УСТРОЙСТВО УСИЛЕНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ СО ВСТРОЕННЫМ АТТЕНЮАТОРОМ

Предлагаемая полезная модель относится к технике полупроводниковых устройств и может быть использована в радиопередающих устройствах сверхвысоких частот (СВЧ).
Современные передающие устройства радиолокационных станций (РЛС) включают в себя множество устройств, выполняющих различные функции. Так, например, для построения мощных усилителей широко используются устройства распределения мощности (делители, сумматоры), для контроля мощности усилителей используются детекторы, для защиты выходных каскадов передатчиков используются ферритовые циркуляторы и т.д.
Все эти устройства в тракте соединены, в основном, с помощью коаксиальных кабелей с радиочастотными соединителями, которые ухудшают электрические характеристики тракта, внося дополнительные потери, ухудшают надежность передатчика в целом. Кроме того, каждое из радиоустройств требует размещения в отдельном корпусе, которое ведет к увеличению массы и габаритов передающей системы.
Многофункциональные устройства для радиолокационных станций описаны, например, в патентах [1-4]. Общим недостатком указанных технических решений является то, что каждое многофункциональное устройство выполнено в виде набора устройств с одной функциональной возможностью, соединенных между собой коаксиальными кабелями с установленными на них радиочастотными соединителями.
За прототип принято устройство, описанное в патенте [3] как наиболее близкое по своему назначению и технической сущности к заявляемой полезной модели. Прототип содержит предварительный усилитель, подключенный к микрополосковому делителю мощности, n выходов которого соединены с входами N СВЧ-усилителей, выходы СВЧ-усилителей подключены к N-канальному сумматору, соединенному с детекторной головкой. N-канальный сумматор выполнен в виде N волноводных ТЕМ-мостов с соответствующими входами, соединенными с выходами N СВЧ-усилителей непосредственно коаксиально-волноводными переходами, а его выход через волноводный фланец подключен к детекторной головке, при этом микрополосковый делитель мощности связан с входами N СВЧ-усилителей жесткими кабелями.
К недостаткам прототипа можно отнести то, что в состав входят три функционально законченных устройства - усилитель мощности, устройство распределения мощности (делитель/сумматор), детекторная головка, причем связи между ними осуществляются через кабельные соединения, что приводит к увеличению массогабаритных характеристик и к дополнительным потерям мощности в кабельных соединениях и, как следствие, к уменьшению надежности устройства в целом.
Техническим результатом предлагаемой модели является повышение надежности и сокращение массогабаритных характеристик устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее усилитель мощности, секцию контроля (в прототипе - детекторная головка), делитель мощности на n каналов, введены блок накопительных конденсаторов и преобразователь питающего напряжения, фиксированный аттенюатор, ферритовое развязывающее устройство (ФРУ), радиатор, причем функционально законченное устройство размещено в едином корпусе.
Сущность полезной модели поясняется фигурами, где на фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого устройства, на фиг. 2 - конструктивное исполнение заявляемого устройства.
На фиг. 1 показаны:
1 - фиксированный аттенюатор;
2 - усилитель мощности;
3 - преобразователь;
4 - секция контроля (детектор);
5 - ФРУ;
6 - делитель мощности;
7 - согласованная нагрузка.
Как видно из структурной схемы фиксированный аттенюатор 1 соединен с первым входом усилителя мощности 2, второй вход которого соединен с внешним источником питающего напряжения, а третий вход с преобразователем 3 питающего напряжения. Также усилитель мощности 2 соединен с секцией контроля 4 и ФРУ 5. Первый выход ФРУ 5 соединен с согласованной нагрузкой 7, а второй выход ФРУ 5 соединен со входом многоканального делителя мощности 6. Выходы многоканального делителя мощности 6 являются выходами устройства.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
Высокочастотный сигнал через многоразрядный дискретный фиксированный аттенюатор 1 поступает на вход усилителя мощности 2, имеющего, по крайней мере, три каскада усиления, позволяющие использовать транзисторы с разными питающими напряжениями за счет введения в состав устройства преобразователя 3 питающего напряжения. Линейка каскадов усиления может иметь в своем составе мощные транзисторы, работающие в классах АВ, С в импульсных режимах за счет размещения в устройстве блока накопительных конденсаторов (на фиг. не показан). После усилителя размещена секция контроля 4 выходной мощности, видеосигнал от которой выведен на низкочастотный (НЧ) разъем, размещенный на корпусе устройства. Далее высокочастотный (ВЧ) сигнал поступает на ФРУ 5, защищающий усилитель от рассогласований тракта и аварийных режимов, причем нежелательный отраженный вследствие рассогласования тракта сигнал рассеивается в согласованной нагрузке 7. После ФРУ 5 ВЧ сигнал поступает на вход n-канального делителя мощности 6. Выходы n-канального делителя мощности 6 являются выходами устройства.
На фиг. 2 показаны:
8 - брызгозащищенный отсек;
9 - низкочастотный разъем;
10 - герметичный отсек для размещения ФРУ, делителя;
11 - герметичный усилительный отсек;
12 - радиатор;
13 - радиочастотные соединители.
Устройство имеет планарную конструкцию (фиг. 2) и размещено в едином герметичном корпусе, разделенном на герметичный отсек для размещения ФРУ, делителя 10 и герметичный усилительный отсек 11. В целях обеспечения электромагнитной совместимости низкочастотные сигналы и высокочастотные сигналы разъединены конструктивно и подводятся через низкочастотный разъем 9 и радиочастотные соединители 13 соответсвенно. На обратной стороне конструкции размещен радиатор 12, обеспечивающий допустимые тепловые режимы работы используемых электрорадиоэлементов. Усилитель мощности 2, n-канальный делитель мощности 6 выполнены в микрополосковом варианте. Многоразрядный дискретный фиксированный аттенюатор 1, размещенный со стороны радиатора 12, позволяет расширить динамический диапазон входных сигналов. Преобразователь 3 совместно с блоком накопительных конденсаторов размещен в брызгозащищенном отсеке 8.
Изготовлены опытные образцы заявляемого устройства, проведены механические и климатические испытания в соответствии с ГОСТ РВ 20.39.304-98.
За счет размещения устройства в едином корпусе, появилась возможность исключения кабельных соединений, что уменьшило массогабаритные характеристики и увеличило надежность устройства в целом.
Изготовленный опытный образец устройства имеет массу не более 2 кг при габаритах, не превышающих 210×170×50 мм.
Таким образом, за счет введения указанных признаков обеспечивается технический результат - увеличение повышение надежности и сокращение массогабаритных характеристик устройства.
Список использованной литературы:
1 Патент РФ на полезную модель №129319 «Твердотельный усилитель импульсной сверхвысокочастотной мощности», опубликовано 20.06.2013.
2 Патент РФ на полезную модель №67358 «Твердотельный усилитель мощности Х-диапазона», опубликовано 10.10.2007.
3 Патент на изобретение №2343625, «Твердотельный усилитель мощности X-диапазона», опубликовано 10.01.2009.
4 Патент РФ на полезную модель №138939 «Усилитель импульсной мощности СВЧ - сигнала беспилотного летательного аппарата», опубликовано 27.03.2014.