ПЕРЕДАТЧИК СВЧ
SHF TRANSMITTER

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике, в частности к СВЧ передатчикам, и может быть использовано в радиолокации, радионавигации и других областях техники.
Известен «Импульсный усилитель мощности на лампе бегущей волны» [SU 1107284 А1, МПК H03F 3/58], содержащий лампу бегущей волны, анод которой через первую обмотку импульсного трансформатора и первый источник постоянного напряжения подключен к ее катоду, точка соединения первой обмотки импульсного трансформатора и первого источника постоянного напряжения подключена к первому выводу конденсатора и аноду вентиля, катод которого соединен с вторым выводом конденсатора через вторую обмотку импульсного трансформатора. Сетка лампы бегущей волны через третью обмотку импульсного трансформатора и две параллельно включенные цепи, первая из которых выполнена на реактивном двухполюснике, а вторая - на последовательно соединенном резисторе и втором источнике постоянного напряжения, соединена с ее катодом. Замедляющая система соединена с общей шиной устройства и с общим выходом блока управления, снабженного первым и вторым выходами, а также компаратор, вход которого соединен с отводом аттенюатора, а общий выход - с первым выводом аттенюатора и катодом трехэлектродной лампы. Компаратор снабжен входом управления, который соединен с первым выходом блока управления и через четвертую обмотку импульсного трансформатора подключен к общей шине устройства, выход компаратора через первый введенный резистор соединен с управляющей сеткой трехэлектродной лампы и через первый введенный конденсатор - с вторым выходом блока управления. Первый вывод аттенюатора соединен с общей шиной устройства, а второй - с катодом лампы бегущей волн. Точка соединения первого введенного конденсатора и второй обмотки импульсного трансформатора через введенный источник постоянного напряжения и введенную дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединена с анодом трехэлектродной лампы и через цепь из параллельно включенных второго введенного конденсатора и второго введенного резистора соединен с общей шиной устройства.
Известен также «Усилитель мощности на лампе бегущей волны» [RU 2085022 С1, опубл. 04.04.2001 г., МПК H03F 3/58], содержащий лампу бегущей волны, катод которой подключен к стабилизатору напряжения управляющего электрода и через стабилизатор напряжения анода подключен к аноду лампы бегущей волны, подогреватель катода подключен к стабилизатору напряжения подогревателя. Между катодом и шиной нулевого потенциала включен стабилизатор напряжения замедляющей системы лампы бегущей волны, коллекторы которой через стабилизатор напряжения коллекторов подключены к катоду, причем вход и выход лампы бегущей волны являются информационными входом и выходом усилителя мощности. Кроме того, он содержит источник запирающего напряжения, управляемый коммутатор, буферный регистр, два блока постоянной памяти, два цифроаналоговых преобразователя, усилитель рассогласования и делитель напряжения. Источник запирающего напряжения включен между катодом и первым входом управляемого коммутатора, второй вход которого подключен к выходу стабилизатора напряжения управляющего электрода, выход управляемого коммутатора подключен к управляющему электроду лампы бегущей волны, выходы буферного регистра соединены с входами первого и второго блоков постоянной памяти. Выходы первого блока постоянной памяти соединены с входами первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом усилителя рассогласования, второй вход которого подключен к выходу делителя напряжения, включенному между анодом лампы бегущей волны и шиной нулевого потенциала. Выход усилителя рассогласования подключен к управляющему входу стабилизатора напряжения анода, выходы второго блока постоянной памяти подключены к входам второго цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к управляющему входу стабилизатора напряжения замедляющей системы. Третий вход управляемого коммутатора является входом включения отключения усилителя мощности, входы буферного регистра подключены к шине управления выходной мощностью усилителя.
Известен «Передатчик когерентно-импульсной радиолокационной станции» [SU 1840479 А1, опубл.27.03.2007 г., МПК G01S 3/00], содержащий усилитель-преобразователь, генератор сверхвысокочастотных колебаний, импульсный модулятор, усилитель, высокостабильный задающий генератор, выход которого подключен к умножителю и делителю частоты. Выход умножителя частоты подключен к модулятору, а выход делителя соединен с формирователем синхронизирующих импульсов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является «Передатчик СВЧ» [RU 2187880 С1, опубл. 20.08.2002 г., МПК Н03В 9/06], содержащий последовательно включенные задающий генератор, первым выходом соединенный с первым развязывающим прибором, p-i-n-аттенюатор, второй развязывающий прибор, усилитель СВЧ, нагрузку и подключенные к второму входу усилителя СВЧ источник питания и модулятор. Между вторым выходом задающего генератора и управляющим входом p-i-n-аттенюатора включены частотный дискриминатор и управляемый от дискриминатора источник тока.
Недостатками известных устройств являются разбаланс по току потребления в комбинированном режиме, а также невозможность обеспечения низкого уровня фазовых и амплитудных шумов с сохранением максимальной выходной мощности в разных режимах СВЧ передатчика при работе в широкой рабочей полосе частот.
Техническим эффектом предлагаемого передатчика СВЧ является устранение разбаланса по току потребления в комбинированном режиме. Периодически отсутствует периодическая «раскачка» тока потребления. Разбаланс составляет менее 3%, что очень важно для увеличения надежности систем электроснабжения, в частности генераторов питания бортовых РЛС, и других потребителей, питающихся от нее, а также обеспечение низкого уровня фазовых и амплитудных шумов с сохранением максимальной выходной мощности в широкой рабочей полосе частот на различных скважностях и длительностях в разных режимах СВЧ передатчика.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что передатчик СВЧ содержит первый СВЧ усилитель, первый высоковольтный источник питания и модулятор. Первый выход первого высоковольтного источника питания соединен с первым входом модулятора, первый выход которого соединен со вторым входом первого СВЧ усилителя.
Новым в предлагаемом изобретении является введение второго СВЧ усилитель, второго высоковольтного источника питания, блока подгрузки, устройства управления и стабилизатора, причем первый вход первого СВЧ усилителя является первым входом передатчика СВЧ. Выход первого СВЧ усилителя подключен к первому входу второго СВЧ усилителя, выход которого является первым выходом передатчика СВЧ. Выход блока подгрузки соединен с первым входом первого высоковольтного источника питания, вход-выход первого высоковольтного источника питания подключен к входу-выходу стабилизатора, первый выход устройства управления соединен со вторым входом модулятора, второй выход устройства управления является вторым выходом передатчика СВЧ, а второй вход устройства управления является вторым входом передатчика СВЧ. Второй выход первого высоковольтного источника питания подключен ко входу второго высоковольтного источника питания, выход второго высоковольтного источника питания соединен с четвертым входом второго СВЧ усилителя и четвертым входом первого СВЧ усилителя. Третий выход первого высоковольтного источника питания подключен к третьему входу первого СВЧ усилителя и второму входу второго СВЧ усилителя, второй выход модулятора соединен с третьим входом второго СВЧ усилителя.
На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого передатчика СВЧ.
На фиг.2 изображены графики режимов работы, где Р - уровень мощности; Т - время работы передатчика.
Передатчик СВЧ состоит из первого СВЧ усилителя 1, второго СВЧ усилителя 2, выполненных, например, на лампах бегущей волны (ЛБВ), блока подгрузки 3, выполненного, например, в виде пассивного регулятора тока, позволяющего совместно с введенной обратной связью от стабилизатора 8 получить низкий уровень пульсаций напряжения первого высоковольтного источника питания 4, модулятора 5, второго высоковольтного источника питания 6, устройства управления 7, стабилизатора 8. Первый выход модулятора 5 соединен со вторым входом первого СВЧ усилителя 1. Первый вход первого СВЧ усилителя 1 является первым входом передатчика СВЧ, выход первого СВЧ усилителя 1 подключен к первому входу второго СВЧ усилителя 2, выход которого является первым выходом передатчика СВЧ. Выход блока подгрузки 3 соединен с первым входом первого высоковольтного источника питания 4, второй вход первого высоковольтного источника питания подключен к выходу стабилизатора 8. Первый выход устройства управления 7 соединен со вторым входом модулятора 5. Второй выход устройства управления 7 является вторым выходом передатчика СВЧ, а второй вход устройства управления 7 является вторым входом передатчика СВЧ. Второй выход первого высоковольтного источника питания 4 подключен ко входу второго высоковольтного источника питания 6, выход второго высоковольтного источника питания 6 соединен с третьим входом второго СВЧ усилителя 2 и четвертым входом первого СВЧ усилителя 1. Третий выход первого высоковольтного источника питания 4 подключен к третьему входу первого СВЧ усилителя 1 и второму входу второго СВЧ усилителя 2. Второй выход модулятора 5 соединен с третьим входом второго СВЧ усилителя 2.
Передатчик СВЧ работает следующим образом:
По команде с устройства управления 7 модулятор 5 формирует напряжение смещения и напряжение накала на катод обоих ЛБВ. Устройство управления 7 в соответствии с внешними командами формирует сигналы управления модулятором 5, выдает сигналы исправности и квитанции. После разогрева катода на высоковольтные источники питания 4 и 6 СВЧ усилителя подается первичное напряжение. Все напряжения питания электродов СВЧ усилителей формируются относительно катода и не имеют гальванической связи с нулевым потенциалом блока, кроме стабилизатора 8 источника питания СВЧ усилителя. Высоковольтный источник питания 6 СВЧ усилителей нестабилизированный.
Для обеспечения работы блока на разных скважностях и длительностях с сохранением низкого уровня амплитудных и фазовых шумов требовался низкий уровень пульсаций высоковольтного источник питания 4. Эта задача была решена с помощью стабилизатора 8 введением блока подгрузки 3 и обратной связи от стабилизатора 8 к первому высоковольтному источнику питания 4.
Управление режимами работы СВЧ усилителей производится по сеткам. В соответствии с диаграммой работы модулятора формируется на сетках СВЧ усилителей фиксированное отрицательное напряжение (прибор заперт) или фиксированное положительное напряжение (прибор работает в режиме усиления СВЧ сигнала). В режиме Р1 усиления СВЧ сигнала работают оба СВЧ усилителя. В режимах Р2 усиления СВЧ сигнала работает только один СВЧ усилитель, на сетку СВЧ усилителя 2 при этом подается отрицательное запирающее напряжение, прибор закрыт и работает в режиме радиопрозрачности. Последовательная схема построения передатчика СВЧ на двух усилителях позволяет выровнять токи потребления в комбинированном режиме. Длительности подобраны таким образом, что токи потребления в момент Т1 и Т2 практически одинаковые и их разница составляет менее 3%.