ГЕНЕРАТОР СУПЕРИРУЮЩИХ ИМПУЛЬСОВ СВЕРХГЕНЕРАТИВНОГО ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКА АЭРОЛОГИЧЕСКОГО РАДИОЗОНДА

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности к технологии проектирования и производства аэрологических радиозондов (АРЗ), и может быть использована для повышения качества работы сверхрегенеративных приемопередатчиков (СПП) аэрологических радиозондов.
СПП обеспечивают передачу телеметрической информации с борта АРЗ на наземную радиолокационную станцию слежения и измерение наклонной дальности импульсным методом. В состав СПП входят генератор супер-ирующих импульсов, инерционная цепь автосмещения и СВЧ-автогенератор несущей частоты СПП. Генератор суперирующих импульсов используется для запуска СВЧ-автогенератора и управления его работой [1, 2].
Суперирующие импульсы представляют собой последовательность прямоугольных видеоимпульсов заданной (поднесущей) частоты, вырабатываемых автогенератором входящим в состав генератора суперирующих импульсов. Известной проблемой производства сверхрегенеративных приемопередатчиков (СПП) АРЗ является сложность регулировки выходных параметров СВЧ-автогенератора из-за их связности, т.к. в конструкции не предусмотрена раздельная регулировка его несущей частоты и чувствительности к запросному сигналу радиолокационной станции. В настоящее время при производстве АРЗ это делается одновременно, т.е. при регулировке чувствительности изменяется несущая частота чувствительность и наоборот. При настройке выходных СВЧ-параметров СПП в процессе производства приходится требуемые значения несущей частоты и чувствительности регулировать методом итерации. Этот процесс затрудняет технологию настройки и снижает качество выходных параметров СПП АРЗ.
Важным параметром генератора суперирующих импульсов является величина его выходного дифференциального сопротивления, минимальное значение которого в известных технических решениях определяется цепочкой из диодов через которые проходит в прямом направлении ипульсный ток вырабатываемый генератором суперирующих импульсов. В известных патентах выходной каскад генератора суперирующего напряжения (ГСН) выполнен в виде генератора импульсов тока поступающих через активное сопротивление на цепочку прямосмещенных диодов на которых создается управляющее напряжение ГСН. Низкое дифференциальное сопротивление диодов обеспечивает жесткий характер переходного процесса установления автоколебаний в СВЧ-автогенератора и позволяет обеспечить оптимальную работу СПП. Регулировка выходного сопротивления (в сторону увеличения) осуществляется с помощью последовательно включенного резистора, величина которого подбирается при регулировке чувствительности СПП.
c
c
Однако импульсы тока создают на переднем фронте прямосмещенных диодов выбросы напряжения ΔU (см. стр.150-159. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. Изд. 4-е, перераб. и доп. М., «Энергия». 1977. 672 с. ил.). Выбросы напряжения ΔU создают в свою очередь выбросы на переднем фронте импульсов пускового тока (см. фиг.5) и нарушают работу СПП в приемном режиме.
Известен генератор суперирующих импульсов, см. книгу «Аэрология», Ленинград, Гидрометеоиздат», 1990, стр.189. Его недостатками являются неоптимальная форма выходного напряжения, которая снижает чувствительность СПП радиозонда.
Известен генератор суперирующих импульсов, см. патент №50682 - ПРОТОТИП.
Его недостатки: неоптимальная форма выходного напряжения, а также взаимная зависимость регулировки чувствительности и несущей частоты СПП, что приводит к ухудшению выходных параметров АРЗ.
Таким образом, недостатком всех известных технических решений и ПРОТОТИПА является существенное влияние выброса напряжения на переднем фронте выходных импульсов генератора суперирующих импульсов сформированных на цепочке прямо смещенных диодов и поступающих на управляющий вход СВЧ-автогенератора СПП.
Этот паразитный отрицательный эффект приводит соответственно к выбросу на переднем фронте импульсов пускового тока СВЧ-автогенератора, что снижает чувствительность и стабильность работы СПП.
Необходимо также подчеркнуть, что при увеличении длительности суперирующих импульсов чувствительность СПП нарастает до определенного предела. При уменьшении длительности суперирующих импульсов чувствительность СПП соответственно уменьшается.
Технической задачей полезной модели является повышение выходных параметров АРЗ, т.е. повышение эксплуатационных качеств.
С этой целью предлагается генератор суперирующих импульсов приемопередатчика АРЗ, содержащий классический LC-генератор, активные элементы которого выполнен на ИМС ТТЛ-логике, отличающийся тем, что в него введен регулирующий резистор, включенный в задающую RC-цепь, а на выход генератора суперирующих импульсов введен эмиттерный повторитель, база которого через резистор соединена с выходом автогенератора суперирующих импульсов, одновременно база через параллельную RC-цепь соединена с нулевой шиной, эмиттер повторителя через резистор соединен с нулевой шиной, в выход эмиттерного повторителя генератора суперирующих импульсов соединена с входом инерционной цепи автосмещения.
На фиг.1 приведена структурная схема СПП АРЗ, на фиг.2 - структурно-принципиальная схема прототипа, на фиг.3 - принципиальная схема предлагаемого технического решения.
На фиг.1 изображено: 1 - генератор суперирующего напряжения (импульсов), 2 - инерционная цепь автосмещения, 3 - стабилизатор напряжения, 4 - стабилизатор тока, 5 - СВЧ-автогенератора, 6 - приемопередающая антенна, Еп - напряжение питания.
На фиг.3 изображено: 1 - генератор суперирующего напряжения, 7 - эмиттерный повторитель, R2, С3 - введенная цепочка для регулировки длительности переднего фронта суперирующих импульсов, С4 - введенная емкость для повышения чувствительности СВЧ-автогенератора.
Схема имеет следующие соединения: собственно генератор 1 собран по классической схеме с контуром на L1 и L2, причем L1 - катушка обратной связи. Вход модуляции развязан по постоянной составляющей от генератора через емкость С1. Инверторы D1 и D2 служат для вращения фазы, а цепь R2 и С3-это инерционная цепь автосмещения. Эмиттерный повторитель служит для согласования выходного импеданса генератора 1 с СВЧ-автогенератора 5.
Генератор суперирующих импульсов L работает по классической схеме LC-генератора и в разъяснениях не нуждается. Эмиттерный повторитель на транзисторе VT также собран по классической схеме.
Новшество технического решения состоит в том, цепочка R2, СЗ обеспечивает регулировку длительности переднего фронта суперирующих импульсов и, в конечном счете, в необходимых пределах длительность суперирующих импульсов. Это позволяет регулировать чувствительность СПП не изменяя значение несущей частоты СПП. Регулировкой величины конденсатора С4 исключаются паразитные выбросы и обеспечивается оптимальная форма переднего фронта суперирующих импульсов. Все вышесказанное позволяет обеспечить независимую регулировку чувствительности и несущей частоты СПП с высокой эффективностью.
Литература
1. Иванов В.Э., Фридзон М.Б., Ессяк С.П. «Радиозондирование атмосферы. Технические и метрологические аспекты разработки и применения радиозондовых измерительных средств», под ред. В.Э.Иванова. Екатеринбург. УрО РАН. 2004. 596 с. ISBN 5-7691-1513-0. (см. стр.551-554).
2. Сверхрегенераторы. М.К.Белкин Г.И.Кравченко Ю.Г.Скоробутов Б.А.Стрюков; Под редакцией М.К.Белкина. - М.: Радио и связь, 1983. - 248 с., ил.