РЕЗОНАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ РЕГУЛИРУЕМОЙ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к области радиотехники, в частности радиолокации, системам многоканальной связи и может быть использована в выходных каскадах импульсного передатчика для усиления информации, которая передается с помощью последовательностей прямоугольных радиоимпульсов или фазоманипулированных колебаний.
При работе радиолокационной станции (РЛС) требуется высокая стабильность фазы излучаемого сигнала от импульса к импульсу. В выходном каскаде импульсного передатчика РЛС, например, на клистроне, фаза излучаемого сигнала существенно определяется напряжением луча клистрона. Известен выходной каскад с использованием накопителя энергии в виде сосредоточенной емкости (1). Однако выходной каскад с сосредоточенной емкостью имеет низкую надежность.
Часто с целью увеличения надежности работы электронного прибора усилителя мощности и в целом выходного каскада, вместо сосредоточенной емкости используют линию из индуктивно-емкостных ячеек. Однако после формирования каждого импульса в линии имеет место колебательный процесс, техническое решение гашения которого предлагается в свидетельстве на полезную модель RU №21988.
Недостатком таких решений является их сложность и ненадежность работы в некоторых условиях распространения излучаемого сигнала.
В качестве ближайшего аналога предлагаемого технического решения принята схема резонансного усилителя по патенту на полезную модель RU №105096, H03F 3/20, включающая транзистор с общим эмиттером, источник постоянного напряжения в цепи коллектор-эмиттер, источник напряжения смещения, источник усиливаемого сигнала, колебательный контур с нагрузкой в коллекторной цепи.
Недостатком данной схемы резонансного усилителя является отсутствие регулировки выходной мощности, которая могла бы быть обеспечена (при достаточной стабильности фазы излучаемого сигнала) изменением напряжения источника постоянного напряжения, что не так просто и надежно осуществить, например, в гидролокации.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является разработка резонансного усилителя с регулируемой выходной мощностью и стабильностью фазы выходного сигнала при изменении выходной мощности сигналами управления относительно корпуса.
Сущность технического решения заключается в том, что в резонансном усилителе мощности, содержащем транзистор с общим истоком, к затвору которого через трансформатор подключен выход источника усиливаемого сигнала, колебательный контур, связанный с выходной нагрузкой и состоящий из первого конденсатора и второго конденсатора, который выполнен переменным, и индуктивности, включенной последовательно между параллельно соединенными конденсаторами, в исток транзистора включен другой трансформатор, вторичная обмотка которого подключена параллельно к первому конденсатору колебательного контура, а к первичной обмотке последовательно подключена цепочка из N параллельно соединенных резисторов, включение каждого из которых относительно корпуса и последовательно с первичной обмоткой трансформатора коммутируется соответствующим переключателем, а их количество N выбирается из условия выполнения диапазона регулировки выходной мощности усилителя.
На рисунке приведена функциональная схема предлагаемого резонансного усилителя с регулируемой выходной мощностью.
Усилитель содержит транзистор 1, включенный в схему с общим истоком, к затвору которого подключен выход источника усиливаемого сигнала 2 через импульсный трансформатор 3. Сток транзистора подключен к положительному потенциалу. В исток транзистора 1 включен трансформатор 4, вторичная обмотка которого параллельно подключена к параллельно соединенным конденсаторам 5 и 6 (конденсатор с переменной емкостью), между которыми последовательно включена индуктивность 7. К концу первичной обмотки трансформатора 4 последовательно подключена цепочка из N параллельно соединенных резисторов 8 (на схеме примера выполнения усилителя число резисторов N=4), включение каждого из которых относительно корпуса коммутируется соответствующим переключателем 9. Элементы усилителя трансформатор 4, конденсаторы 5, 6 и индуктивность 7 образуют последовательно - параллельный колебательный контур (третьего вида), связанный с выходной нагрузкой 10.
Количество резисторов N выбирается из условия выполнения диапазона регулировки выходной мощности усилителя.
Рассмотрим работу предлагаемого устройства, работающего в качестве выходного каскада передающего устройства импульсных сигналов для возбуждения элемента антенной фазированной решетки.
На управляющий электрод транзистора 1 от источника 2 поступают импульсы типа «меандр», обуславливая работу транзистора в ключевом режиме. Коммутация величины сопротивления резисторов 9 в цепи истока транзистора приводит к изменению величины тока, протекающего по первичной цепи трансформатора 4, сигнал со вторичной обмотки которого поступает в последовательно - параллельный колебательный контур, настроенный на требуемую полосу частот и подстраиваемый емкостью 6 на резонансную частоту входного сигнала, имея возможность регулировки при этом величины выходной мощности за счет изменения тока в первичной обмотке трансформатора 4 и выходного напряжения на входе колебательного контура, который используют для выделения первой гармоники импульсного сигнала.
Эффективность предложенного технического решения заключается в том, что включение в исток транзистора цепочки из активных сопротивлений, которые не вносят фазовых искажений в выходной сигнал, в отличие от того случая, когда регулировка выходной мощности осуществляется включением в цепь истока транзистора, например, переключаемого трансформатора, при изменении числа подключаемых витков первичной обмотки которого все искажения, обусловленные их комплексным сопротивлением, проходят в колебательный контур, нарушая идентичность фаз между излучаемыми сигналами и диаграмму направленности излучаемой антенны.
Источники информации
1. Справочник по радиолокации под ред. М. Сколника, т. 3, Москва, Советское Радио, 1979 г.