СВЧ УСИЛИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ

Полезная модель относится к области радиотехнических систем в частности к СВЧ твердотельно-вакуумным модулям.
Известны комплектированные изделия СВЧ на основе объединения электровакуумных и твердотельных приборов: например «Задающее генераторно-преобразовательно-усилительное комплексированное изделие СВЧ», «Передающее комплексированное изделие СВЧ средней мощности для бортовой аппаратуры», «Мощное умножительно-преобразовательно-усилительное комплексированное изделие СВЧ для бортовой аппаратуры», «Мощное широкополосное генераторно-преобразовательно-усилительное комплексированное изделие СВЧ» (Каталог «Исток СВЧ электроника», www.istokmw.ru, ОАО НЛП «Исток», г. Фрязино, Московская область). Их общим недостатком является невозможность увеличения рабочих частот сверх 36 ГГц из-за ограничений, обусловленных электровакуумными приборами - ЛБВ или клистронами.
Ближайшим прототипом предлагаемой полезной модели являются модули МРМ (Викулов И., Кичаева Н. «Мощные СВЧ модули. Гибрид вакуумной и твердотельной техники», Электроника НТБ, 2007 г., №7, с 69-71), разработанные для использования в радиолокационных передатчиках. В таблице 1 приведены некоторые технические параметры разработанных за рубежом МРМ.
Параметры известных МРМ:
Недостатком этих модулей является невысокая индивидуальная мощность и недостаточно высокие рабочие частоты, эти требования в последнее время являются одними из важнейших.
Задачей полезной модели является устранение отмеченных недостатков. Технический результат заключается в обеспечении большей мощности и более высоких рабочих частот.
Задача решается, а технический результат обеспечивается тем, что в СВЧ усилительном модуле, содержащим входной каскад на основе твердотельного усилителя, выходной каскад на основе электровакуумного усилителя и источники питания каскадов, в качестве электровакуумного усилителя включен магнетронный усилитель с катодом в пространстве взаимодействия - это может быть амплитрон или усилитель прямой волны М-типа (УПВМ), или синхронизированный магнетрон. Последний вариант в настоящее время является предпочтительным, так как позволяет получить большую мощность на более высоких рабочих частотах.
На блок схеме показан модуль, состоящий из: входного каскада на основе твердотельного усилителя (ТТУ) - 1, выходного каскада на основе электровакуумный) усилителя мощности (ВУМ) - 2, встроенного источника питания (ВИП) - 3.
Модуль, построенный по блок схеме, работает следующим образом. На разъем «ВЧ вход» модуля подают от синтезатора частот входной сигнал мощностью 10-20 мВт, на разъем «Питание» подают напряжение питания (постоянное или переменное в зависимости от Потребителя), на разъем «Синхронизация» подают сигнал, определяющий необходимую длительность и скважность выходных импульсов. Выходной СВЧ сигнал поступает в антенну через разъем «ВЧ выход».
Предлагаемое решение позволяет создать СВЧ модуль по предложенной блок схеме на частотах от 1300 МГц до 220000 МГц при выходной импульсной мощности от 0,3 кВт до 10 кВт. Предпочтительный режим охлаждения - принудительное воздушное.
Экспериментальные образцы СВЧ усилительных модулей в соответствии с блок-схемой исследовались авторами в трех вариантах. В первом случае модуль обеспечивал выходную мощность 1,5-2,0 кВт в диапазоне частот от 3,8 до 4,2 ГГц при скважности от 6 до 50. В качестве выходного усилителя мощности использовался амплитрон. Суммарная масса модуля - 25 кг, питание - от сети постоянного тока 60 В. Во втором варианте модуль работал в 3-х сантиметровом диапазоне длин волн с выходной импульсной мощностью 300 Вт и 800 Вт при скважности от 20 до 50. Масса модулей составляла от 4-х до 5,5 кг, питание - от сети переменного тока частотой 400 Гц и напряжением 200 В. В качестве выходного электровакуумного усилителя использовались усилители прямой волны М-типа (УПВМ).
Экспериментальный образец усилительного модуля в 3-х миллиметровом диапазоне длин волн был построен с использованием во входном каскаде полупроводникового усилителя на ЛПД и диодах Ганна, электровакуумным усилителем мощности служил синхронизированный магнетрон. Получена выходная импульсная мощность 3-5 кВт при скважности 1000, общая масса модуля - 18 кг, питание от сети переменного тока частотой 400 Гц и напряжением 200 В.