Приемное устройство

Полезная модель относится к области радиолокационной техники, а именно к приемным устройствам, входящим в состав вторичного обзорного радиолокатора (ВОРЛ), который предназначен для выполнения функций обеспечения наблюдения за воздушным судном наземными средствами управления воздушным движением (УВД) в режимах А, С, S (стандартные режимы приема сигналов адресного запроса на частоте 1030 МГц).
Из уровня техники известен многоканальный СВЧ приемник с двойным преобразованием частоты (патент РФ № 2452089, МПК: Н04В 1/06, опубл. 27.05.2012), содержащий делитель мощности, схему управления, умножитель частоты, коммутатор и n приемных каналов, каждый из которых содержит циклотронное защитное устройство, малошумящий усилитель, вентиль, два смесителя частот, первый полосно-пропускающий фильтр, первый усилитель первой промежуточной частоты, первый переключатель, второй полосно-пропускающий фильтр, первый аттенюатор, второй переключатель, второй усилитель первой промежуточной частоты, второй аттенюатор, третий аттенюатор, третий усилитель первой промежуточной частоты, каскад термостабилизации, четвертый аттенюатор, третий, четвертый и пятый переключатели, четвертый усилитель первой промежуточной частоты, третий полосно-пропускающий фильтр, усилитель второй промежуточной частоты и пятый аттенюатор.
В качестве прототипа для заявляемой полезной модели выбран приемопередающий модуль (модуль MAIA-009992-000000 фирмы СОВНАМ, интернет: http://www.cobham.com/sensorsystems), приемная СВЧ часть которого состоит из двух приемных каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные ограничитель мощности, линейный усилитель и полосовой фильтр.
Данный модуль обеспечивает прием сигнала на частоте 3.1 ГГц. При этом необходимо отметить, что для работы приемных устройств в составе вышеуказанного ВОРЛ необходимо, чтобы обеспечивался прием сигналов адресного запроса на частоте 1030 МГц.
Техническая проблема, решаемая созданием данной полезной модели, заключается в отсутствии встроенного контроля исправности, а также в недостаточной степени подавления внеполосных сигналов. Кроме этого, указанные выше аналоги работают с частотами приема, отличными от значения 1030 МГц.
Технический результат направлен на создание приемного устройства со встроенным контролем исправности, с высокой степенью подавления внеполосных сигналов, обеспечивающего качественный прием импульсного СВЧ сигнала на частоте 1030 МГц.
Технический результат достигается тем, что приемное устройство содержит идентичные первый и второй приемные каналы, каждый из которых включает в себя ограничитель мощности, полосовой фильтр и первый линейный усилитель. Кроме этого, устройство содержит узел формирования тестового сигнала, синтезатор частот и узел детектирования, а каждый из приемных каналов дополнительно содержит коммутатор, смеситель, второй линейный усилитель, фильтр промежуточной частоты, третий линейный усилитель, делитель и преобразователь. При этом вход ограничителя мощности является входом приемного канала, а его выход соединен с первым входом коммутатора, выход которого подключен к входу полосового фильтра. Выход полосового фильтра соединен с входом первого линейного усилителя, выход которого подключен к первому входу смесителя. Выход смесителя соединен с входом второго линейного усилителя, выход которого подключен к входу фильтра промежуточной частоты. Выход фильтра промежуточной частоты подключен к входу третьего линейного усилителя, выход которого соединен с входом делителя. Первый выход делителя соединен с входом преобразователя, выход которого является выходом приемного канала. Вторые входы коммутатора и смесителя соединены с узлом формирования тестового сигнала и синтезатором частот соответственно, а второй выход делителя соединен с узлом детектирования.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется рисунком, на котором представлена функциональная схема приемного устройства.
Приемное устройство содержит первый приемный канал (ПК1) 1, идентичный ему второй приемный канал (ПК2) 2, узел формирования тестового сигнала (УФТС) 3, синтезатор частот (СЧ) 4 и узел детектирования (УД) 5.
Каждый из двух приемных каналов включает в себя ограничитель мощности (ОМ) 6, коммутатор (К) 7, полосовой фильтр (ПФ) 8, первый линейный усилитель (ЛУ1) 9, смеситель (С) 10, второй линейный усилитель (ЛУ2) 11, фильтр промежуточной частоты (ФПЧ) 12, третий линейный усилитель (ЛУ3) 13, делитель (Д) 14 и преобразователь (Пр) 15. При этом вход ОМ 6 является входом приемного канала, а его выход соединен с первым входом К 7, выход которого подключен к входу ПФ 8. Выход ПФ 8 соединен с входом ЛУ1 9, выход которого подключен к первому входу С 10. Выход С 10 соединен с входом ЛУ2 11, выход которого подключен к входу ФПЧ 12. Выход ФПЧ 12 подключен к входу ЛУ3 13, выход которого соединен с входом Д 14. Первый выход Д 14 соединен с входом Пр 15, выход которого является выходом приемного канала. Вторые входы К 7 и С 10 соединены с УФТС 3 и СЧ 4 соответственно, а второй выход Д 14 соединен с УД 5. При этом выходы ПК1 1 и ПК2 2, а также выход УД 5 предназначены для соединения с ними устройства управления.
Рассмотрим работу приемного устройства на примере прохождения принимаемого сигнала по ПК1 1. Поскольку построение ПК2 2 идентично ПК1 1, то прохождение принимаемого сигнала по нему будет аналогично.
Принимаемый антенной сигнал поступает на вход ОМ 6, который выполняет функцию защиты входных каскадов от мощного СВЧ сигнала. С выхода ОМ 6 сигнал поступает на первый вход К 7, выполняющий роль переключателя между входным и тестовым сигналами. При этом тестовый сигнал формируется с помощью УФТС 3 в режиме внутреннего контроля исправности и подается на второй вход К 7. Данный сигнал эквивалентен входному сигналу с антенны и формируется на частоте 1030 МГц с амплитудно-фазовой модуляцией. С выхода К 7 сигнал поступает на ПФ 8 для формирования предварительной аплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и подавления внеполосных (фоновых) сигналов. После ПФ 8 сигнал усиливается в ЛУ1 9 до требуемого уровня, а затем поступает на первый вход С 10 для формирования сигнала промежуточной частоты. При этом на второй вход С 10 подается сигнал с СЧ 4, который осуществляет генерацию сигнала для смесителей обоих приемных каналов (обеспечивает формирование сигнала промежуточной частоты). С выхода С 10 сигнал проходит через ЛУ2 11, где снова усиливается, после чего поступает в ФПЧ 12, который обеспечивает требуемую избирательность и также способствует подавлению внеполосных (фоновых) сигналов. После ФПЧ 12 сигнал дополнительно усиливается в ЛУ3 13 и через Д 14 поступает в Пр 15, где преобразуется в импульсный выходной сигнал постоянного напряжения. Со второго выхода Д 14 импульсный фазомодулированный (ФМ) сигнал промежуточной частоты подается на УД 5, посредством которого обеспечивается его преобразование в импульсный сигнал постоянного напряжения. Включение данного узла в режим фазовой демодуляции происходит автоматически по результатам дешифрации входного сигнала. Выходные сигналы с обоих приемных каналов и с УД 5 поступают в устройство управления для дальнейшей обработки.
Для подтверждения реализации заявляемого технического решения был собран опытный образец приемного устройства.
Данное приемное устройство функционально представляет собой приемопреобразовательное устройство СВЧ сигнала с одним преобразованием частоты в сигнал промежуточной частоты (ПЧ) и его последующее преобразование в импульсные сигналы постоянного напряжения. Устройство содержит два идентичных приемных канала 1 и 2, в которых осуществляется коммутация входного сигнала, селекция, усиление и преобразование в импульсный сигнал постоянного напряжения. ОМ 6 каждого из каналов представляет собой ограничитель, выполненный на диодах CLA4601-219. К 7 выполнен на микросхеме HMC284AMS8GE, ПФ 8 выполнен на ПАВ (880367), ЛУ1 9 выполнен на микросхеме ERA-8SM+. В качестве С 10 используется смеситель RMS-30+. ЛУ2 11 представляет собой первичный каскад УПЧ, выполненный на микросхеме ERA-3SM+. ФПЧ 12 выполнен на дискретных элементах с характеристиками, обеспечивающими высокую степень подавления внеполосных сигналов. ЛУ3 13 представляет собой вторичный каскад УПЧ, выполненный на микросхеме ERA-2SM+. Д 14 выполнен на микросборке SBTC-2-10L+, Пр 15 выполнен на микросхеме AD8310ARMZ.
Кроме этого, приемное устройство содержит УФТС 3, СЧ 4 и УД 5, работающих на оба приемных канала.
УФТС 3 данного приемного устройства включает в себя: широкополосный синтезатор частоты с встроенным генератором, управляемым напряжением; амплитудный и фазовый модуляторы, предназначенные для модуляции сигнала синтезатора; ступенчатые аттенюаторы для регулировки уровня сигнала; коммутатор выходного сигнала для переключения выходного тестового сигнала в коммутатор ПК1 1 либо в коммутатор ПК2 2. УФТС 3 обеспечивает возможность проведения контроля исправности заявляемого устройства путем формирования сигнала, эквивалентного входному сигналу с антенны (тестовый режим).
СЧ 4 осуществляет генерацию сигнала для смесителей обоих приемных каналов и включает в себя широкополосный синтезатор частоты со встроенным генератором, управляемым напряжением, усилитель СВЧ для усиления сигнала синтезатора до требуемого уровня и делитель СВЧ сигнала, предназначенный для разделения усиленного сигнала на два канала.
УД 5 представляет собой узел для детектирования сигнала с относительной фазовой модуляцией и включает в себя: коммутатор входного сигнала, предназначенный для переключения входного ФМ сигнала с ПК1 1 либо с ПК2 2; усилитель-ограничитель с АРУ для усиления ФМ сигнала ПЧ до требуемого уровня; усилитель для дополнительного усиления ФМ сигнала ПЧ; линию задержки на 250 нс, необходимую для формирования требуемого сдвига фаз по одному из входов смесителя фазового демодулятора; усилитель для дополнительного усиления ФМ сигнала ПЧ после линии задержки; смеситель для суммирования двух сигналов и формирования импульсного сигнала постоянного напряжения в зависимости от соотношения фаз в сигнале ПЧ; усилитель для дополнительного усиления импульсного сигнала постоянного напряжения после смесителя.
Таким образом, заявляемое приемное устройство включает в себя функцию контроля исправности, а также обеспечивает эффективное подавление внеполосных сигналов. Приемное устройство обеспечивает стабильный прием сигнала на частоте 1030 МГц и может использоваться в составе ВОРЛ, работающего в режимах А, С, S. Кроме этого, в данном устройстве применены радиоэлементы с характеристиками, позволяющими работать в расширенном диапазоне рабочих температур от -40°С до +55°С.
Приемное устройство было апробировано в дециметровом диапазоне частот и показало следующие результаты (в соответствии с заданными требованиями):
- чувствительность по входам - не более (-110) дБ;
- динамический диапазон во всех режимах работы - не менее 50 дБ;
- подавление зеркального канала приема - не более (-70) дБ;
- диапазон рабочих температур - от -40°С до +55°С;
- развязка между каналами - не более (-50) дБ.