ПЕРЕДАТЧИК СВЧ

Заявляемая полезная модель относится к области передачи сигналов, в частности к системам радиосвязи, предназначенным для связи между двумя или более станциями, и может быть использована в радиосвязи, радиолокации и навигации.
Известно «Устройство регулирования и автоматической стабилизации выходной мощности СВЧ генератора» (см. описание к патенту SU №1688407, МПК: Н03L 5/02, Н03G 3/20 заявл. 03.03.89 г., опубл. 30.10.1991 г.), содержащее дифференциальный усилитель, элемент сравнения, управляемый аттенюатор, направленный ответвитель, СВЧ детектор, аналоговый перемножитель, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, масштабный усилитель и источник опорного напряжения.
Недостатком известного технического решения является использование параметрической схемы стабилизации уровня выходной мощности усилителя СВЧ, которая не обеспечивает автоматического формирования на входе усилителя СВЧ оптимального значения мощности как по обеспечению минимального уровня шумов (амплитудных и фазовых) на выходе усилителя СВЧ, так и по поддержанию максимального значения его выходной мощности в условиях изменения температуры окружающей среды и нестабильности источников питания.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом), является «Передатчик СВЧ» (см. патент RU №2187880, заявл. 04.04.2001 г., 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 ко второму входу усилителя СВЧ источник питания и модулятор, при этом между вторым выходом задающего генератора и управляющим входом p-i-n аттенюатора включены частотный дискриминатор и управляемый от частотного дискриминатора источник тока
Недостатками известного технического решения являются:
- нестабильность входной мощности усилителя СВЧ, которая возникает при изменении температуры окружающей среды и нестабильности источников питания, что приводит к отклонению входной мощности от оптимального значения;
- настройка передатчика осуществляется вручную.
- включение p-i-n аттенюатора в цепь управления значением входной мощности усилителя СВЧ ограничивает уровень мощности, проходящей через аттенюатор, из-за возможного пробоя p-i-n диодов и не позволяет применять такой аттенюатор для совместной работы с более мощными задающим генератором и усилителем СВЧ;
- изменение СВЧ мощности на входе усилителя СВЧ и ее отличие от оптимального значения приводит к ухудшению коэффициента полезного действия усилителя СВЧ, росту амплитудных и фазовых шумов на его выходе и искажению частотного спектра сигнала.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, и техническим результатом, достигаемым при ее использовании, является создание передатчика СВЧ, обеспечивающего автоматическую настройку передатчика на максимальное значение его выходной мощности СВЧ с минимальными уровнями амплитудных и фазовых шумов в диапазоне рабочих частот, в условиях изменения температуры окружающей среды и нестабильности параметров элементов и источников питания передатчика СВЧ.
Технический результат достигается тем, что в передатчик СВЧ, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, первый развязывающий прибор, аттенюатор, второй развязывающий прибор, усилитель СВЧ, дополнительно введены генератор поискового сигнала, последовательно соединенные амплитудный детектор выходной мощности, синхронный детектор и интегратор, при этом аттенюатор выполнен с тремя входами, два из которых являются управляющими, причем один управляющий вход соединен с выходом интегратора, другой - с выходом генератора поискового сигнала и со вторым входом синхронного детектора, а выход усилителя является выходом передатчика и соединен со входом амплитудного детектора выходной мощности и - с нагрузкой.
Кроме того, заявляемая полезная модель расширяет арсенал известных технических средств аналогичного назначения.
Синхронный детектор может быть выполнен, например, содержащим последовательно соединенные фильтр верхних частот, умножитель и фильтр нижних частот, при этом первым входом синхронного детектора является вход фильтра верхних частот, вторым входом - второй вход умножителя, а выходом синхронного детектора является выход фильтра нижних частот.
Аттенюатор может быть выполнен, например, в виде ферритового аттенюатора.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где:
на фиг.1 представлена блок-схема передатчика СВЧ;
вых
вх
на фиг.2 представлена зависимость выходной мощности (Р) усилителя СВЧ от модулирующего воздействия на его входе (Р).
Передатчик СВЧ (см. фиг.1) содержит последовательно соединенные задающий генератор (1), первый развязывающий прибор (2), ферритовый аттенюатор (3), второй развязывающий прибор (4), усилитель СВЧ (5), амплитудный детектор выходной мощности (6). Кроме того, в состав передатчика СВЧ входят генератор поискового сигнала (7) и последовательно соединенные синхронный детектор (8) и интегратор (9). Аттенюатор (3) выполнен с тремя входами, два из которых являются управляющими. Один управляющий вход соединен с выходом интегратоpa(9), а другой - с выходом генератора поискового сигнала (7) и одновременно со вторым входом синхронного детектора (8). Синхронный детектор (8), состоит из последовательно соединенных между собой фильтра верхних частот (10), умножителя (11) и фильтра нижних частот (12). Первый вход синхронного детектора (8), являющийся входом фильтра нижних частот (10), соединен с первым выходом амплитудного детектора выходной мощности (6). Выходом синхронного детектора (8), является выход фильтра нижних частот (12). Выход усилителя СВЧ (5) является выходом передатчика и одновременно соединен со входом амплитудного детектора (6) и - с нагрузкой (на чертеже не показана).
Развязывающие приборы (2) и (4) могут быть выполнены в виде циркуляторов или вентилей и предназначены для согласования цепей передатчика СВЧ. Аттенюатор (3) может быть выполнен в виде ферритового аттенюатора, состоящего из двух соединенных общими каналами через ферритовый фазовращатель преобразователей поляризации со ступенчато-конусной перегородкой в общем канале.
Передатчик СВЧ работает следующим образом. Сигнал с задающего генератора (1) поступает на вход усилителя СВЧ (5) через последовательно соединенные первый развязывающий прибор (2), ферритовый аттенюатор (3), второй развязывающий прибор (4), а с выхода усилителя СВЧ (5) одна часть сигнала поступает в нагрузку, а другая - в амплитудный детектор (6). Оптимальный уровень мощности на входе усилителя СВЧ (5) поддерживается автоматически посредством изменения величины тока на первом управляющем входе ферритового аттенюатора (3). Для этого используется контур автоматического регулирования с отрицательной обратной связью, которая обеспечивается введением в состав передатчика СВЧ генератора поискового сигнала (7) и последовательно включенных амплитудного детектора выходной мощности (6), синхронного детектора (8), интегратора (9). В генераторе поискового сигнала (7) формируется низкочастотный периодический поисковый сигнал, который поступает на второй управляющий вход ферритового аттенюатора (3) для модуляции сигнала на входе усилителя СВЧ (5), как это показано на чертеже (см. фиг.2).
вых
В предлагаемом устройстве для изменения ослабления мощности СВЧ используется принцип изменения круговой поляризации поля СВЧ и выделения одной из ортогональных компонент поля с поглощением другой компоненты. С выхода усилителя СВЧ (5) промодулированный сигнал, содержащий информацию об отклонении уровня выходной мощности усилителя СВЧ (5) от максимального значения, поступает на амплитудный детектор (6). Выходное напряжение с амплитудного детектора (6), кроме постоянной составляющей, содержит и переменную составляющую с частотой генератора поискового сигнала (7). Амплитуда переменной составляющей поискового сигнала зависит от значения отклонения мощности сигнала от максимального значения выходной мощности усилителя СВЧ (5), а фаза: "0" или "180" градусов зависит от зоны отклонения уровня мощности СВЧ - слева или справа относительно максимального значения выходной мощности (Р) усилителя СВЧ (5) (см фиг.2). Сигнал с выхода амплитудного детектора (6) поступает на вход фильтра верхних частот (10) синхронного детектора (8). Фильтр верхних частот (10) подавляет постоянную составляющую на его входе и выделяет низкочастотную модулирующую составляющую генератора поискового сигнала. Далее низкочастотный сигнал поступает на умножитель (11), где с учетом фаз происходит перемножение сигнала низкочастотной модулирующей поисковой составляющей с поисковым сигналом, поступающим с генератора поискового сигнала (7), и выделение постоянной составляющей результата перемножения сигналов фильтром нижних частот (12). Сигнал с выхода синхронного детектора (8) поступает на вход интегратора (9), который обеспечивает изменение сигнала на первом управляющем входе ферритового аттенюатора (3) в соответствии со значением сигнала с выхода синхронного детектора (8). Посредством изменения магнитного поля ферритового аттенюатора (3) в соответствии со значением тока в его обмотке устанавливается и поддерживается оптимальный уровень мощности на входе усилителя СВЧ (5), при котором его выходная мощность достигает максимального значения.
Таким образом обеспечивается автоматическое поддержание максимального уровня мощности СВЧ на выходе усилителя СВЧ при минимальном значении шумов усилителя в диапазоне рабочих частот, температур, нестабильности параметров его элементов и источников питания усилителя СВЧ и кроме того, не требуется дополнительно время на настройку передатчика вручную.
Предлагаемый передатчик СВЧ может быть технически реализован по известным правилам из стандартных элементов, выпускаемых промышленностью, что позволяет сделать вывод о его промышленной применимости.