частоты (ФНЧ). С выхода первого фильтра 13 радиоимпульс через первый антенный переключатель 14 поступает в режиме «Передача» на выходной разъем 55.
При подаче входного непрерывного высокочастотного сигнала частотой f2 на разъем 37 и наличии управляющего импульса с контакта 52 разъема начинает работать второй канал. Управляющий сигнал с контакта 52 разъема поступает на второй импульсный модулятор 21, который модулирует высокочастотный сигнал, поступающий на второй вход десятого усилителя мощности 20. С выхода десятого усилителя мощности 20 через третий циркулятор 19 радиоимпульс поступает для усиления по мощности на вход девятого усилителя мощности 18 и далее через второй вентиль 24 для усиления по мощности поступает на второй усилитель мощности 25. Для дальнейшего усиления по мощности с выхода второго усилителя мощности 25 сигнал через третий вентиль 26 поступает на третий усилитель мощности 27. Требуемая выходная мощность ДП по второму каналу превышает мощность одного полупроводникового прибора. Поэтому в выходном усилителе мощности использован способ суммирования трех однотипных усилителей мощности СВЧ колебаний. (Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые радиопередатчики. - М.: Радио и связь,1981 г., с.69-74, 84-89, 221-274, 300-339, 375-379; Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1984 г., с.250-390, 406-430). Усиленный по мощности сигнал с выхода третьего усилителя мощности 27 поступает на вход второго направленного ответвителя мощности 28, где происходит его деление по мощности на три части. С первого, второго и третьего выходов направленного ответвителя мощности 28 сигналы поступают на вторые входы восьмого 29, четвертого 31, пятого 33 усилителей мощности соответственно. С первых выходов восьмого 29, четвертого 31, пятого 33 усилителей мощности усиленные по мощности сигналы соответственно поступают на первый, второй, третий входы второй схемы сложения мощности 38, где происходит сложение мощностей трех входных сигналов. С выхода второй схемы сложения мощности 38 сигнал поступает через второй циркулятор 40 и второй фильтр 39. Второй фильтр 39 представляет собой ФНЧ. С выхода второго фильтра 39 сигнал поступает на первый вход второго антенного переключателя 41. Со второго антенного переключателя 41 сигнал поступает в зависимости от управляющих сигналов на втором и пятом входах второго антенного переключателя 41 на разъем 17 или на разъем 23. Управляющие сигналы для второго и пятого входа второго антенного переключателя 41 формируются на схеме управления 47, которая управляется ЦВУ через контакты 35, 36 разъема.
Фильтры ФНЧ 13, 39 применены для устранения внеполосного излучения и выполнены по микрополосковой технологии (Проектирование радиопередающих устройств СВЧ./ Под редакцией Г.М.Уткина - М.: Советское радио,1979 г., с.72-81, 98-100, 119-120; Полосковые платы и узлы. Проектирование и изготовление./ Под редакцией Е.П.Котова - М.: Советское радио,1979 г., с.27-106, 134-179).
Для рационального использования источника питания, от которого по контактам 50 и 51 разъема подаются напряжения питания в ДП, применен метод импульсного питания, основанный на накоплении энергии. Эта энергия накапливается в течение сравнительно длительного промежутка времени Т-τ между импульсами (Т - период повторения импульсов, τ - длительность импульсов) в первом 44 и втором 45 накопителях энергии. Накопители энергии накапливают энергию в виде энергии электрического поля (в емкостях). (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М.: Высшая школа,1984 г., с.250-390, 406-430). Энергия электрического поля первого накопителя энергии 44 с первого выхода поступает на второй вход первого импульсного модулятора 1 первого канала, а затем при наличии импульса с контакта 48 разъема с выхода импульсного модулятора 1 в виде импульса напряжения питания поступает на автогенератор 2 первого канала. Энергия электрического поля первого накопителя энергии 44 с первого выхода также поступает на первый вход второго импульсного модулятора 21 второго канала, а затем при наличии импульса с контакта 52 разъема с выхода второго импульсного модулятора 21 в виде импульса напряжения питания поступает на первые входы девятого 18, десятого 20 усилителей мощности второго канала соответственно. Энергия электрического поля второго накопителя энергии 45 с первого выхода поступает на второй вход третьего импульсного модулятора 5 первого канала, а затем при наличии импульса с контакта 49 разъема с выхода третьего импульсного модулятора 5 в виде импульса напряжения питания поступает на второй вход первого усилителя мощности 4 первого канала. Энергия электрического поля второго накопителя энергии 45 с первого выхода поступает также на второй вход четвертого импульсного модулятора 22 второго канала, а затем при наличии импульса с контакта 49 разъема с выхода четвертого импульсного модулятора 22 в виде импульса напряжения питания поступает на вторые входы второго усилителя мощности 25 и третьего усилителя мощности 27 второго канала. Ввиду того, что в момент поступления радиоимпульса на первые входы шестого 7, седьмого 9 усилителей мощности первого канала происходит значительное потребление тока, импульсная коммутация напряжения питания их нецелесообразна. Также в момент поступления радиоимпульса на вторые входы восьмого 29, четвертого 31, пятого 33 усилителей мощности второго канала происходит значительное потребление тока, импульсная коммутация напряжения питания их нецелесообразна. Поэтому энергия электрического поля второго накопителя энергии 45 с первого выхода в виде уровня постоянного напряжения питания поступает на вторые входы шестого 7, седьмого 9 усилителей мощности первого канала и на первые входы восьмого 29, четвертого 31, пятого 33 усилителей мощности второго канала.
Для развязки между собой каскадов ДП, выходных усилителей мощности с антенно-фидерным трактом применены вентили и циркуляторы Y-типа, описанные в литературе (Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые радиопередатчики. - М.: Радио и связь, 1981 г., с.69-74, 84-89, 221-274, 300-339, 375-379, Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1984 г., с.250-390, 406-430).
Первый 14 и второй 41 антенные переключатели для быстрого переключения СВЧ-цепей при значительных мощностях выполнены с применением коммутационных p-i-n диодов (И.П.Жеребцов. Введение в технику дециметровых и сантиметровых волн. Ленинград, Энергия, 1976 г., с.132-135, Патент 2084992).
Первый 6 и второй 28 направленные ответвители мощности, первая 11 и вторая 38 схемы сложения мощностей выполнены на связанных несимметричных полосковых линиях (мост Ланге), описанных в (Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые радиопередатчики. - М.: Радио и связь, 1981 г., с.69-74, 84-89, 221-274, 300-339, 375-379, Проектирование радиопередающих устройств СВЧ./ Под редакцией Г.М.Уткина - М.: Советское радио, 1979 г., с.72-81, 98-100, 119-120, Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М., Высшая школа, 1984 г., с.250-390, 406-430).
Исправность ДП автоматически необходимо проверять на Земле и на борту летательного аппарата. При проверке исправности на Земле двухканальный передатчик работает на нагрузку (эквивалент антенны), при проверке исправности на борту летательного аппарата он работает на антенну. Обычно в других передатчиках автоматическую проверку исправности в обоих режимах проверяют по наличию выходной мощности на выходе передатчика, а неисправность - по отсутствию выходной мощности на выходе передатчика.
Для получения большой величины выходной импульсной мощности в предлагаемом ДП в выходном усилителе мощности применен способ суммирования однотипных усилителей мощности СВЧ колебаний, т.е выходной усилитель мощности в первом канале состоит из двух однотипных усилителей мощности 7 и 9, а во втором канале - из трех однотипных усилителей мощности 29, 31, 33. Контролировать неисправность по отсутствию мощности на выходе ДП затруднительно, т.к. при отказе одного из однотипных усилителей выходного усилителя мощности выходная импульсная мощность ДП изменяется только на 30-50%. Поэтому необходимо контролировать мощность сигнала на выходах однотипных усилителей мощности первого канала 7, 9 и на выходах однотипных усилителей мощности второго канала 29, 31, 33, а также на выходах первого 14 и второго 41 антенных переключателей обоих каналов.
При работе на нагрузку импульсная мощность на входах коммутационных диодов антенных переключателей 14 и 41 присутствует, а на выходных разъемах 55, 17, 23 отсутствует, т.к. ЦВУ через схему управления 47 закрывает коммутационные диоды антенных переключателей 14 и 41, обеспечивающих режим «Передача», но схема формирования сигнала исправности 46 при этом должна выдавать сигнал исправности. Поэтому автоматическая проверка исправности осуществляется следующим образом. Первое 8, второе 10, третье 30, четвертое 32, пятое 34, шестое 15, седьмое 42, восьмое 43 устройство контроля мощности выполнены в виде детекторных секций (Д, С, R). (Смогилев К.А. Ралиопроиемники СВЧ. - М.: Военное издательство министерства обороны СССР, 1967 г., с.411-413). Детекторные секции конструктивно расположены непосредственно над микрополосковыми линиями, в которых контролируется высокочастотный сигнал, поэтому высокочастотный сигнал наводится на диоде детекторной секции, затем он детектируется.
Пять устройств контроля мощности 8, 10, 30, 32, 34 расположены над микрополосковыми линиями вторых выходов однотипных усилителей мощности 7, 9, 29, 31, 33 соответственно, а три устройства контроля мощности 15, 42, 43 расположены над микрополосковыми линиями второго входа-выхода первого антенного переключателя 14 и над микрополосковыми линиями входов-выходов 3, 4 второго антенного переключателя 41 соответственно.
При исправности ДП сигнал исправности на контакт разъема 16 выдается в виде уровня логической единицы. При неисправности ДП сигнал исправности на контакт 16 разъема выдается в виде уровня логического нуля. Выходные сигналы устройств контроля мощности 8, 10, 30, 32, 34, 15, 42, 43 в виде положительных видеоимпульсов поступают на восемь входов схемы формирования сигнала исправности 46. На девятый вход схемы формирования сигнала исправности 46 подают сигнал с четвертого выхода схемы управления 47.
При проверке исправности ДП на борту летательного аппарата сигнал с четвертого выхода схемы управления 47 равен уровню логической единицы.
Структурная схема формирования сигнала исправности 46 представлена на фиг.2, где 46-1 - первый диод, 46-2 - второй диод, 46-3 - третий диод; 46-4 - первый резистор, 46-5 - второй резистр; 46-6 - первая микросхема, 46-7 - вторая микросхема. Первый, второй, третий диоды (2Д510А) служат для развязки сигналов по входам 1, 7, 8. Первый и второй резисторы являются ограничительными. В качестве первой микросхемы используют логическую микросхему 564ЛА9, в качестве второй микросхемы используют логическую микросхему 564ЛА7.
Сигнал исправности в виде уровня логической единицы на выходе схемы формирования сигнала исправности 46 будет при наличии трех положительных импульсов по входам 4, 5, 6 (наличие мощности на выходах восьмого 29, четвертого 31, пятого 33 усилителей мощности второго канала) или при наличии двух положительных импульсов по входам 2, 3 (наличие мощности на выходах шестого 7, седьмого 9 усилителей мощности первого канала) и при этом должно быть наличие положительного импульса на одном из входов 1, 7, 8 (наличие мощности на втором входе-выходе первого антенного переключателя 14 или на третьем входе-выходе второго антенного переключателя 41, или на четвертом входе-выходе второго антенного переключателя 41). При отсутствии хотя бы одного положительного импульса по входам 4, 5, 6 (отказ восьмого 29 или четвертого 31, или пятого 33 усилителей мощности второго канала) или по входам 2, 3 (отказ шестого 7 или седьмого 9 усилителей мощности первого канала), или по входам 1, 7, 8 (отказ первого антенного переключателя 14 или отказ второго антенного переключателя 41) схема формирования сигнала исправности 46 выдает сигнал в виде уровня логического нуля, т.е. неисправность ДП.
При автоматической проверке исправности ДП на Земле управляющий импульс с четвертого выхода схемы управления 47, поступающий на девятый вход схемы формирования сигнала исправности 46, равен уровню логического нуля и разрешает формирование сигнала исправности в виде уровня логической единицы при наличии мощности на выходах восьмого 29, четвертого 31, пятого 33 усилителей мощности второго канала или на выходах шестого 7, седьмого 9 усилителей мощности первого канала, но при отсутствии мощности на входе-выходе 2 первого антенного переключателя 14 или на одном из двух входов-выходов 3, 4 второго антенного переключателя 41. Управляющим импульсом с четвертого выхода схемы управления 47 управляет ЦВУ через контакты 35, 36 разъема. С выхода схемы формирования сигнала исправности 46 сигнал поступает на контакт разъема выходного сигнала исправности 16 и далее на ЦВУ. В первом канале нагрузка (эквивалент антенны) находится в первом циркуляторе 12. Во втором канале нагрузка находится во втором циркуляторе 40.
Для сокращения длительности переходных процессов в выходных усилителях мощности (в конечном счете для уменьшения длительности фронта и длительности среза выходных радиоимпульсов) в ДП входной радиоимпульс по первому входу первого усилителя мощности 4 первого канала, по первым входам второго 25 и третьего 27 усилителей мощности второго канала начинается несколько ранее и заканчивается позднее, чем модулирующий импульс по второму входу второго усилителя мощности 4 первого канала и вторым входам второго 25 и третьего 27 усилителей мощности второго канала. (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1984 г., с.250-390, 406-430). Для этого ЦВУ начинает формирование импульсов на контактах 48, 52 разъема раньше и заканчивает позднее, чем формирование импульсов на контакте разъема 49. Обеспечение незначительных по величине фронтов и срезов выходных радиоимпульсов ДП очень важно для систем с активным ответом. (Системы вторичной радиолокации для управления воздушным движением. ГОСТ 21800-89, с.6-9).
ДП работает в температурном диапазоне от минус 60°С до плюс 60°С. При температуре ниже минус 30°С у конденсаторов первого накопителя энергии 44 и второго накопителя энергии 45 начинает резко падать величина емкости и как результат уменьшается величина отдаваемой энергии, а значит, и величина импульсной выходной мощности ДП. Для устранения этого применяется терморегулятор 53, который производит подогрев накопительных конденсаторов первого 44 и второго 45 накопителей энергии при понижении температуры ниже минус 30°С. Датчик температуры (диод) и резисторы, обеспечивающие подогрев, находятся непосредственно на накопительных конденсаторах в первом 44 и втором 45 накопителях энергии. Датчик температуры выдает информацию (в виде постоянного напряжения) о температуре на корпусе конденсаторов, а терморегулятор 53 в зависимости от этой информации подает напряжение для разогрева резисторов. Терморегулятор состоит из компаратора и транзисторного ключевого каскада. На один вход компаратора подают определенное постоянное напряжение порога, а на другой вход - напряжение с датчиков температуры первого и второго накопителей энергии 44, 45. При понижении температуры ниже минус 30°С величина напряжения с датчика температуры превышает величину заданного напряжения порога на компараторе. Срабатывает компаратор и разрешает ключевому каскаду подачу напряжения для подогрева резисторов, обеспечивающих подогрев накопительных конденсаторов первого и второго накопителей энергии 44, 45. (Дж.Кар. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры. - М.: Мир, 980 г., с.168-187, 78-81).
Для обеспечения электрической прочности ДП корпус его выполнен герметичным и в него под давлением (после откачки воздуха) закачивается газообразный диэлектрик, который имеет пробивную напряженность гораздо выше, чем воздух. (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1984 г., с.250-390, 406-430).
Улучшение технических параметров ДП осуществляется за счет применения:
- способа суммирования мощностей однотипных транзисторных усилителей мощности в выходных усилителях мощности,
- автоматической проверки исправности,
- терморегуляции при климатических изменениях,
- накопителей энергии,
- микрополосковой технологии,
- герметичности корпуса и заполнение его газом.
По предлагаемому техническому решению изготовлены опытные образцы. ДП обеспечивает выходную импульсную мощность в первом канале 350 Вт, во втором канале 750 Вт. Технические параметры подтверждены положительными результатами предварительных и летных испытаний. Габаритные размеры ДП 232×170×35 мм. Масса ДП составляет 2,65 кг.
Незначительные массогабаритные характеристики двухканального передатчика, большая выходная импульсная мощность, автоматический контроль исправности его как на Земле, так и на борту летательного аппарата, и возможность обслуживания двух разнесенных по частоте высокочастотных каналов одним ДП имеет первостепенное значение в аппаратуре, установленной на летательном аппарате.