СТАБИЛИЗАТОР СВЧ МОЩНОСТИ
SHF POWER STABILISER

Предлагаемый стабилизатор СВЧ мощности предназначен для использования в радиоизмерительной технике СВЧ, в частности в измерительных комплексах для определения характеристик ФАР, а также различных радиоэлектронных устройствах РЛС, где требуется высокая точность стабилизации заданного уровня СВЧ мощности.
4
Известны стабилизаторы СВЧ мощности, используемые в радиоизмерительной технике СВЧ и различных радиоэлектронных приборах. (См. статью Ю.А. Шевченко "Система автоматической стабилизации" в журнале "Вопросы специальной радиоэлектроники" серия ОТ, выпуск 1, 1968 года; информационную карту №245 "Стабилизатор СВЧ мощности" в "Сборнике рефератов НИР, ОКР их частей и частных решений", серия РЭ, выпуск 8с, Москва, 1968 год; авторское свидетельство СССР №145914, кл. 21 а, 71, 6.04.1962 г.
Целью настоящего изобретения является повышение точности стабилизации, устранение необходимости дополнительной термокомпенсации и упрощение схемы стабилизатора СВЧ мощности.
Поставленная цель достигается тем, что в известном стабилизаторе СВЧ мощности, содержащем преобразователь СВЧ сигнала, генератор импульсов, логические схемы "И", реверсивный счетчик, разрядные выходы которого через преобразователь код-аналог подключены к управляющему входу электрически управляемого аттенюатора СВЧ, преобразователь СВЧ сигнала содержит два формирователя импульсов по длительности, во времязадающие цепи которого включены одинаковые пленочные болометры СВЧ, один из которых одновременно включен в СВЧ тракт, и выход одного формирователя подключен непосредственно ко входу первой логической схемы "И" и через логическую схему "НЕ" связан со входами второй и третьей схем "И", а выход другого формирователя - непосредственно ко второму входу второй схемы "И" и через вторую схему "НЕ" - со вторыми входами первой и третьей схем "И", при этом выход третьей схемы "И" подключен ко входам обоих формирователей; оставшиеся третьи входы первой и второй схем "И" соединены с выходом генератора импульсов, а выходы этих же схем "И" подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика.
В предлагаемом устройстве формирователи импульсов по длительности с одинаковыми пленочными болометрами во времязадающих цепях преобразуют величину СВЧ мощности соответственно в длительности импульсов. Причем на величину длительности импульса каждого формирователя в одинаковой мере влияют температура окружающей среды и другие факторы условий применения стабилизатора СВЧ мощности. Одновременное сравнение длительностей импульсов с помощью логических схем "НЕ" и первых двух схем "И" значительно упрощает схему стабилизатора СВЧ мощности и позволяет преобразователь величину разности длительностей импульсов с выходов формирователей в число импульсов. При этом на соответствующий вход реверсивного счетчика с выхода генератора поступают импульсы, число которых в конечном счете определяется величиной отклонения СВЧ мощности от заданного уровня и не зависит от изменения температуры окружающей среды и факторов применения стабилизатора СВЧ мощности.
На чертеже (Фиг.1) представлена блок-схема стабилизатора СВЧ мощности.
Стабилизатор СВЧ мощности содержит формирователи 1, 2 импульсов по длительности с одинаковыми пленочными 3, 4 болометрами СВЧ во времязадающих цепях, логические 5, 6 схемы "И" логические 7, 8 схемы "НЕ", логическую схему "И" 9, генератор импульсов 10, реверсивный счетчик 11, преобразователь 12 код-аналог и электрически 13 управляемый аттенюатор СВЧ. Пленочный болометр СВЧ 3 одновременно включен в СВЧ тракт, а болометр 4 конструктивно расположен на  одинаковых с ним условиях применения стабилизатора СВЧ мощности. Выход формирователя 1 связан непосредственно со входом схемы "И" 5 и со входом схемы "И" 6 через логическую схему "НЕ" 7, а выход формирователя 2 - непосредственно со входом схемы "И" 6 со входом схемы "И" 5 через схему "НЕ" 8. Выходы схем "НЕ" 7, 8 подключены ко входам логической схемы "И" 9, выход которой подключен по входам формирователей 1, 2. Выходы схем "И" 5, 6 соответственно подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного 11 счетчика, разрядные выходы которого через преобразователь 12 код-аналог подключены к управляющему входу электрически 13 управляемого аттенюатора.
Предлагаемый стабилизатор СВЧ мощности работает следующим образом. С выходов формирователей 1, 2 импульсы одновременно поступают на входы схем "И" 5, 6. При этом длительность импульса с выхода формирователя 1 определяется параметрами элементов времязадающей цепи этого формирователя 1 и зависит от изменения параметров пленочного 3 болометра, который одновременно включен в СВЧ тракт. Длительность импульса с выхода формирователя 2 определяется параметрами времязадающей цепи этого формирователя 2 и зависит только от факторов условий применения стабилизатора СВЧ мощности. В предлагаемом устройстве термочувствительные пленки болометров 3, 4 являются времязадающими резисторами формирователей 1, 2, а поглощающая пленка болометра 3 одновременно служит согласованной нагрузкой СВЧ тракта. При изменении уровня СВЧ мощности изменяется соответствующим образом сопротивление термочувствительной пленки болометра 3, и длительность с выхода формирователя 1 определяется величиной этого сопротивления и величинами других элементов, включенных во времязадающую цепь этого формирователя 1. При заданном уровне СВЧ мощности величина длительности импульса с выхода формирователя 2 задается и регулируется либо элементами времязадающей цепи этого формирователя 2, либо пропусканием тока через поглощающую пленку болометра 4 от отдельного источника тока таким образом, чтобы выравнять величины длительностей с выходов обоих формирователей 1, 2. В этом случае, во время длительности импульсов с выходов обоих формирователей, схемы 5, 6 "И" "не разрешают" прохождение импульсов с выхода генератора 10 на входы реверсивного счетчика 11 из-за низкого потенциала на выходах схем 7, 8 "НЕ". В момент окончания этих длительностей потенциал на выходах схем 7, 8 "НЕ" изменяется на высокий и схема 9 "И" одновременно запускает формирователи 1, 2. Таким образом, состояние разрядных выходов реверсивного 11 счетчика не изменяется. При изменении СВЧ мощности выше заданного уровня, длительность импульса на выходе формирователя 1 возрастает, и в момент, когда импульс на выходе формирователя 2 заканчивается, на выходе схемы 8 "НЕ" потенциал изменяется на высокий, и схема 6 "И" "разрешает" прохождение импульсов с выхода генератора 10 на вычитающий вход реверсивного счетчика 11. При изменении СВЧ мощности ниже заданного уровня - импульсы с выхода генератора 10 через схему 5 "И" поступают на суммирующий вход того же счетчика. При этом число импульсов, поступающих на соответствующий вход реверсивного счетчика 11, определяется величиной, отклонения СВЧ мощности от заданного уровня и не зависит от факторов условий применения стабилизатора СВЧ мощности. Таким образом, разрядные выходы реверсивного 11 счетчика через преобразователь 12 код-сигналы воздействуют на управляющий вход электрически 13 управляемого аттенюатора СВЧ в мере, отображающей с высокой степенью точности характер и величину отклонения СВЧ мощности от заданного уровня. При этом точность процесса стабилизации определяется ценой младшего разряда реверсивного 11 счетчика.
Использование двух формирователей импульсов по длительности с одинаковыми болометрами СВЧ во времязадающих цепях, один из которых одновременно включен в СВЧ тракт, выгодно отличает предлагаемый стабилизатор СВЧ мощности от указанного прототипа, так как значительно уменьшается составляющая погрешности, обусловленная влиянием изменения температуры окружающей среды и других факторов условий применения устройства. При этом точность процесса стабилизации достигается на порядок выше, чем у прототипа, которому всегда будут присущи ограничения, связанные с тем, что получение информации о величине СВЧ мощности и передаче ее к аналого-цифровому преобразователю, погрешность которых в условиях применения стабилизатора СВЧ мощности составляет не менее 1 дБ и может быть снижена только ценой значительного усложнения и удорожания аппаратуры. Кроме этого предлагаемая схема стабилизатора СВЧ мощности значительно упрощена, из-за отсутствия в ней специального анализирующего устройства, умножителя частоты импульсов, амплитудных дискриминаторов и схем "ИЛИ". Это значительно уменьшает вес и габариты стабилизатора СВЧ мощности, упрощает его настройку, повышает надежность, снижает стоимость и позволяет выполнить все устройство в виде интегральной схемы. Предлагаемый стабилизатор СВЧ мощности может быть использован в аппаратуре для высокоточных измерений характеристик ФАР, где требуется точность процесса стабилизации не хуже 0,1 дБ, а также в каналах активных ФАР и других приборах РЛС, к которым предъявляются повышенные требования к весу и габаритам.
Макет предлагаемого устройства, используемый в составе автоматизируемого измерительного комплекса для высокоточных измерений ФАР, обеспечил точность стабилизации уровня СВЧ мощности не хуже 0,1 дБ.