Устройство передающее с синтезатором частот

Полезная модель относится к области радиотехники, в частности к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и предназначена для работы в составе комплекса системы активной радиолокации в качестве передающего звена.
Из уровня техники известен импульсный передатчик (патент на изобретение РФ №2356164, опубликовано 20.05.2009 г., МПК: Н04В 1/02 (2006.01). Импульсный передатчик состоит из трех разнесенных по частоте каналов. Первый канал включает первый импульсный модулятор, первый автогенератор, первый вентиль, второй усилитель мощности, третий импульсный модулятор, первый направленный ответвитель мощности, шестой усилитель мощности, первое устройство контроля мощности, седьмой усилитель мощности, второе устройство контроля мощности, первую схему сложения мощностей, второй циркулятор, первый фильтр, первый антенный переключатель, шестое устройство контроля мощности.
Второй и третий каналы содержат второй автогенератор, второй импульсный модулятор, первый усилитель мощности, первый циркулятор, четвертый усилитель мощности, четвертый импульсный модулятор, пятый импульсный модулятор, частотно разделительное устройство, второй вентиль, третий усилитель мощности, третий вентиль, пятый усилитель мощности, второй направленный ответвитель мощности, восьмой усилитель мощности, третье устройство контроля мощности, девятый усилитель мощности, четвертое устройство контроля мощности, десятый усилитель мощности, пятое устройство контроля мощности, первую дополнительную фильтрующую цепь, вторую дополнительную фильтрующую цепь, третью дополнительную фильтрующую цепь, четвертую дополнительную фильтрующую цепь, пятую дополнительную фильтрующую цепь, шестую дополнительную фильтрующую цепь, седьмую дополнительную фильтрующую цепь, восьмую дополнительную фильтрующую цепь, девятую дополнительную фильтрующую цепь, десятую дополнительную фильтрующую цепь, вторую схему сложения мощностей, второй фильтр, третий циркулятор, второй антенный переключатель, седьмое устройство контроля мощности, восьмое устройство контроля мощности. А также в ИП включены первый накопитель энергии, второй накопитель энергии, терморегулятор, схема формирования сигнала исправности, схема управления.
К недостаткам данного импульсного передатчика можно отнести невысокую надежность и значительные массогабаритные характеристики устройства из-за наличия большого количества входящих блоков, низкую стабильность несущих частот.
Наиболее близким по технической сущности и достигнутому результату к заявляемому устройству является устройство передающее (патент на изобретение РФ №2586570, опубликовано 10.06.2016 г., МПК: Н03В 5/18 (2006.01), который выбран в качестве прототипа. Устройство передающее состоит из трех разнесенных по частоте каналов. Первый канал включает первый автогенератор, первый вентиль, первый усилитель, второй усилитель, первый фильтр, первый циркулятор, первую нагрузку, первую плату АСУ.
Второй и третий каналы содержат усилитель опорного сигнала с модулятором, четвертый циркулятор, шестой усилитель, частотно-разделительное устройство, второй автогенератор, второй вентиль, третий усилитель, второй циркулятор, вторую нагрузку, четвертый усилитель, пятый усилитель, третий циркулятор, третью нагрузку, второй фильтр, вторую плату АСУ, детекторную сборку. А также устройство передающее содержит устройство управления АСУ и СКМ, плату питания и управления.
К недостаткам данного устройства передающего можно отнести низкую стабильность несущих частот, которая обеспечивается подбором температурного коэффициента (ТКЕ) емкости материалов и механической подстройкой, как следствие, невысокая надежность.
Технической проблемой, решаемой созданием данного технического решения, является недостаточная стабильность несущих частот в трехканальном устройстве передающем.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение стабильности несущих частот трехканального устройства передающего за счет введения синтезатора частот.
Технический результат достигается тем, что устройство передающее с синтезатором частот содержит устройство управления антенно-согласующим устройством и схемой контроля мощности (АСУ и СКМ) и плату питания и управления, а также три разнесенных по частоте канала. Причем первый канал включает последовательно соединенные автогенератор, первый вентиль, первый усилитель, вход которого соединен с выходом платы питания и управления, второй усилитель, первый фильтр, первый циркулятор, соединенный с первой нагрузкой, первую плату антенно-согласующего устройства (АСУ). Второй и третий каналы содержат последовательно соединенные второй вентиль, третий усилитель, второй циркулятор, соединенный со второй нагрузкой, четвертый усилитель, пятый усилитель, третий циркулятор, соединенный с третьей нагрузкой, а также детекторную сборку, вход которой соединен с выходом пятого усилителя, а выход ее соединен с входом устройства управления АСУ и СКМ, второй фильтр, вход которого соединен с выходом третьего циркулятора, а выход его соединен с входом второй платы АСУ, входы которой соединены с выходами устройства управления АСУ и СКМ, другой выход которой соединен с входом первой платы АСУ, а третьи выходы соединены с входами автогенератора. При этом устройство передающее отличается от прототипа тем, что второй и третий каналы дополнительно включают последовательно соединенные синтезатор частот, первый двухполосный усилитель и второй двухполосный усилитель.
При этом первый вход синтезатора частот, входы первого двухполосного усилителя, второго двухполосного усилителя, соединенные между собой входы третьего и четвертого усилителей соединены с выходами платы питания и управления.
На второй вход синтезатора частот поступает сигнал опорной несущей частоты f2.
Сущность полезной модели поясняется рисунками Фиг. 1 - Фиг. 2.
На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства передающего с синтезатором частот. На Фиг. 2 представлена таблица сравнительных характеристик прототипа и предлагаемого устройства передающего с синтезатором частот.
Устройство передающее с синтезатором частот содержит следующие блоки и элементы:
1 - устройство управления антенно-согласующим устройством и схемой контроля мощности (АСУ и СКМ),
2 - плату питания и управления,
3 - автогенератор,
4 - первый вентиль,
5 - первый усилитель,
6 - второй усилитель,
7 - первый фильтр,
8 - первый циркулятор,
9 - первую нагрузку,
10 - первую плату антенно-согласующего устройства (АСУ),
11 - второй вентиль,
12 - третий усилитель,
13 - второй циркулятор,
14 - вторую нагрузку,
15 - четвертый усилитель,
16 - пятый усилитель,
17 - третий циркулятор,
18 - третью нагрузку,
19 - детекторную сборку,
20 - второй фильтр,
21 - вторую плату антенно-согласующего устройства (АСУ),
22 - синтезатор частот,
23 - первый двухполосный усилитель,
24 - второй двухполосный усилитель.
Синтезатор частот позволяет работать устройству передающему с синтезатором частот с высокой стабильностью и скоростью переключения несущих частот, повышенной надежностью, с возможностью обеспечения работы на трех разнесенных частотах с высоким быстродействием.
f1
f2
f3
При подаче на вход 1 синтезатора частот одного из трех сигналов запуска Yзап или Yзап или Yзап с платы питания и управления, синтезатор частот выдает одну из трех частот: f2, f3 или f4.
Двухполосные усилители мощности выполнены на широкополосных полупроводниковых приборах, позволяют работать в двух частотных каналах.
Устройство передающее с синтезатором частот включает устройство управления АСУ и СКМ 1, плату питания и управления 2 и три разнесенных по частоте канала.
Первый канал содержит последовательно соединенные автогенератор 3, первый вентиль 4, первый усилитель 5, вход которого соединен с выходом платы питания и управления 2, второй усилитель 6, первый фильтр 7, первый циркулятор 8, соединенный с первой нагрузкой 9, первую плату АСУ 10.
Второй и третий каналы содержат последовательно соединенные второй вентиль 11, третий усилитель 12, второй циркулятор 13, соединенный со второй нагрузкой 14, четвертый усилитель 15, пятый усилитель 16, третий циркулятор 17, соединенный с третьей нагрузкой 18, а также детекторную сборку 19, вход которой соединен с выходом пятого усилителя 16, а выход ее соединен с входом устройства управления АСУ и СКМ 1, второй фильтр 20, вход которого соединен с выходом третьего циркулятора 17, а выход его соединен с входом второй платы АСУ 21, входы которой соединены с выходами устройства управления АСУ и СКМ 1, другой выход которой соединен с входом первой платы АСУ 10, а третьи выходы соединены с входами автогенератора 3. При этом второй и третий каналы включают последовательно соединенные синтезатор частот 22, первый двухполосный усилитель 23 и второй двухполосный усилитель 24. Причем первый вход синтезатора частот 22, входы первого двухполосного усилителя 23, второго двухполосного усилителя 24, соединеные между собой входы третьего усилителя 12 и четвертого усилителя 15 соединены с выходами платы питания и управления 2. На второй вход синтезатора частот поступает сигнал опорной несущей частоты f2.
Устройство передающее с синтезатором частот включает три частотных канала и обеспечивает работу в трех частотных диапазонах, каждый из которых выполняет определенную функцию.
Плата питания и управления включает в себя: накопительные емкости и импульсные модуляторы для питания усилителей мощности и цепи термоподогрева.
Устройство управления АСУ и СКМ предназначено для формирования сигналов исправности по наличию мощности при работе в режиме «Передача», а также для управления первой платой АСУ 10, второй платой АСУ 21, для переключения между первой, второй и третьей антеннами в режимах «Передача» или «Прием».
Циркуляторы и вентили используются для обеспечения развязки между каскадами.
Фильтры подавляют паразитные составляющие в спектре передаваемого сигнала, выполнены по микрополосковой технологии.
В данной схеме используют синтезатор частот дециметрового диапазона волн, позволяющий обеспечить работу на трех разнесенных частотах. Синтезатор частот обладает высоким быстродействием, высокой стабильностью и скоростью переключения несущих частот.
Устройство передающее с синтезатором частот работает следующим образом. Управление устройством осуществляют с центрального вычислительного устройства (ЦВУ). Устройство передающее с синтезатором частот работает в трех частотных каналах, каждый из которых - на определенной несущей частоте: первый канал - на несущей частоте ƒ1, второй канал - на несущей частоте ƒ2, третий канал - на несущих частотах ƒ3 и ƒ4. Разнос по частоте между каналами составляет 30-50%. Разнос несущих частот в третьем канале составляет 0,7%.
Устройство передающее с синтезатором частот работает на излучение в конкретный момент времени только в одном из трех каналов. Третий канал работает на излучение в конкретный момент времени только на одной из несущих частот ƒ3 или ƒ4.
В первом канале сигнал несущей частоты ƒ1 формирует автогенератор 3. Сигнал опорной несущей частоты ƒ2 во второй канал поступает на второй вход синтезатор частот 22 с внешнего устройства. В третьем канале сигнал несущей частоты ƒ3 или ƒ4 формирует синтезатор частот 22.
Импульсный режим работы устройства передающего с синтезатором частот в первом канале осуществляют путем подачи импульса напряжения питания в определенный момент времени: от устройства управления АСУ и СКМ 1 - на автогенератор 3 и первую плату АСУ 10, от платы питания и управления 2 - на первый усилитель 5. Во втором и третьем каналах: от устройства управления АСУ и СКМ 1 - на первую плату АСУ 10 и вторую плату АСУ 21, от платы питания и управления 2 - на первый вход синтезатора частот 22, на первый и второй двухполосные усилители 23, 24, на третий усилитель 12 и четвертый усилитель 15.
В режиме «Передача» первый канал имеет один выход на излучение через первую плату АСУ 10 и работает на первую антенну.
В режиме «Передача» второй и третий каналы имеют два выхода на излучение через вторую плату АСУ 21 и работают на вторую и третью антенны.
Режимами «Прием» и «Передача» в устройстве управляет ЦВУ. В режиме «Прием» первый канал принимает сигнал от первой антенны и через первую плату АСУ 10 подает на первый приемник. В режиме «Прием» второй и третий каналы принимают одновременно сигнал от второй антенны и третьей антенны, а затем через вторую плату АСУ 21 подают, соответственно, на второй приемник и третий приемник. Управление первой платой АСУ 10 и второй платой АСУ 21 осуществляют устройством управления АСУ и СКМ 1, которым, в свою очередь, управляет ЦВУ управляющими импульсами.
Устройство выполнено на полупроводниковых приборах с применением микрополосковой технологии. Цепи согласования строятся на элементах с распределенными параметрами, так как на сверхвысоких частотах индуктивности и емкости резонансных цепей становятся сравнимы с паразитными индуктивностями и емкостями.
При поступлении на устройство управления АСУ и СКМ 1 импульса запуска Yзап ƒ1 начинает работать первый канал и сигнал проходит на автогенератор 3. С выхода автогенератора 3 импульс через первый вентиль 4 поступает для усиления по мощности на первый усилитель 5. Мощность СВЧ полупроводниковых приборов ограничена. Требуемая мощность устройства по первому каналу превышает мощность полупроводникового прибора. Поэтому далее сигнал поступает для усиления по мощности на второй усилитель 6, потом на первый фильтр 7, где подавляются паразитные составляющие в спектре передаваемого сигнала. Далее сигнал через первый циркулятор 8 поступает на первую плату АСУ 10, в режиме «Передача» - на первую антенну.
При подаче питания и опорного сигнала на синтезатор частот 22 и наличии определенного сигнала на плате питания и управления 2 начинают работать второй или третий частотные каналы. В синтезаторе частот 22 в этот момент уже сформированы несущие частоты ƒ3 или ƒ4 третьего канала, а несущая частота ƒ2 поступает на второй вход синтезатора частот 22 с внешнего устройства. Таким образом, после подачи напряжения на синтезаторе частот 22 сформированы три несущие частоты ƒ2, ƒ3, ƒ4.
При поступлении на синтезатор частот 22 импульса запуска Yзап ƒ2 он выдает радиоимпульс с частотой ƒ2. С выхода синтезатора частот 22 радиоимпульс поступает на первый двухполосный усилитель 23, далее - на второй двухполосный усилитель 24, сигнал усиливается по мощности и через второй вентиль 11 поступает для усиления по мощности на вход третьего усилителя 12. Для дальнейшего усиления по мощности с выхода третьего усилителя 12 через второй циркулятор 13 поступает на вход четвертого усилителя 15. Требуемая мощность устройства по второму каналу превышает мощность одного полупроводникового прибора. Поэтому далее сигнал проходит в пятый усилитель 16. Далее сигнал через третий циркулятор 17 поступает на второй фильтр 20, после подавления паразитных составляющих в спектре передаваемого сигнала проходит на вторую плату АСУ 21. После чего, в зависимости от управляющих сигналов, пришедших с устройства управления АСУ и СКМ 1, сигнал поступает во вторую или третью антенны.
При поступлении на синтезатор частот 22 импульса запуска Yзап ƒ3, он выдает радиоимпульс с частотой ƒ3. С выхода синтезатора частот 22 радиоимпульс через первый и второй двухполосные усилители 23, 24 поступает на второй вентиль 11 и далее на каскадах, включающих блоки 12, 13, 15, 16, 17, 20, 21, проходит обработку, аналогичную обработке радиоимпульса второго канала.
При поступлении на синтезатор частот 22 импульса запуска Yзап ƒ4, он выдает радиоимпульс с частотой ƒ4. С выхода синтезатора частот 22 радиоимпульс через первый и второй двухполосные усилители 23, 24 поступает на второй вентиль 11 и далее на каскадах, включающих блоки 12, 13, 15, 16, 17, 20, 21 проходит обработку, аналогичную обработке радиоимпульса второго канала.
В предлагаемой схеме устройства передающего с синтезатором частот высокая стабильность несущих частот достигается за счет введения синтезатора частот, который после подачи на него напряжения питания формирует две частоты, третья частота на него приходит с внешнего устройства, и при подаче на синтезатор частот определенного импульса запуска сразу выдает на двухполосный усилитель требуемую частоту.
Сравнительные характеристики заявленного устройства передающего с синтезатором частот и прототипа представлены в таблице Фиг. 2.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить высокую стабильность несущих частот устройства передающего, работающего в трех частотных каналах, что достигается с помощью синтезатора частот во втором и третьем каналах.