ПЕРЕДАТЧИК СВЧ

Заявляемая полезная модель относится к области передачи сигналов, в частности к системам радиосвязи, предназначенным для связи между двумя или более объектами, и может быть использована в радиолокации и навигации.
Известен «Передатчик СВЧ» (см. патент RU №2187880, заявл. 04.04.2001 г., опубл. 20.08.2002 г., МПК: H03B 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.
Данный передатчик может работать как в непрерывном, так и в импульсном режимах.
Недостатком известного технического решения является 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, к ухудшению коэффициента полезного действия усилителя СВЧ, росту амплитудных и фазовых шумов на его выходе и искажению частотного спектра сигнала.
Известен «Передатчик СВЧ», (см. патент RU на полезную модель №125004, заявл. 12.10.2012 г., опубл. 20.02.2012 г., МПК: H04B 1/02), содержащий последовательно соединенные задающий генератор, первый развязывающий прибор, аттенюатор, второй развязывающий прибор, усилитель СВЧ, генератор поискового сигнала и 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.
Недостатки известного технического решения заключаются в том, что при работе в режиме прерывистых колебаний (кратковременная передача кодоимпульсной информации к внешнему управляемому объекту) не удается поддерживать значение выходной мощности такого же максимального уровня, что и при работе в режиме непрерывных колебаний, ввиду малой длительности кодовых импульсов.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, и техническим результатом, достигаемым при ее использовании является создание передатчика СВЧ, обеспечивающего при работе в режиме прерывистых колебаний получение значения выходной мощности близкого или равного к максимальному значению выходной мощности, получаемому в режиме непрерывных колебаний.
Кроме того, заявляемая полезная модель расширяет арсенал известных технических средств аналогичного назначения.
Технический результат достигается тем, что в передатчик, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, первый развязывающий прибор, аттенюатор, второй развязывающий прибор, усилитель СВЧ и 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 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, дополнительно введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), выполненный с двумя входами, и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), выход которого соединен с другим управляющим входом аттенюатора, причем первый вход АЦП соединен с выходом интегратора, а на второй вход АЦП подается внешний управляющий сигнал.
Предлагаемая полезная модель поясняется рисунком, на котором представлена блок-схема передатчика СВЧ.
Передатчик СВЧ (см. рисунок) содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, первый развязывающий прибор 2, аттенюатор 3, второй развязывающий прибор 4, усилитель СВЧ 5, амплитудный детектор выходной мощности 6. Кроме того, в состав передатчика СВЧ входит генератор поискового сигнала 7 и последовательно соединенные синхронный детектор 8, интегратор 9, аналого-цифровой преобразователь 10, цифро-аналоговый преобразователь 11. Аттенюатор 3 выполнен с тремя входами, два из которых являются управляющими. Один управляющий вход соединен с выходом ЦАП 11, а другой - с выходом генератора поискового сигнала 7 и одновременно со вторым входом синхронного детектора 8. АЦП 10 выполнен с двумя входами, на один из которых поступает внешний управляющий сигнал, а второй соединен с выходом интегратора 9. Выход усилителя СВЧ 5 является выходом передатчика и одновременно соединен со входом амплитудного детектора 6 и - с нагрузкой (на чертеже не показана).
В режиме непрерывных колебаний внешний управляющий сигнал на втором входе АЦП 10 отсутствует и в этом случае передатчик СВЧ работает следующим образом. Сигнал с задающего генератора 1 поступает на вход усилителя СВЧ 5 через последовательно соединенные первый развязывающий прибор 2, аттенюатор 3, второй развязывающий прибор 4, а с выхода усилителя СВЧ 5 одна - основная 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 аттенюатора 3 путем формирования контура экстремального регулирования с отрицательной обратной связью, состоящего из генератора поискового сигнала 7 и последовательно включенных амплитудного детектора выходной мощности 6, синхронного детектора 8, интегратора 9, АЦП 10 и ЦАП 11. В генераторе поискового сигнала 7 формируется низкочастотный периодический поисковый сигнал, который поступает на второй управляющий вход аттенюатора 3 для модуляции сигнала на входе усилителя СВЧ 5. С выхода усилителя СВЧ 5 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 величины отклонения мощности сигнала от максимального значения выходной мощности усилителя СВЧ 5, а фаза от зоны отклонения текущего значения уровня мощности СВЧ. Сигнал с выхода амплитудного детектора 6 поступает на вход синхронного детектора 8, где с учетом амплитуд и фаз сигналов происходит перемножение сигнала низкочастотной модулирующей поисковой составляющей с поисковым сигналом, поступающим с генератора поискового сигнала 7, и выделение постоянной составляющей. Сигнал с выхода синхронного детектора 8 поступает на вход интегратора 9, который обеспечивает медленное изменение входного сигнала в соответствии с выходом синхронного детектора 8. С выхода интегратора 9 сигнал поступает на вход АЦП 10, в котором происходит его преобразование из аналогового в цифровой двоичный код. Далее сигнал, пропорциональный текущему значению сигнала на выходе интегратора 9, в виде двоичного кода поступает на вход ЦАП 11, где цифровой сигнал преобразуется в аналоговый и поступает на первый управляющий вход аттенюатора 3. Посредством изменения магнитного поля 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.
В режиме прерывистых колебаний (кратковременная передача кодоимпульсной информации к внешнему управляемому объекту) передатчик СВЧ работает следующим образом. При включении режима прерывистых колебаний на второй вход АЦП 10 поступает внешний управляющий сигнал, например от цифровой вычислительной машины (ЦВМ) в виде дискретного сигнала, который останавливает процесс преобразования путем остановки счетчика, импульсов, входящего в состав АЦП 10. Контур экстремального регулирования с отрицательной обратной связью размыкается. При этом на выходе АЦП 10 текущее значение сигнала в виде двоичного кода, соответствующее оптимальному уровню мощности на входе усилителя СВЧ 5, фиксируется и остается постоянным в течение всего времени работы передатчика СВЧ в режиме прерывистых колебаний. Далее этот сигнал в виде зафиксированного двоичного кода поступает на вход ЦАП 11 и затем на первый управляющий вход аттенюатора 3, что приводит к фиксации оптимального значения мощности на входе усилителя СВЧ 5.
Таким образом, и в режиме прерывистых колебаний обеспечивается поддержание близкого к оптимальному уровня мощности на входе усилителя СВЧ (5), то есть соответственно и максимального на выходе передатчика СВЧ и уменьшению амплитудных и фазовых шумов. Широко известные АЦП 10 и ЦАП 11 могут быть выполнены, например на интегральных схемах (см. книгу «Аналогово-цифровые преобразователи» Гитис Э.И., Пискунов Е.А., M Энергоиздат, 1981 г.).
Предлагаемый передатчик СВЧ может быть технически реализован по известным правилам из стандартных элементов, выпускаемых промышленностью, что позволяет сделать вывод о его промышленной применимости.