ПЕРЕДАТЧИК СВЧ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ВОЛН
TRANSMITTER OF MICROWAVE MILLIMETRE WAVE BAND

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопередающим устройствам, и может быть использовано в радиолокации для создания импульсных малогабаритных передающих устройств с высокой разрешающей способностью, например, для вертолета.
Из уровня техники известен передатчик СВЧ (патент RU №2208909, опубликован 2003.07.20, МПК Н04В 1/00, Н05К 7/20). Передатчик СВЧ
содержит задающий генератор, p-i-n аттенюатор, развязывающий прибор, усилитель СВЧ, нагрузку, источник тока, дискриминатор, источник питания и модулятор, систему охлаждения с замкнутым жидкостным контуром. Данный передатчик СВЧ позволяет повысить эффективность работы за счет улучшения отвода тепла от блоков передатчика и улучшение массогабаритных характеристик, но не решает задачу обеспечения работоспособности в миллиметровом диапазоне волн.
Известен передатчик СВЧ (патент RU №2187880, опубликован 2002.08.20, МПК: Н03В 9/06). В состав передатчика СВЧ между вторым выходом задающего генератора и управляющим входом p-i-n аттенюатора включены частотный дискриминатор и управляемый от дискриминатора источник тока. Источник тока обеспечивает стабилизацию постоянного тока через p-i-n аттенюатор и, как следствие, стабилизирует входную мощность и снижает уровень шумов усилителя СВЧ. Управление источником тока осуществляется от дискриминатора, который формирует частотно-зависимое напряжение управления током p-i-n аттенюатора. Управление оптимальной входной мощностью происходит автоматически и с достаточным быстродействием. К недостаткам данного передатчика СВЧ можно отнести то, что при получении оптимальной выходной мощности в диапазоне частот и снижении уровня амплитудных и фазовых шумов не удается обеспечить улучшение массогабаритных характеристик передатчика.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является высокостабильный импульсный СВЧ-передатчик (патент RU №2212090, опубликован 2003.09.10, МПК Н03В 5/18, Н03В 7/14), который и выбран в качестве прототипа. Высокостабильный импульсный СВЧ-передатчик содержит модулятор на первом СВЧ-транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, собственно автогенератор на втором СВЧ-транзисторе, включенном по схеме с общей базой, первый и второй источники питания модулятора и автогенератора соответственно, диэлектрический резонатор, включенный в цепь обратной связи автогенератора. При этом модулятор содержит в цепи коллектора два резистора, средняя точка которых через конденсатор и четвертьволновый дроссель соединена с эмиттером второго СВЧ-транзистора, база первого транзистора является входом СВЧ-передатчика, а коллектор второго транзистора - его выходом. Автогенератор содержит первый и второй четвертьволновые микрополосковые дроссели, включенные последовательно в цепи эммитера и коллектора соответственно, третий и четвертый менее чем четвертьволновые отрезки микрополосковой линии, выполняющие функции емкости и индуктивности соответственно; эмиттерный и коллекторный отрезки микрополосковой линии для задания рабочей частоты, величины и фазы обратной связи, а также диэлектрический резонатор, включенный между этими отрезками, первый и второй источники питания, заблокированные первым и вторым блокировочными конденсаторами соответственно, выход автогенератора через разделительный конденсатор соединен с нагрузкой.
Недостатком данного СВЧ-передатчика является то, что он не обеспечивает работоспособность в миллиметровом диапазоне волн и имеет внушительные габариты и массу.
Технический результат предлагаемого технического решения направлен на обеспечение возможности работы передатчика СВЧ в миллиметровом диапазоне волн в широкой полосе рабочих частот, с большой выходной импульсной мощностью, высокой разрешающей способностью при воздействии значительных механических и климатических факторов, а также снижение его массогабаритных характеристик.
Указанный технический результат достигается тем, что передатчик СВЧ миллиметрового диапазона волн содержит модулятор, источник питания модулятора. При этом он отличается от прототипа тем, что дополнительно содержит тракт входной, лампу бегущей волны (ЛБВ), тракт выходной, высоковольтный выпрямитель, первый делитель, источник питания, усилитель постоянного тока, устройство контроля.
В передатчик СВЧ миллиметрового диапазона волн также включены волновод подачи входного сигнала W1, волноводное соединение тракта входного с ЛБВ W2, волноводное соединение тракта выходного с ЛБВ W3, волновод W4 для выходного сигнала, контакт разъема входного импульса запуска передатчика, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания, контакт разъема для контроля высоковольтного напряжения, контакт разъема для контроля выходной мощности, контакт разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания.
При этом модулятор состоит из четвертого выпрямителя, пятого выпрямителя, второго источника опорного напряжения, второй схемы сравнения, второго усилителя сигнала ошибки, третьего регулирующего элемента, четвертого делителя, коммутатора, первого усилителя, инфракрасного излучателя, первого волоконно-оптического жгута, второго волоконно-оптического жгута, первого инфракрасного приемника, второго инфракрасного приемника, второго усилителя, третьего усилителя, первого ключевого каскада, второго ключевого каскада, второго устройства защиты, первого фильтра, четвертого регулирующего элемента, второго фильтра, третьего усилителя сигнала ошибки, третьего источника опорного напряжения, пятого делителя.
Причем первый вход модулятора соединен с первым входом четвертого выпрямителя, второй вход модулятора соединен параллельно со вторым входом четвертого выпрямителя, вторым входом пятого выпрямителя, первым входом четвертого делителя, вторым входом второго источника опорного напряжения, выходом четвертого регулирующего элемента, входом второго фильтра, первым входом третьего источника опорного напряжения, третий вход модулятора соединен с первым входом пятого выпрямителя, четвертый вход модулятора соединен с первым входом коммутатора, пятый вход модулятора паралельно соединен с первым входом четвертого регулирующего элемента и входом первого фильтра, шестой вход модулятора параллельно соединен со вторым входом пятого делителя, выходом первого фильтра, вторым входом второго ключевого каскада и выходом второго фильтра, седьмой вход модулятора соединен со вторым входом коммутатора, выход коммутатора соединен с входом первого усилителя, выход первого усилителя соединен с входом инфракрасного излучателя, первый выход инфракрасного излучателя соединен с входом первого волоконно-оптического жгута, второй выход инфракрасного излучателя соединен с входом второго волоконно-оптического жгута, выход первого волоконно-оптического жгута соединен с входом первого инфракрасного приемника, выход второго волоконно-оптического жгута соединен с входом второго инфракрасного приемника, выход первого инфракрасного приемника соединен с входом второго усилителя, выход второго инфракрасного приемника соединен с входом третьего усилителя, выход второго усилителя соединен с первым входом первого ключевого каскада, выход третьего усилителя соединен с первым входом второго ключевого каскада, выход первого ключевого каскада параллельно соединен с входом второго устройства защиты и выходом второго ключевого каскада, выход второго устройства защиты соединен с выходом модулятора, выход третьего источника опорного напряжения соединен с первым входом пятого делителя, выход пятого делителя соединен со вторым входом третьего усилителя сигнала ошибки, выход третьего усилителя сигнала ошибки соединен со вторым входом четвертого регулирующего элемента, выход четвертого выпрямителя параллельно соединен со вторым входом источника питания модулятора и вторым входом третьего регулирующего элемента, выход пятого выпрямителя параллельно соединен с первым входом источника питания модулятора, вторым входом первого ключевого каскада, вторым входом четвертого делителя и выходом третьего регулирующего элемента, выход источника питания модулятора соединен параллельно с первым входом второго источника опорного напряжения, вторым входом третьего источника опорного напряжения, первым входом третьего усилителя сигнала ошибки, выход второго источника опорного напряжения соединен с первым входом второй схемы сравнения, выход второй схемы сравнения соединен с входом второго усилителя сигнала ошибки, выход второго усилителя сигнала ошибки соединен с первым входом третьего регулирующего элемента, выход четвертого делителя соединен со вторым входом второй схемы сравнения.
Тракт входной состоит из аттенюатора, первой нагрузки, первого циркулятора.
При этом вход аттенюатора соединен с входом тракта входного, выход аттенюатора соединен с входом первого циркулятора, первый выход первого циркулятора соединен с входом первой нагрузки, второй выход первого циркулятора соединен с выходом тракта входного.
Тракт выходной состоит из второй нагрузки, ответвителя, третьей нагрузки, второго циркулятора, детекторной секции.
При этом вход тракта входного соединен с входом ответвителя, вход второй нагрузки соединен со вторым выходом ответвителя, первый выход которого соединен с входом детекторной секции, третий выход ответвителя соединен с входом второго циркулятора, второй выход которого соединен с входом третьей нагрузки, первый выход второго циркулятора соединен с первым выходом тракта выходного, а выход детекторной секции соединен со вторым выходом тракта выходного.
Источник питания состоит из устройства блокировки, трансформатора, первого выпрямителя, второго выпрямителя, первой схемы сравнения, первого усилителя сигнала ошибки, третьего делителя, третьего выпрямителя, элемента гальванической развязки, второго регулирующего элемента, накального трансформатора.
Причем первый вход источника питания соединен с третьим входом устройства блокировки, второй вход источника питания параллельно соединен с первым входом трансформатора, первым входом устройства блокировки, вторым входом третьего выпрямителя и вторым входом накального трансформатора, третий вход источника питания соединен параллельно со вторым входом трансформатора и вторым входом устройства блокировки, четвертый вход источника питания соединен параллельно с пятым выходом источника питания и вторым входом второго регулирующего элемента, первый выход устройства блокировки соединен с третьим выходом источника питания, второй выход устройства блокировки соединен с четвертым выходом источника питания, первый выход трансформатора соединен с входом первого выпрямителя, выход первого выпрямителя соединен с первым входом элемента гальванической развязки, второй выход трансформатора соединен с входом второго выпрямителя, выход второго выпрямителя параллельно соединен с первым входом первой схемы сравнения и первым входом первого усилителя сигнала ошибки, выход первого усилителя сигнала ошибки соединен со вторым входом элемента гальванической развязки, выход элемента гальванической развязки соединен с первым входом второго регулирующего элемента, выход второго регулирующего элемента параллельно соединен с первым входом накального трансформатора и первым входом третьего выпрямителя, первый выход третьего выпрямителя соединен с первым входом третьего делителя, второй выход третьего выпрямителя соединен со вторым входом третьего делителя, выход третьего делителя соединен со вторым входом первой схемы сравнения, выход первой схемы сравнения соединен со вторым входом первого усилителя сигнала ошибки, первый выход накального трансформатора соединен с первым выходом источника питания, второй выход накального трансформатора соединен со вторым выходом источника питания.
Усилитель постоянного тока состоит из первого источника опорного напряжения, второго делителя, устройства измерения напряжения анода, первого устройства защиты, цепи коррекции, усилителя сигнала ошибки, первого регулирующего элемента, устройства измерения тока анода.
Причем вход первого устройства защиты соединен со вторым выходом первого регулирующего элемента, первый выход первого регулирующего элемента соединен с корпусом передатчика, третий выход первого регулирующего элемента соединен с входом устройства измерения тока анода, выход устройства измерения тока анода соединен с третьим выходом усилителя постоянного тока, вход первого регулирующего элемента соединен с выходом усилителя сигнала ошибки, первый вход усилителя сигнала ошибки соединен со вторым выходом второго делителя, второй вход усилителя сигнала ошибки соединен с выходом цепи коррекции, вход цепи коррекции соединен со вторым входом усилителя постоянного тока, первый вход второго делителя соединен с выходом первого источника опорного напряжения, первый выход второго делителя соединен с входом устройства измерения напряжения анода, выход устройства измерения напряжения анода соединен со вторым выходом усилителя постоянного тока, второй вход второго делителя соединен с первым входом усилителя постоянного тока, выход первого устройства защиты соединен с первым выходом усилителя постоянного тока.
Устройство контроля состоит из четвертого источника опорного напряжения, третьей схемы сравнения, счетчика импульсов, третьего устройства защиты, первого формирователя, второго формирователя, третьего формирователя, пятого источника опорного напряжения, четвертой схемы сравнения.
При этом первый вход устройства контроля соединен со вторым входом третьей схемы сравнения, второй вход устройства контроля соединен со вторым входом четвертой схемы сравнения, первый вход третьей схемы сравнения соединен с выходом четвертого источника опорного напряжения, первый вход четвертой схемы сравнения соединен с выходом пятого источника опорного напряжения, выход третьей схемы сравнения параллельно соединен с входом счетчика импульсов, входом третьего устройства защиты, входом первого формирователя, выход счетчика импульсов соединен с первым входом второго формирователя, выход третьего устройства защиты соединен со вторым входом второго формирователя, выход первого формирователя соединен с третьим выходом устройства контроля, первый выход второго формирователя соединен с первым выходом устройства контроля, второй выход второго формирователя соединен со вторым выходом устройства контроля, выход четвертой схемы сравнения соединен с входом третьего формирователя, выход третьего формирователя соединен с четвертым выходом устройства контроля, третий вход второго формирователя соединен с третьим входом устройства контроля.
При этом волновод W1 соединен с входом тракта входного, выход тракта входного соединен с входом волноводного соединения W2, выход волноводного соединения W2 соединен с шестым входом ЛБВ, выход ЛБВ соединен с входом волноводного соединения W3, выход волноводного соединения W3 соединен с входом тракта выходного, первый выход тракта выходного соединен с входом волновода W4, второй выход тракта выходного соединен со вторым входом устройства контроля, первый вход высоковольтного выпрямителя соединен с третьим выходом источника питания, второй вход высоковольтного выпрямителя соединен с четвертым выходом источника питания, третий вход высоковольтного выпрямителя соединен с пятым выходом источника питания, четвертый вход высоковольтного выпрямителя соединен с первым выходом усилителя постоянного тока.
Первый выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом модулятора, второй выход высоковольтного выпрямителя соединен с третьим входом модулятора, третий выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом первого делителя, четвертый выход высоковольтного выпрямителя соединен со вторым входом первого делителя, пятый выход высоковольтного выпрямителя соединен с пятым входом модулятора, шестой выход высоковольтного выпрямителя соединен с шестым входом модулятора.
Первый выход первого делителя соединен с коллектором ЛБВ, второй выход первого делителя соединен параллельно со вторым входом модулятора, катодом ЛБВ и первым выходом источника питания, третий выход первого делителя соединен со вторым входом усилителя постоянного тока, четвертый выход первого делителя соединен с первым входом усилителя постоянного тока, второй выход усилителя постоянного тока соединен с контактом разъема для контроля высоковольтного напряжения, третий выход усилителя постоянного тока соединен с первым входом устройства контроля.
Первый вход источника питания соединен с первым выходом устройства контроля, второй вход источника питания соединен с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А, третий вход источника питания соединен с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В, четвертый вход источника питания соединен с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С, второй выход источника питания соединен с подогревателем ЛБВ.
Контакт разъема входного импульса запуска передатчика соединен с четвертым входом модулятора, седьмой вход модулятора соединен с третьим выходом устройства контроля, выход модулятора соединен с управляющим электродом ЛБВ, анод ЛБВ соединен с корпусом передатчика, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания соединен с третьим входом устройства контроля, второй выход устройства контроля соединен с контактом разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания, четвертый выход устройства контроля соединен с контактом разъема для контроля выходной мощности.
На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого передатчика СВЧ миллиметрового диапазона волн, который включает: тракт входной 1, ЛБВ 2, тракт выходной 3, высоковольтный выпрямитель 4, первый делитель 5, источник питания 6, усилитель постоянного тока 7, модулятор 8, устройство контроля 9.
Тракт входной 1 содержит аттенюатор 10, первый циркулятор 11, первую нагрузку 12.
Тракт выходной 3 содержит вторую нагрузку 13, ответвитель 14, детекторную секцию 15, третью нагрузку 16, второй циркулятор 17.
Источник питания 6 содержит устройство блокировки 18, трансформатор 19, второй выпрямитель 20, первый выпрямитель 21, первую схему сравнения 22, первый усилитель сигнала ошибки 23, третий делитель 24, элемент гальванической развязки 25, второй регулирующий элемент 26, третий выпрямитель 27, накальный трансформатор 28.
Усилитель постоянного тока 7 состоит из первого источника опорного напряжения 29, второго делителя 30, устройства измерения напряжения анода 31, первого устройства защиты 32, цепи коррекции 33, усилителя сигнала ошибки 34, первого регулирующего элемента 35, устройства измерения тока анода 36.
Модулятор 8 состоит из четвертого выпрямителя 37, пятого выпрямителя 38, источника питания модулятора 39, второго источника опорного напряжения 40, второй схемы сравнения 41, второго усилителя сигнала ошибки 42, третьего регулирующего элемента 43, четвертого делителя 44, коммутатора 45, первого усилителя 46, инфракрасного излучателя 47, первого волоконно-оптического жгута 48, второго волоконно-оптического жгута 49, первого инфракрасного приемника 50, второго инфракрасного приемника 51, второго усилителя 52, третьего усилителя 53, первого ключевого каскада 54, второго ключевого каскада 55, второго устройства защиты 56, первого фильтра 57, четвертого регулирующего элемента 58, второго фильтра 59, третьего усилителя сигнала ошибки 60, третьего источника опорного напряжения 61, пятого делителя 62.
Устройство контроля 9 состоит из четвертого источника опорного напряжения 63, третьей схемы сравнения 64, счетчика импульсов 65, третьего устройства защиты 66, первого формирователя 67, второго формирователя 68, третьего формирователя 69, пятого источника опорного напряжения 70, четвертой схемы сравнения 71.
Передатчик СВЧ миллиметрового диапазона волн также содержит волновод W1 72 подачи входного сигнала, волноводное соединение W2 73 тракта входного 1 с ЛБВ 2, волноводное соединение W3 74 тракта выходного 3 с ЛБВ 2, волновод W4 75 для выходного сигнала, контакт разъема входного импульса запуска передатчика 76, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А 77, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В 78, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С 79, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания 80, контакт разъема для контроля высоковольтного напряжения 81, контакт разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания 82, контакт разъема для контроля выходной мощности 83.
При этом волновод W1 72 соединен с входом тракта входного 1, выход тракта входного 1 соединен с входом волноводного соединения W2 73, выход волноводного соединения W2 73 соединен с входом 6 ЛБВ 2, выход ЛБВ 2 соединен с входом волноводного соединения W3 74, выход волноводного соединения W3 74 соединен с входом тракта выходного 3, первый выход тракта выходного 3 соединен с входом волновода W4 75, второй выход тракта выходного 3 соединен со вторым входом устройства контроля 9, первый вход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с третьим выходом источника питания 6, второй вход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с четвертым выходом источника питания 6, третий вход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с пятым выходом источника питания 6, четвертый вход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с первым выходом усилителя постоянного тока 7.
Первый выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с первым входом модулятора 8, второй выход высоковольтного выпрямителя 4 параллельно соединен с третьим входом модулятора 8, катодом 1 ЛБВ 2 и первым выходом источника питания, третий выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с первым входом первого делителя 5, четвертый выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен со вторым входом первого делителя 5, пятый выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с пятым входом модулятора 8, шестой выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с шестым входом модулятора 8.
Первый выход первого делителя 5 соединен с коллектором 4 ЛБВ 2, второй выход первого делителя 5 соединен со вторым входом модулятора 8, третий выход первого делителя 5 соединен со вторым входом усилителя постоянного тока 7, четвертый выход первого делителя 5 соединен с первым входом усилителя постоянного тока 7, второй выход усилителя постоянного тока 7 соединен с контактом разъема для контроля высоковольтного напряжения 81, третий выход усилителя постоянного тока 7 соединен с первым входом устройства контроля 9.
Первый вход источника питания 6 соединен с первым выходом устройства контроля 9, второй вход источника питания 6 соединен с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А 77, третий вход источника питания соединен с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В 78; четвертый вход источника питания 6 соединен с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С 79, второй выход источника питания 6 соединен с подогревателем 3 ЛБВ 2.
Контакт разъема входного импульса запуска передатчика 76 соединен с четвертым входом модулятора 8, седьмой вход модулятора 8 соединен с третьим выходом устройства контроля 9, выход модулятора 8 соединен с управляющим электродом 2 ЛБВ 2, анод 5 ЛБВ 2 соединен с корпусом передатчика, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания 80 соединен с третьим входом устройства контроля 9, второй выход устройства контроля 9 соединен с контактом разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания 82, четвертый выход устройства контроля 9 соединен с контактом разъема для контроля выходной мощности 83.
Вход входного тракта 1 соединен с входом аттенюатора 10, выход аттенюатора 10 соединен с входом первого циркулятора 11, первый выход первого циркулятора 11 соединен с входом первой нагрузки 12, второй выход первого циркулятора 11 соединен с выходом тракта входного 1, вход выходного тракта 3 соединен с входом ответвителя 14, первый выход ответвителя 14 соединен с входом детекторной секции 15, второй выход ответвителя 14 соединен с входом второй нагрузки 13, третий выход ответвителя 14 соединен с входом второго циркулятора 17, выход детекторной секции 15 соединен со вторым выходом тракта выходного 3, первый выход второго циркулятора 17 соединен с первым выходом тракта выходного 3.
Первый выход усилителя постоянного тока 7 соединен с выходом первого устройства защиты 32, вход первого устройства защиты 32 соединен со вторым выходом первого регулирующего элемента 35, первый выход первого регулирующего элемента 35 соединен с корпусом передатчика, третий выход первого регулирующего элемента 35 соединен с входом устройства измерения тока анода 36, выход устройства измерения тока анода 36 соединен с третьим выходом усилителя постоянного тока 7, вход первого регулирующего элемента 35 соединен с выходом усилителя сигнала ошибки 34, первый вход усилителя сигнала ошибки 34 соединен со вторым выходом второго делителя 30, второй вход усилителя сигнала ошибки 34 соединен с выходом цепи коррекции 33, вход цепи коррекции 33 соединен со вторым входом усилителя постоянного тока 7, первый вход второго делителя 30 соединен с выходом первого источника опорного напряжения 29, первый выход второго делителя 30 соединен с входом устройства измерения напряжения анода 31, выход устройства измерения напряжения анода 31 соединен со вторым выходом усилителя постоянного тока 7, второй вход второго делителя 30 соединен с первым входом усилителя постоянного тока 7.
Первый вход источника питания 6 соединен с третьим входом устройства блокировки 18, второй вход источника питания 6 параллельно соединен с первым входом трансформатора 19, первым входом устройства блокировкии 18, вторым входом третьего выпрямителя 27 и вторым входом накального трансформатора 28, третий вход источника питания 6 соединен параллельно со вторым входом трансформатора 19 и вторым входом устройства блокировки 18, четвертый вход источника питания 6 соединен параллельно с пятым выходом источника питания 6 и вторым входом второго регулирующего элемента 26, первый выход устройства блокировки 18 соединен с третьим выходом источника питания 6, второй выход устройства блокировки 18 соединен с четвертым выходом источника питания 6, первый выход трансформатора 19 соединен с входом первого выпрямителя 21, выход первого выпрямителя 21 соединен с первым входом элемента гальванической развязки 25, второй выход трансформатора 19 соединен с входом второго выпрямителя 20, выход второго выпрямителя 20 паралельно соединен с первым входом первой схемы сравнения 22 и первым усилителем сигнала ошибки 23, выход первого усилителя сигнала ошибки 23 соединен со вторым входом элемента гальванической развязки 25, выход элемента гальванической развязки 25 соединен с первым входом второго регулирующего элемента 26, выход второго регулирующего элемента 26 параллельно соединен с первым входом накального трансформатора 28 и первым входом третьего выпрямителя 27, первый выход третьего выпрямителя 27 соединен с первым входом третьего делителя 24, второй выход третьего выпрямителя 27 соединен со вторым входом третьего делителя 24, выход третьего делителя 24 соединен со вторым входом первой схемы сравнения 22, выход первой схемы сравнения 22 соединен со вторым входом первого усилителя сигнала ошибки 23, первый выход накального трансформатора 28 соединен с первым выходом источника питания 6, второй выход накального трансформатора 28 соединен со вторым выходом источника питания 6.
Первый вход модулятора 8 соединен с первым входом четвертого выпрямителя 37, второй вход модулятора соединен параллельно со вторым входом четвертого выпрямителя 37, вторым входом пятого выпрямителя 38, первым входом четвертого делителя 44, вторым входом второго источника опорного напряжения 40, выходом четвертого регулирующего элемента 58, входом второго фильтра 59, первым входом третьего источника опорного напряжения 61, третий вход модулятора 8 соединен с первым входом пятого выпрямителя 38, четвертый вход модулятора 8 соединен с первым входом коммутатора 45, пятый вход модулятора 8 параллельно соединен с первым входом четвертого регулирующего элемента 58 и входом первого фильтра 57, шестой вход модулятора 8 параллельно соединен со вторым входом пятого делителя 62, выходом первого фильтра 57, вторым входом второго ключевого каскада 55 и выходом второго фильтра 59, седьмой вход модулятора 8 соединен со вторым входом коммутатора 45, выход коммутатора 45 соединен с входом первого усилителя 46, выход первого усилителя 46 соединен с входом инфракрасного излучателя 47, первый выход инфракрасного излучателя 47 соединен с входом первого волоконно-оптического жгута 48, второй выход инфракрасного излучателя 47 соединен с входом второго волоконно-оптического жгута 49, выход первого волоконно-оптического жгута 48 соединен с входом первого инфракрасного приемника 50, выход второго волоконно-оптического жгута 49 соединен с входом второго инфракрасного приемника 51, выход первого инфракрасного приемника 50 соединен с входом второго усилителя 52, выход второго инфракрасного приемника 51 соединен с входом третьего усилителя 53, выход второго усилителя 52 соединен с первым входом первого ключевого каскада 54, выход третьего усилителя 53 соединен с первым входом второго ключевого каскада 55, выход первого ключевого каскада 54 параллельно соединен с входом второго устройства защиты 56 и выходом второго ключевого каскада 55, выход третьего источника опорного напряжения 61 соединен с первым входом пятого делителя 62, выход пятого делителя 62 соединен со вторым входом третьего усилителя сигнала ошибки 60, выход третьего усилителя сигнала ошибки 60 соединен со вторым входом четвертого регулирующего элемента 58, выход четвертого выпрямителя 37 параллельно соединен со вторым входом источника питания модулятора 39 и вторым входом третьего регулирующего элемента 43, выход пятого выпрямителя 38 параллельно соединен с первым входом источника питания модулятора 39, вторым входом первого ключевого каскада 54, вторым входом четвертого делителя 44 и выходом третьего регулирующего элемента 43, выход источника питания модулятора 39 соединен параллельно с первым входом второго источника опорного напряжения 40, вторым входом третьего источника опорного напряжения 61, первым входом третьего усилителя сигнала ошибки 60, выход второго источника опорного напряжения 40 соединен с первым входом второй схемы сравнения 41, выход второй схемы сравнения 41 соединен с входом второго усилителя сигнала ошибки 42, выход второго усилителя сигнала ошибки 42 соединен с первым входом третьего регулирующего элемента 43, выход четвертого делителя 44 соединен со вторым входом второй схемы сравнения 4, выход второго устройства защиты 56 соединен с выходом модулятора 8.
Первый вход устройства контроля 9 соединен со вторым входом третьей схемы сравнения 64, второй вход устройства контроля 9 соединен со вторым входом четвертой схемы сравнения 71, первый вход третьей схемы сравнения 64 соединен с выходом четвертого источника опорного напряжения 63, первый вход четвертой схемы сравнения 71 соединен с выходом пятого источника опорного напряжения 70, выход третьей схемы сравнения 64 параллельно соединен с входом счетчика импульсов 65, входом третьего устройства защиты 66, входом первого формирователя 67, выход счетчика импульсов 65 соединен с первым входом второго формирователя 68, выход третьего устройства защиты 66 соединен со вторым входом второго формирователя 68, выход первого формирователя 67 соединен с третьим выходом устройства контроля 9, первый выход второго формирователя 68 соединен с первым выходом устройства контроля 9, второй выход второго формирователя 68 соединен со вторым выходом устройства контроля 9, выход четвертой схемы сравнения 71 соединен с входом третьего формирователя 69, выход третьего формирователя 69 соединен с четвертым выходом устройства контроля 9, третий вход второго формирователя 68 соединен с третьим входом устройства контроля 9.
Передатчик СВЧ миллиметрового диапазона волн работает следующим образом. Вертолетные РЛС имеют большой уровень вибрационных нагрузок, поэтому передатчик должен быть устойчивым к воздействию механических и климатических факторов группы 2Ус ГОСТ РВ 20.39.414.1-97. Данный передатчик обеспечивает усиление СВЧ-сигнала в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн с полосой рабочих частот порядка 2 ГГц, низким уровнем собственных шумов. Соизмеримость геометрических размеров элементов и узлов передататчика с длинами волн СВЧ-диапазона приводит к существенным изменениям в происходящих физических явлениях и к значительным количественным и качественным изменениям электрических свойств используемых элементов (Под редакцией А.М.Чернушенко. Конструкция СВЧ устройств и экранов. М., Радио и связь, 1983 г., с.4-8).
На СВЧ время пролета электронов между электродами становится сравнимым с периодом усиливаемых колебаний. За время пролета переменное напряжение на электродах успевает заметно измениться. Это приводит к ослаблению плотности электронного потока, резкому падению полезной мощности, коэффициента усиления и КПД. На СВЧ очень сильно проявляется влияние индуктивностей выводов, межэлектродных емкостей, потерь в материале электродов (Федоров Н.Д. Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы. - М., атомиздат, 1979 г., с.5-9; Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М., Высшая школа, 1984 г., с.14-111). Также с целью применения передатчика на РЛС для вертолетов возникает требование его миниатюризации. Для обнаружения опасных для полета препятствий по направлению полета вертолета, проводов линии электропередач, требуется высокая разрешающая способность РЛС, а значит, жесткие требования к параметрам усиливаемых импульсов.
ЛБВ по совокупности важнейших параметров, включая полосу пропускания рабочих частот, коэффициент усиления, среднюю мощность, КПД, высокую стабильность частоты и фазы, низкий уровень шумов, значительное ослабление уровня выходного сигнала в паузе между импульсами, прочность и компактность конструкции, превосходят другие виды усилительных устройств СВЧ. Главным преимуществом ЛБВ является возможность получать усиление в широкой полосе рабочих частот (Кукарин С.В. Электронные СВЧ-приборы. - М., Радио и связь, 1981 г., с.64-100; Кацман Ю.А. Приборы СВЧ. - М., Высшая школа, 1983 г., с 196-264; под редакцией Скольника М. Справочник по радиолокации, т.3, М., Советское радио, 1979 г., с.7-127).
Поэтому в качестве выходного усилительного каскада передатчика использована малогабаритная, специально разработанная для восьмимиллиметрового диапазона длин волн импульсная ЛБВ типа О с динамическим управлением электронным потоком, низким уровнем шума, со спиральной замедляющей системой для получения широкой полосы рабочих частот, устойчивой к воздействию механических и климатических факторов группы 2Ус ГОСТ РВ 20.39.414.1-97. В данной ЛБВ значительно увеличена жесткость конструкции. Габаритные размеры ЛБВ не более 205×65,5×37 мм, масса не более 660 г, выходная мощность не менее 18 Вт. Полоса частот, в пределах которой изменения коэффициента усиления не превышают заданных пределов, определяется качеством согласования замедляющей системы на входе и выходе ЛБВ. Для усиления входного СВЧ-сигнала в ЛБВ необходимо, чтобы электронный поток в ЛБВ, созданный электронной пушкой, длительно взаимодействовал с входным электромагнитным полем СВЧ-сигнала.
Для длительного взаимодействия электронов с электромагнитным полем необходимо соблюдать условие синхронизма:
о
ф
V>v на 5-10%
ф
o
v - фазовая скорость волны, V - начальная скорость электронов. Это приводит к очень жестким требованиям при эксплуатации импульсных ЛБВ восьмимиллиметрового диапазона длин волн (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М., Высшая школа, 1984 г., с.14-111). Чтоб обеспечить усиление ЛБВ в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн требуется выполнять следующее:
а) порядок включения и выключения;
б) электрические режимы должны строго соответствовать индивидуальным значениям, указанным в паспорте;
в) высокую стабильность питающих напряжений;
г) установку индивидуального значения входной мощности;
д) работать при минимально возможных значениях КСВ.
Несоблюдение вышеуказанных условий приводит к нарушению условий фокусировки электронного пучка и выходу ЛБВ из строя (ОСТ 110348-86; Федоров Н.Д. Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы. - М., атомиздат, 1979 г., с.62-78; Минаев М.И. Радиопередающие устройства сверхвысоких частот. - Минск, ВЫШЭЙШАЯ ШКОЛА, 1978 г., с.40-93).
С задающего генератора РЛС на волновод W1 72 подачи входного сигнала подается высокочастотный фазокодоманипулированный (ФКМ) сигнал частотой восьмимиллиметрового диапазона длин волн (под редакцией Скольника М. Справочник по радиолокации, т.3, М., Советское радио, 1979 г., с.400-442).
С волноводного входа W1 72 СВЧ-сигнал поступает на вход аттенюатора 10 входного тракта 1. Допустимый уровень входной мощности устанавливается в технических условиях на ЛБВ 2. Невыполнение указанного требования приводит к перегреву замедляющей системы, из-за явления динамической расфокусировки и уменьшения рабочего диапазона частот, из-за явления недонасыщения и пересыщения входным сигналом (ОСТ 110348-86, с.17). Для установки индивидуального паспортного значения входной мощности сигнала на ЛБВ 2, аттенюатор 10 имеет регулировочный винт. Далее сигнал через первый циркулятор 11 и волноводный соединитель W2 73 поступает на вход 6 ЛБВ 2. Радикальным средством устранения влияния ЛБВ 2 на задающий генератор РЛС является включение во входной фидерный тракт развязывающего прибора циркулятора. Первый циркулятор 11 с первой нагрузкой 12 защищают задающий генератор РЛС от обратной волны, отраженной от входа ЛБВ 2. КСВ входа входного тракта 1-1,25 (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М., Высшая школа, 1984 г., с.406-430; под редакцией А.М.Чернушенко. Конструкция СВЧ устройств и экранов, М., Радио и связь, 1983 г., с.78-207).
Для выполнения ЛБВ 2 функции усиления СВЧ-колебаний на ее электроды необходимо подать соответствующие напряжения. Напряжения на электродах ЛБВ задаются индивидуально согласно паспорту ЛБВ и определяют наилучшие условия взаимодействия высокочастотного поля и электронного потока.
Для формирования этих напряжений на вход передатчика на контакты разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А 77, фазы В 78, фазы С 79 подают трехфазное переменное напряжение ~200 В 400 Гц ФА, ~200 В 400 Гц ФВ, ~200 В 400 Гц ФС соответсвенно, а на контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания 80 подают напряжение +27 В БС (Кузнецов М.И., Основы электротехники. - М., Высшая школа, 1970 г., с.192-226).
Переменное напряжение ~200 В 400 Гц ФА, ~200 В 400 Гц ФВ через второй и третий вход источника питания 6 подается параллельно на первый и второй вход устройства блокировочного 18, на первый и второй вход трансформатора 19 соответственно. С первого и второго выхода устройства блокировки 18 через третий и четвертый выход источника питания 6 переменное напряжение ~200 В 400 Гц ФА, ~200 В 400 Гц ФВ поступает на первый и второй вход высоковольтного выпрямителя 4 соответственно.
Переменное напряжение ~200 В 400 Гц ФС через четвертый вход источника питания 6 поступает параллельно на пятый выход источника питания 6, на второй вход второго регулирующего элемента 26. С пятого выхода источника питания 6 переменное напряжение ~200 В 400 Гц ФС поступает на третий вход высоковольтного выпрямителя 4.
Источник питания 6 формирует переменное напряжение накала для ЛБВ 2. Напряжение накала должно быть установлено согласно паспортного значения индивидуально для каждой ЛБВ с точностью 1,4%. Поэтому схема формирования и регулирования напряжения накала построена по принципу компенсационного стабилизатора напряжения. Компенсационные стабилизаторы напряжения позволяют плавно регулировать выходное напряжение, обеспечивают высокую точность установки и стабилизации выходного напряжения. Компенсационные стабилизаторы напряжения обеспечивают необходимую стабильность напряжения на нагрузке при помощи цепи отрицательной обратной связи, воздействующей на регулирующий элемент. В состав любого компенсационного стабилизатора напряжения входят функциональные узлы: регулирующий элемент, устройство сравнения, усилитель постоянного тока. В источнике питания 6 стабилизация осуществляется за счет воздействия изменения выходного напряжения на второй регулирующий элемент 26 через узел обратной связи, включающий третий выпрямитель 27, третий делитель 24, первую схему сравнения 22, первый усилитель сигнала ошибки 23, элемент гальванической развязки 25.
Второй регулирующий элемент 26 изменяет выходное напряжение до уровня, при котором амплитуда сигнала ошибки стремится к нулю. Степень приближения к нулю зависит от коэффициентов передачи третьего делителя 24, первой схемы сравнения 22, первого усилителя сигнала ошибки 23, элемента гальванической развязки 25 и второго регулирующего элемента 26.
Первая схема сравнения 22 реализована на микросхеме 142ЕНЗ. Микросхема формирует опорное напряжение и сигнал ошибки. Изменяя коэффициент передачи третьего резистивного делителя 24 переменным резистором, добиваются требуемого значения напряжения накала на выходе накального трансформатора 28. Накальный трансформатор исключает высокие напряжения между катодом и подогревателем. (ОСТИ 0348-86 с.16).
Элемент гальванической развязки 25 обеспечивает гальваническую развязку первой схемы сравнения 22 и первого усилителя сигнала ошибки 23 от второго регулирующего элемента 26, находящегося под высоким потенциалом и реализованного на транзисторной оптопаре 3ОТ126А. С первого и второго выхода накального трансформатора 28 напряжение накала поступает через первый и второй выход источника питания 6 на первый и третий входы ЛБВ 2 (Костиков В.Г. Источники электропитания высокого напряжения РЭА, - М., Радио и связь, 1986 г., с. 1-95; Найвельт Г.С. Источники электропитания РЭА. - М., Радио и связь, 1986 г., с.121-208, Дж.Кар. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры, М., Мир, 1980 г., с 258-270).
Управляющие напряжения для стабилизаторов: анодного напряжения, напряжения управляющего электрода, напряжения коллектора, напряжения запирания по управляющему электроду ЛБВ формирует высоковольтный выпрямитель 4. Напряжение коллектора с третьего выхода высоковольтного выпрямителя 4 поступает в первый делитель 5 и далее с первого выхода первого делителя 5 на коллектор 4 ЛБВ 2.
Высоковольтный выпрямитель 4 состоит из высоковольтного трансформатора, нескольких выпрямителей на полупроводниковых диодах, осуществляющих выпрямление переменного напряжения и сглаживающих фильтров, уменьшающих пульсации выпрямленных напряжений. Первый делитель 5 состоит из набора резисторов и конденсаторов (Найвельт Г.С. Источники электропитания РЭА. - М., Радио и связь, 1986 г., с 121-208; под редакцией Скольника М. Справочник по радиолокации, т.3, М., Советское радио, 1979 г., с.118-127; В.Н.Гаевич. Радиотехника, М., Военное издательство Министерства обороны союза ССР, с.204-218).
Величины анодного напряжения, напряжения управляющего электрода, напряжения запирания по управляющему электроду ЛБВ 2 заданы в технических условиях на ЛБВ в виде диапазона напряжений. Для конкретной ЛБВ указаны индивидуальные значения в паспорте, который должны быть выставлены в передатчике с высокой точностью. Поэтому стабилизаторы: анодного напряжения, напряжения управляющего электрода, напряжения запирания по управляющему электроду ЛБВ построены тоже по принципу компенсационного стабилизатора напряжения, позволяют получать регулируемое, стабилизируемое напряжение относительно своего корпуса (Дж.Кар. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры, М., Мир, 1980 г., с 299-319; под редакцией Скольника М. Справочник по радиолокации т.3, М., Советское радио, 1979 г., с.118-127).
Стабилизатор анодного напряжения состоит из высоковольтного выпрямителя 4, первого делителя 5, ЛБВ 2, усилителя постоянного тока 7, в состав которого входят: первый регулирующий элемент 35, усилитель сигнала ошибки 34, второй делитель 30, первый источник опорного напряжения 29, цепь коррекции 33, первое устройство защиты 32. Первый источник опорного напряжения 29 и второй делитель 30 образуют схему сравнения. В ЛБВ 2 все величины напряжения на электроды подаются относительно напряжения на катоде, поэтому анодное напряжение со второго выхода первого делителя 5 подается: на катод 1 ЛБВ 2, на второй вход модулятора 8, на первый вход источника питания 6.
Функционирование стабилизатора анодного напряжения основано на получении сигнала ошибки путем сравнения напряжения нагрузки стабилизатора, поступающего на элементы первого 5 и второго 30 делителей, с напряжением опоры, формируемым первым источником опорного напряжения 29, с последующим усилением в усилителе сигнала ошибки 34, с целью получения возможности управления первым регулирующим элементом 35. Схема сравнения последовательно соединена с нагрузкой стабилизатора анодного напряжения. При изменении величины напряжения в нагрузке стабилизатора анодного напряжения происходит аналогичное изменение величины напряжения на последовательно соединенных первом делителе 5 и схеме сравнения. Сигнал ошибки формируется схемой сравнения. Ток, протекающий через первый делитель 5, подключенный к второму делителю 30, пропорционален напряжению нагрузки стабилизатора анодного напряжения. Этот ток создает на части второго делителя 30 падение напряжения, которое вычитается из напряжения, формируемого источником опорного напряжения 29. Разность напряжения источника опорного напряжения 29 и напряжения, полученного на части второго делителя 30, - есть сигнал ошибки. Усилитель сигнала ошибки 34, первый регулирующий элемент 35 путем изменения своей внутренней проводимости устанавливают напряжение на нагрузке стабилизатора анодного напряжения на уровне, при котором амплитуда сигнала ошибки будет стремиться к нулю, тем самым производя стабилизацию напряжения.
Цепь коррекции 33 совместно с цепью коррекции, находящейся в первом делителе 5, во время включения и отключения электропитания, высоковольтного пробоя в ЛБВ 2 увеличивает быстродействие отработки переходных процессов стабилизатором анодного напряжения.
На контакт разъема входного импульса запуска передатчика 76 с синхронизатора РЛС поступает импульс запуска передатчика (ИЗП), который поступает на четвертый вход модулятора 8.
В состав модулятора 8 входит стабилизатор напряжения управляющего электрода, стабилизатор напряжения запирания по управляющему электроду и схема управления ключевыми каскадами. Работа модулятора основана на получении с выхода модулирующих импульсов для управляющего электрода 2 ЛБВ 2, путем переключения (синхронно с ИЗП) напряжений стабилизатора напряжения управляющего электрода и стабилизатора напряжения запирания по управляющему электроду ЛБВ 2 через первый 54 и второй 55 ключевые каскады.
Схема управления первым 54 и вторым 55 ключевыми каскадами состоит из коммутатора 45, первого усилителя 46, инфракрасного излучателя 47, первого 48 и второго 49 жгутов волоконно-оптических, первого 50 и второго 51 инфракрасного приемника, второго 52 и третьего 53 усилителя.
Стабилизатор напряжения управляющего электрода состоит из высоковольтного выпрямителя 4, переменное выходное напряжение которого с первого и второго выходов высоковольтного выпрямителя 4 через первый и третий входы модулятора 8 поступает на первые входы четвертого 37 и пятого 38 выпрямителей, источника питания модулятора 39, второго источника опорного напряжения 40, второй схемы сравнения 41, второго усилителя сигнала ошибки 42, третьего регулирующего элемента 43, четвертого делителя 44. Четвертый 37 и пятый 38 выпрямители соединены последовательно, точка соединения выпрямителей является корпусом стабилизатора напряжения управляющего электрода. Четвертый 37 и пятый 38 выпрямители обеспечивают двухполярным нестабилизированным напряжением источник питания 39 и третий регулирующий элемент 43.
Источник питания модулятора 39 формирует стабилизированное двухполярное напряжение относительно корпуса этого стабилизатора, обеспечивая питание второго источника опорного папряжения 40, стабилизатора напряжения запирания по управляющему электроду. Источник питания модулятора 39 является параметрическим стабилизатором, в качестве нелинейных элементов применены стабилитроны, а в качестве балластной нагрузки - резисторы. Второй источник опорного напряжения 40 формирует двухполярное стабилизированное напряжение относительно корпуса этого стабилизатора для второй схемы сравнения 41. Второй источник опорного напряжения 40 тоже является параметрическим стабилизатором, в качестве нелинейных элементов применены стабилитроны, а в качестве балластной нагрузки - резисторы.
Ток, протекающий через четвертый делитель 44, создает напряжение, пропорциональное напряжению на выходе стабилизатора напряжения управляющего электрода. Это напряжение поступает на второй вход второй схемы сравнения 41.
При изменении величины напряжения на выходе этого стабилизатора происходит пропорциональное изменение величины напряжения на выходе четвертого делителя 44. Разность величин напряжения второго источника опорного напряжения 40 и напряжения, пропорционального напряжению на выходе стабилизатора напряжения управляющего электрода с четвертого делителя 44 - есть сигнал ошибки.
Второй усилитель сигнала ошибки 42 формирует необходимый уровень управляющего напряжения для третьего регулирующего элемента 43 и обеспечивает управление до уровня, при котором амплитуда сигнала ошибки будет стремиться к нулю, тем самым обеспечивая стабилизацию напряжения управляющего электрода.
Таким образом процесс стабилизации стабилизатора напряжения управляющего электрода аналогичен процессу стабилизации стабилизатора анодного напряжения.
Стабилизатор напряжения запирания по управляющему электроду состоит из высоковольтного выпрямителя 4, переменное выходное напряжение которого с пятого и шестого выхода высоковольтного выпрямителя 4 поступает на пятый и шестой входы модулятора 8 соответственно, первого фильтра 57, четвертого регулирующего элемента 58, пятого делителя 62, второго фильтра 59, третьего источника опорного напряжения 61, третьего усилителя сигнала ошибки 60. Процесс стабилизации стабилизатора напряжения запирания по управляющему электроду аналогичен процессу стабилизации стабилизатора анодного напряжения.
Для стабильной работы ЛБВ восьмимиллиметрового диапазона волн требуется, чтобы на управляющем электроде величина постоянной времени нарастания запирающего напряжения была меньше, чем постоянная времени нарастания на замедляющей системе. Величина постоянной времени спада запирающего напряжения должна быть больше, чем постоянная времени спада напряжения на замедляющей системе (ОСТИ 0348-86). Это требование можно выполнить в передатчике, имея два высоковольтных трансформатора, но высоковольтные трансформаторы имеют большой вес и габариты, а вертолетная РЛС требует незначительные массогабаритные характеристики передатчика. Для обеспечения необходимого режима включения и выключения ЛБВ в данном передатчике в стабилизатор напряжения запирания по управляющему электроду установлены первый фильтр 57 на входе и второй фильтр 59 на выходе, обеспечивающие необходимое время нарастания и время спада запирающего напряжения. Импульс ИЗП подается с синхронизатора РЛС через 40 секунд после подачи питающих напряжений на ЛБВ (М.И.Кузнецов. Основы электротехники. М., Высшая школа, 1970 г., с.131-137).
ИЗП представляют собой положительную периодическую последовательность импульсов, синхронную с входными СВЧ сигналами. Коммутатор 45, первый усилитель 46, инфракрасный излучатель 47 преобразуют ИЗП в оптический инфракрасный импульсный сигнал и обеспечивают подачу его в первый 48 и второй 49 жгуты волоконно-оптические. Первый 48 и второй 49 волоконно-оптические жгуты обеспечивают передачу оптического инфракрасного импульсного сигнала к первому 50 и второму 51 инфракрасному приемнику, а также совместно с диэлектрическим корпусом модулятора обеспечивают развязку потенциала корпуса передатчика от высоковольтного (6 кВ) напряжения анода, поступающего на второй вход модулятора 8 с первого делителя 5.
Первый 50 и второй 51 инфракрасные приемники, второй 52 и третий 53 усилители преобразуют оптический импульсный сигнал, поступающий от первого 48 и второго 49 жгутов волоконно-оптических в электрический импульсный сигнал, осуществляют его усиление, достаточное для открытия первого 54 и второго 55 ключевых каскадов. Второй инфракрасный приемник 51 и третий усилитель 53 построены аналогично первому инфракрасному приемнику 50 и второму усилителю 52, но имеют на выходе противофазный электрический сигнал (Дж.Кар. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры. М., Мир, 1980 г., с 258-270).
Напряжение запирания по управляющему электроду или напряжение по управляющему электроду через второе устройство защиты 56 подается на выход модулятора и далее на управляющий электрод 2 ЛБВ 2. При отсутствии положительного импульса ИЗП на входе передатчика через второй ключевой каскад 55 на управляющий электрод 2 ЛБВ 2 подается напряжение запирания по управляющему электроду от стабилизатора напряжения запирания по управляющему электроду и запирает ЛБВ 2, первый ключевой каскад 54 в это время закрыт. При наличии положительного импульса ИЗП на входе передатчика через первый ключевой каскад 54 на управляющий электрод 2 ЛБВ 2 подается напряжение по управляющему электроду от стабилизатора напряжения по управляющему электроду и открывает ЛБВ 2, второй ключевой каскад 55 в это время закрыт.
Второе устройство защиты 56 в модуляторе 8 предназначено для защиты каскадов модулятора 8 от высоковольтных пробоев в ЛБВ 2 и обеспечивает подачу напряжения запирания по управляющему электроду на управляющий электрод 2 ЛБВ 2 в случае выхода из строя второго ключевого каскада 55 (будет непрерывная подача напряжения управляющего электрода на управляющий электрод 2 ЛБВ 2), что предовращает возможность перехода работы ЛБВ 2 в непрерывный режим и, как следствие, выход ее из строя (Под редакцией Скольника М. Справочник по радиолокации, т.3, М., Советское радио, 1979 г., с,113-117).
Превышение максимальных значений токов электродов ЛБВ 2 приводит к быстрому отказу ЛБВ 2. Особенно опасно превышение анодного тока (тока замедляющей системы). Поэтому применена в передатчике защита, отключающая высокое напряжение при увеличении анодного тока более нормы (ОСТ 110348-86 с.16). Схема защиты по превышению тока анода состоит из устройства измерения тока анода 36 усилителя постоянного тока 7 и каскадов устройства контроля 9: четвертого источника опорного напряжения 63, третьей схемы сравнения 64, счетчика импульсов 65, третьего устройства защиты 66, первого формирователя 67, второго формирователя 68. Устройство измерения тока анода 36 позволяет получить напряжение, пропорциональное току анода, которое поступает на третий выход усилителя постоянного тока 7. Это напряжение поступает с третьего выхода усилителя постоянного тока 7 на первый вход устройства контроля 9 и далее на второй вход третьей схемы сравнения 64. Компаратор, входящий в состав третьей схемы сравнения 64, осуществляет сравнение напряжения устройства измерения тока анода 36 с напряжением четвертого источника опорного напряжения 63. Полученный сигнал с выхода компаратора поступает паралелльно на вход счетчика импульсов 65, на вход третьего устройства защиты 66, первого формирователя 67.
Как только появляется сигнал на выходе компаратора третьей схемы сравнения 64, по его фронту срабатывает первый формирователь 67 и выдает команду «Запрет излучения», которая через третий выход устройства контроля 9 поступает на седьмой вход модулятора 8 и далее на второй вход коммутатора 45 модулятора 8. В результате чего запрещается прохождение ИЗП через коммутатор 45, на управляющий вход 2 ЛБВ 2 модулятор выдает напряжение запирания по управляющему электроду и ЛБВ 2 закрывается.
В случае длительного превышения (более 675 мс) сигнала на выходе компаратора, счетчик импульсов 65 выдает сигнал на второй формирователь 68 и с выхода третьего устройства защиты 66 сигнал поступает на второй формирователь 68, который выдает команду «Блокировка» и снимает сигнал «Исправность ВИП».
Команда «Блокировка» через первый выход устройства контроля 9 поступает на первый вход источника питания 6 и далее на третий вход устройства блокировки 18. Устройство блокировки 18 по этой команде запрещает прохождение переменного напряжения ~200 В ФА, ~200 В ФВ на высоковольтный выпрямитель 4, в результате чего высокое напряжение снимается с ЛБВ 2.
Как только длительность сигнала на выходе компаратора становится менее заданной длительности, третье устройство защиты 66 и счетчик импульсов 65 через второй формирователь 68 снимают команду «Блокировка» и выдают сигнал «Исправность ВИП».
Сигнал «Исправность ВИП» через второй выход устройства контроля 9 поступает на контакт разъема передатчика СВЧ миллиметрового диапазона волн для контроля исправности высоковольтного источника питания 82 в составе РЛС.
С выхода ЛБВ 2 усиленный СВЧ-сигнал через волноводное соединение W3 74 тракта выходного 3 с ЛБВ 2, третий выход ответвителя 14, первый выход второго циркулятора 17 тракта выходного 3, волновод W4 75 для выходного сигнала поступает на выход передатчика (Под редакцией А.М.Чернушенко. Конструкция СВЧ устройств и экранов, М., Радио и связь, 1983 г., с.78-207).
вых
Для контроля в РЛС наличия выходной мощности на выходе передатчика с первого выхода ответвителя 14 тракта выходного 3 СВЧ сигнал поступает на детекторную секцию 15 (для детектирования и выделения огибающей выходного сигнала). С выхода детекторной секции 15 через второй выход тракта выходного 3 он поступает на второй вход устройства контроля 9. Со второго входа устройства контроля 9 огибающая поступает на второй вход четвертой схемы сравнения 71. Компаратор, входящий в состав четвертой схемы сравнения 71, осуществляет сравнение амплитуды видеоимпульса огибающей с напряжением пятого источника опорного напряжения 70. При превышении амплитуды видеоимпульса огибающей напряжения пятого источника опорного напряжения 70 на третьем формирователе 69 формируется сигнал «Наличие Р», который поступает на контакт разъема для контроля выходной мощности 83 в РЛС.
Устройство измерения напряжения анода 31 усилителя постоянного тока 7 позволяет провести контроль напряжения анода. Коэффициент передачи первого делителя 5 и второго делителя 30 усилителя постоянного тока 7 выбран равным 1:1000, это позволяет косвенно в составе РЛС контролировать напряжение на нагрузке стабилизатора анодного напряжения без подключения высоковольтного делителя. С выхода устройства измерения напряжения анода 31 через второй выход усилителя постоянного тока 7 напряжение анода поступает на контакт разъема для контроля высоковольтного напряжения 81.
В выходном тракте 3 второй циркулятор 17 производит согласование выхода ЛБВ 2 с нагрузкой. Энергия обратной волны поглощается третьей нагрузкой 16. Вторая нагрузка 13 - это согласованная нагрузка для ответвителя 14. КСВ входа выходного тракта 3-1,28 (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М., Высшая школа, 1984 г., с.406-430; под редакцией А.М.Чернушенко. Конструкция СВЧ устройств и экранов, М.; Радио и связь, 1983 г., с.78-207).
Получение технических параметров передатчика в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн осуществляется за счет применения:
- малогабаритной, импульсной, устойчивой к воздействию механических и климатических факторов группы 2Ус ГОСТ РВ 20.39.414.1-97 лампы ЛБВ восьмимиллиметрового диапазона волн, работающей в широкой полосе рабочих частот, обеспечивающей большую выходную импульсную мощность - не менее 18 Вт, низкий уровень вносимых шумов, значительное ослабление уровня выходного сигнала в паузе между импульсами;
- высокостабильных стабилизаторов питающих напряжений для ЛБВ;
- установки индивидуальных значений питающих напряжений на электроды ЛБВ, входной мощности;
- обеспечение порядка включения и выключения ЛБВ;
- применения быстродействующих схем защиты;
- обеспечение согласования по входу и выходу;
- автоматической проверки исправности.
По предлагаемому техническому решению изготовлены опытные образцы. Передатчик СВЧ миллиметрового диапазона волн обеспечивает выходную импульсную мощность не менее 15 Вт, спектральную плотность вносимых амплитудных и фазовых шумов при отстройках от несущей частоты в диапазоне 1,5-10 кГц минус 90 дБ/Гц, ослабление уровня выходного сигнала в паузе между импульсами не менее 60 дБ. Технические параметры подтверждены положительными результатами приемосдаточных и летных испытаний. Габаритные размеры передатчика 278.4×288.4×217 мм. Масса передатчика составляет 8,4 кг.
Незначительные массогабаритные характеристики при большой выходной импульсной мощности в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн, низкий уровень вносимых шумов, значительное ослабление уровня выходного сигнала в паузе между импульсами, автоматический контроль исправности его как на земле, так и на борту летательного аппарата, автоматическая работа схем защиты, возможность работы при значительный вибрационных нагрузках имеет первостепенное значение в аппаратуре, установленной на летательном аппарате.
Применение восьмимиллиметрового диапазона длин волн на вертолетных РЛС позволяет в режиме маловысотного полета обнаружить провода электропередачи и опасные для полета метеообразования.