РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ МОНОПЕРЕДАТЧИК СРЕДНЕГО УРОВНЯ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к радиолокационным передающим устройствам, предназначенным для формирования мощных импульсов электромагнитной энергии высокой частоты в рабочем диапазоне частот, в частности, к многокаскадным твердотельным монопередатчикам для получения зондирующих сигналов, например, в виде последовательности фазоманипулированных (ФМ) и линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) радиоимпульсов среднего уровня мощности в метровом диапазоне волн.
Устройство передатчика определяется его назначением и предъявляемыми к нему техническими требованиями реализации конкретного назначения, такими как мощность на выходе, рабочий частотный диапазон и специальными требованиями к формируемому виду радиоимпульсов. Устройство передатчика в высокочастотном диапазоне, кроме того, характеризуется тесным сопряжением друг с другом активных приборов и колебательных систем, создавая специфику единого целого радиолокационного передатчика.
Уровень техники в области радиолокационных высокочастотных передатчиков средней мощности представлен известным передающим устройством средней мощности метрового диапазона волн радиолокационной станции (РЛС) П-18 (индекс - 1РЛ131), содержащим одноламповый однотактный двухконтурный автогенератор высокой частоты с импульсной анодной модуляцией и схемой с общей сеткой на импульсном триоде для преобразования энергии высоковольтных видеоимпульсов в энергию мощных высокочастотных импульсов, модулятор со схемой формирования модулирующих импульсов, обеспечивающей получение
мощных импульсов напряжения положительной полярности с заданной частотой повторения и длительностью, используемых для осуществления анодной модуляции генератора, и каналом поджигающих импульсов модулятора для формирования мощных импульсов на базе накопителя энергии, выполненным в виде искусственной линии, с зарядными дросселями и зарядным кенотроном, и коммутирующего прибора в виде тиратрона для замыкания в определенные моменты времени искусственной линии на первичную обмотку импульсного трансформатора, служащего для изменения полярности модулирующих импульсов и повышения их амплитуды, а также стабилизатор накала и высоковольтный выпрямитель (см. прилагаемые к настоящей заявке копии материалов Технического описания изделия 1РЛ131. Жг 1.231.001 ТО. Часть 1. Горький, 1974 г., с.9).
Данный аналог, характеризующийся кондуктивной связью анодно-сеточного контура генератора с нагрузкой (антенной), т.е. представляющий собой ламповый монопередатчик с единственным выходом, имеет ухудшенные габаритные показатели, обусловленные необходимостью специального размещения лампового генератора вдоль одной из стенок кузова подвижной наземной РЛС на металлической раме и остальной аппаратуры передатчика в нескольких шкафах, установленных на специальных основаниях с амортизаторами и имеющих интенсивную приточно-вытяжную вентиляцию - охлаждение передатчика несколькими вентиляторами.
В связи с тенденцией в радиолокации - разрабатывать функциональные системы на уровне последних достижений в области элементной базы сравниваемый ламповый передатчик в настоящее время значительно уступает радиопередающим устройствам на полупроводниковых приборах по целому комплексу рабочих и эксплуатационных характеристик, таких как срок службы, масса и габариты, готовность к работе после включения питающих напряжений и др. (см. справочное пособие Радиопередающие устройства. Под ред. О.А.Челнокова. М., «Радио и связь», 1982 г. с.3-4), и
являясь ближайшим аналогом по назначению, в качестве прототипа выбран быть не может, представляя собой элементную реализацию передатчика иного поколения с значительными отличиями в приборно-аппаратном устройстве передатчика и, как следствие, в его схемотехническом решении и по этой причине являясь отдаленным по технической сущности аналогом заявляемого твердотельного монопередатчика, непригоден для сравнения с целью подтверждения технического результата.
Отсутствие в источниках информации в объеме раскрытия технической сущности ближайшего аналога заявляемого радиолокационного высокочастотного твердотельного монопередатчика среднего уровня мощности явилось причиной изложения формулы этой полезной модели без разделения на ограничительную и отличительную части и описания полезной модели без критики недостатков прототипа (в связи с его отсутствием) с формулировкой следующей технической проблемы, на решение которой направлена заявляемая полезная модель.
Устройство радиолокационного высокочастотного твердотельного монопередатчика среднего уровня мощности, заключающееся в многокаскадном структурно-схемном решении средств формирования частоты и выходной мощности, во многом определяет конечные рабочие и эксплуатационные характеристики конструктивной реализации передатчика, для достижения которых, кроме мер по устранению нежелательных межкаскадных связей в высокочастотном диапазоне и по повышению надежности работы передатчика при изменении режимных условий, необходим оптимальный выбор массогабаритных показателей конструкции передатчика и вида охлаждения активных полупроводниковых приборов. Такой результат достигается в модульном исполнении передатчика, когда один или несколько каскадов и элементов схемы передатчика объединяют в общий модуль, при этом исходная проблема разработки передатчика, представляющего собой сложную многофакторную систему, - в выборе эффективного многокаскадного структурно-схемного решения - основы
последующего многомодульного исполнения конструкции передатчика с оптимальным сочетанием его массогабаритных показателей и охлаждения за счет сокращения разнотипных модулей.
Для обеспечения указанной структурно-схемной основы эффективного модульного исполнения заявляемого передатчика в последнем, представляющем собой многокаскадное передающее устройство, предназначенное для получения зондирующих сигналов, в частности, в виде последовательности ФМ и ЛЧМ радиоимпульсов требуемого уровня мощности, возбудитель для формирования радиоимпульсов, состоящий из последовательно соединенных между собой генератора высокой частоты, образованного несколькими переключаемыми кварцевыми высокочастотными генераторами, и преобразователя частоты, подключен через дискретный аттенюатор на входе предварительного усилителя (ПУ) к содержащемуся в нем усилителю мощности входного сигнала, подсоединенное своим выходом к входу двухканального делителя мощности, соединенного выходами с двумя базовыми усилителями мощности высокочастотного сигнала (БУМ) в составе ПУ, подсоединенными к входам двухканального сумматора мощности, соединенного выходом, в свою очередь, через дискретный аттенюатор на выходе ПУ с входом шести - или четырехканального делителя мощности на входе оконечного усилителя мощности (ОУМ), каждый выходной канал указанного делителя мощности подсоединен к входу четырехканального делителя мощности, соединенного выходами с четырьмя БУМ в составе ОУМ, подсоединенными к входам четырехканального сумматора мощности, соединенного на выходе ОУМ своим выходом с одним из входов шести - или четырехканального сумматора мощности, имеющего выход на антенно-фидерную систему, при этом БУМ, введенный в состав ПУ и ОУМ, содержит первый каскад усиления на одном транзисторе, соединенный через двухканальный делитель мощности с двумя транзисторными ячейками усиления второго каскада усиления, соединенными на его выходе с входами двухканального сумматора
мощности, и обеспечивает выходную мощность 300-600 Вт, а ПУ и ОУМ снабжены источниками вторичного питания и делители и сумматоры мощности имеют высокочастотную развязку.
Передатчик предусматривает введение ферритового развязывающего устройства в его схему на участках соединения двухканального сумматора мощности с дискретным аттенюатором на выходе ПУ и каждого четырехканального сумматора мощности на выходе ОУМ с одним из входов шести - или четырехканального сумматора мощности.
Устройство предлагаемого передатчика обеспечивает структурно-схемную основу его конструктивно-технологической реализации в виде одинаковых модулей БУМ с возможностью достижения оптимального сочетания массогабаритных показателей несущих конструкций модулей и принудительного воздушного охлаждения модулей.
В источниках информации устройство передатчика в заявляемой совокупности признаков не обнаружено, а промышленная применимость его многокаскадной структурной схемы подтверждена указаниями в последующем описании примера схемы передатчика на элементную базу ее исполнения.
На фигуре представлена структурная схема предлагаемого передатчика.
Передатчик содержит возбудитель 1 для формирования радиоимпульсов в метровом диапазоне волн, состоящий из последовательно соединенных между собой генератора высокой частоты 2, образованного несколькими переключаемыми кварцевыми высокочастотными генераторами, и преобразователя частоты 3. Возбудитель 1 подключен через дискретный аттенюатор 4 на входе широкополосного ПУЗ к содержащемуся в нем усилителю мощности входного сигнала 6, подсоединенному своим выходом к входу двухканального делителя мощности 7, соединенного выходами с двумя БУМ 8 в составе ПУ 5, подсоединенными к входам двухканального сумматора мощности 9, соединенного выходом, в свою
очередь, через последовательно соединенные ферритовое развязывающее устройство 10 и дискретный аттенюатор 11 на выходе ПУ 5 с входом в данном примере выполнения шестиканального делителя мощности 12 на входе ОУМ 13. Каждый выходной канал делителя мощности 12 подсоединен к входу своего четырехканального делителя мощности 14, соединенного выходами с четырьмя БУМ 8, образующими в составе ОУМ 13 один из его блоков усиления 15 и подсоединенными к входам четырехканального сумматора мощности 16, соединенного на выходе блока 15 своим выходом через ферритовое развязывающее устройство 17 на выходе ОУМ 13 с одним из входов в данном примере выполнения шестиканального сумматора 18, имеющего выход на антенно-фидерную систему. При этом ПУ 5 и блоки усиления 15 в составе ОУМ 13 снабжены источниками вторичного питания 19, а делители 7, 12 и 14 и сумматоры 9 и 16 имеют высокочастотную развязку и БУМ 8 в составе ПУ 5 и ОУМ 13 содержит первый каскад усиления на одном транзисторе 20, соединенный через двухканальный делитель с двумя транзисторными ячейками усиления 21 второго каскада усиления, соединенными на выходе последнего с входами двухканального сумматора мощности в составе БУМ 8.
Передатчик работает следующим образом.
Сформированный в возбудителе 1 импульсный высокочастотный сигнал в результате получения непрерывного сигнала в генераторе 2 и выработки радиоимпульсного сигнала в преобразователе частоты 3 на уровне ≈ 5 мВт поступает на входе ПУ 5 в дискретный аттенюатор 4 для компенсации разброса выходной мощности возбудителя 1 и обеспечения номинального уровня входного сигнала на вход усилителя мощности 6.
После ослабления в аттенюаторе 4 до необходимого уровня входной сигнал усиливается усилителем мощности 6 до уровня, который, после деления в делителе мощности 7 пополам обеспечивает поступаемый на входы двух БУМ 8 сигнал на уровне ≈ 9 Вт.
Поступивший на вход первого каскада усиления БУМ 8 сигнал усиливается транзистором 20, в качестве которого может быть использован, например, транзистор 2Т930Б, до уровня ≈ 60 ВТ и делится на входе во второй каскад усиления в делителе на два сигнала мощностью 30 Вт, которые транзисторными ячейками 21 на основе транзисторных сборок, например, из двух транзисторов 2Т9128АС, усиливаются до уровня 200 Вт и суммируются в сумматоре на выходе БУМ 8, обеспечивая выходную мощность не менее 350 Вт.
Усиленные в БУМ 8 выходные сигналы суммируются в сумматоре 9, после чего суммарный сигнал подвергается регулировке, ослабляясь в аттенюаторе 11 на выходе ПУ 5 перед подачей на вход ОУМ 13.
После усиления в ПУ 5 высокочастотный сигнал с уровнем мощности ≈ 400 Вт поступает на вход шестиканального делителя мощности 12, после чего разделившиеся сигналы с шести выходов делителя 12 поступают на входы четырехканальных делителей 14 в составе блоков усиления 15, в которых после деления в делителях 14 на четыре сигнала, каждый из них усиливается БУМ 8 в составе четырех каналов усиления в блоке усиления 15. Усиленные БУМ 8 сигналы суммируются в сумматоре 16 на выходе ОУМ 13 и поступают на входы шестиканального сумматора 18, суммарный сигнал с которого, пройдя через антенный коммутатор, подается на вход направленного ответвителя и далее на антенну в антенно-фидерной системе, давая на выходе передатчика импульсную мощность ≈ 5000 Вт.
При этом использование в схеме передатчика развязки делителей и сумматоров высокочастотного сигнала, а также ферритовых развязывающих устройств 10 и 17 обусловлено необходимостью согласования активных полупроводниковых приборов (транзисторов) с трактом передачи мощности и обеспечения требуемого качества нагрузки в разных режимах работы, а источники вторичного питания 19 осуществляют питание активных полупроводниковых приборов в каскадах усиления передатчика и
обеспечивают возможность плавного регулирования уровней мощности высокочастотного сигнала между каскадами усиления.
Аналогично работает передатчик с четырехканальным исполнением делителя 12 и сумматора 18 мощности и выполнением БУМ 8 на основе использования, например, транзисторов 2Т 971 А в качестве транзистора 20 в первом каскаде усиления и в транзисторных ячейках усиления 21 второго каскада усиления и обеспечением в итоге БУМ 8 его выходной мощности не менее 550 Вт.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает схемотехническую основу достижения оптимального сочетания технических характеристик передатчика, в том числе его массогабаритных показателей, и экономного режима охлаждения передатчика посредством возможности модульного конструкторско-технологического исполнения передатчика, в частности с двадцатью четырьмя одинаковыми модулями базового усилителя высокочастотного сигнала, а также набором одинаковых модулей сумматоров-делителей и источников вторичного питания с размещением их в малогабаритных несущих конструкциях с принудительным воздушным охлаждением.