УСТРОЙСТВО ПРИЕМА - ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СВЧ - СИГНАЛОВ Х - ДИАПАЗОНА

Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к СВЧ-приемникам, используемым в системах связи и навигации бортовых и наземных РЛС.
6
За прототип принят многоканальный СВЧ-приемник с двойным преобразованием частоты по патенту РФ на полезную модель №7787, 1997 г., МПК H04B 1/06, опубл. 16.09.1998 г.
Устройство-прототип содержит источник питания (ИП), устройства входа и выхода СВЧ - сигнала, малошумящий усилитель (МШУ), смеситель входного СВЧ-сигнала и СВЧ-сигнала гетеродина и полосно-пропускающий фильтр (ППФ).
Недостатками устройства-прототипа являются низкая надежность, обусловленная:
- отсутствием контроля уровня СВЧ-сигнала на входе смесителя, и как следствие возможностью искажения СВЧ-сигнала при перегрузке;
- отсутствием контроля уровня СВЧ-сигнала гетеродина, и как следствие возможностью искажения СВЧ-сигнала при перегрузке;
- отсутствием защиты МШУ, и как следствие возможностью выхода его из строя при перегрузке;
- отсутствием стабилизации питания,
а также малая чувствительность из-за отсутствия волноводного ввода СВЧ-сигнала.
Решаемой задачей является повышение надежности путем обеспечения контроля СВЧ-сигнала на входе смесителя и СВЧ-сигнала гетеродина, введения защиты МШУ и стабилизатора питания, и повышение чувствительности путем обеспечения устройства входа СВЧ-сигнала волноводным вводом.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве приема-преобразования СВЧ-сигналов X-диапазона (сантиметрового диапазона), содержащим источник питания (ИП), устройства входа и выхода СВЧ-сигнала, малошумящий усилитель (МШУ), смеситель входного СВЧ-сигнала и СВЧ-сигнала гетеродина и полосно-пропускающий фильтр (ППФ), устройство входа СВЧ-сигнала снабжено волноводным вводом (ВВ), а МШУ-источником отрицательного напряжения смещения (ИОНС) и первым ответвителем СВЧ-сигнала, в состав дополнительно введены устройство защиты (УЗ) с диодным ограничителем (ДО), логарифмический детектор (ЛД) с операционным усилителем (ОУ), второй ответвитель СВЧ - сигнала гетеродина, устройство усиления и контроля (УУК) уровня СВЧ - сигнала гетеродина и стабилизатор питания (СП).
Сущность полезной модели поясняется структурной схемой,
где:
1 - волноводный ввод (ВВ),
2 - устройство входа СВЧ - сигнала,
3 - диодный ограничитель (ДО),
4 - устройство защиты (УЗ),
5 - малошумящий усилитель (МШУ),
6 - смеситель входного СВЧ - сигнала и СВЧ - сигнала гетеродина,
7 - полосно-пропускающий фильтр (ППФ),
8 - устройство выхода СВЧ - сигнала,
9 - первый ответвитель,
10 - логарифмический детектор (ЛД),
11 - операционный усилитель (ОУ),
12 - второй ответвитель,
13 - устройство усиления и контроля (УУК) уровня СВЧ - сигнала гетеродина,
14 - источник питания (ИП),
15 - стабилизатор питания (СП),
16 - источник отрицательного напряжения смещения (ИОНС) МШУ.
Заявляемое устройство приема-преобразования СВЧ - сигналов X - диапазона работает следующим образом.
Входной СВЧ - сигнал через ВВ 1 устройства входа СВЧ - сигнала 2, ДО 3 УЗ 4 поступает на вход МШУ 5 и далее на первый вход смесителя 6, на второй вход которого поступает СВЧ - сигнал гетеродина* (на схеме не показан, здесь и далее), затем сформированный СВЧ - сигнал промежуточной частоты (ПЧ) с выхода смесителя 6 входного СВЧ - сигнала и СВЧ - сигнала гетеродина через ППФ 7 поступает в устройство выхода СВЧ -сигнала 8, одновременно часть СВЧ - сигнала с, выхода МШУ 5 через первый ответвитель 9 поступает на вход ОУ 11 ЛД 10, затем обработанный СВЧ - сигнал поступает в устройство выхода СВЧ -сигнала 8, а часть СВЧ - сигнала гетеродина* через второй ответвитель 12 поступает на вход УУК 13 СВЧ - сигнала гетеродина*, с выхода последнего обработанный СВЧ - сигнал также поступает в устройство выхода СВЧ - сигнала 8, из упомянутого устройства выхода СВЧ - сигнала 8 полученные СВЧ - сигналы поступают к потребителям*. Работу составных частей устройства приема-преобразования СВЧ - сигналов X - диапазона обеспечивают ИП 14, СП 15 и ИОНС 16 МШУ 5.
8
Существуют многочисленные источники с описанием работы блоков, подобных устройству усиления и контроля (УУК) уровня СВЧ - сигнала гетеродина, раскрывающие средства для реализации признака обработки СВЧ - сигнала, например, твердотельный усилитель импульсной сверхвысокочастотной мощности по патенту РФ №129319, 2013 г., МПК H03F 3/00, опубл. 20.06.2013 г., Бюл. №17, согласно которому усиление мощности СВЧ - сигнала производится посредством предварительных каскадов усиления и блока усиления, а контроль - детекторами входной и выходной мощностей (сигналов).
В конкретном случае применены импортные (компактные) микросхемы Фирмы Analog Devices:
AD 8051 - микросхема усиления уровня СВЧ - сигнала гетеродина и AD 8317 - микросхема контроля уровня СВЧ - сигнала гетеродина, описания которых приведены на сайте указанной фирмы http://www.analog.com.
7
Примеры описания работы полосно-пропускающих фильтров (ППФ), раскрывающие средства для реализации признака обработки СВЧ - сигнала, приведены также в многочисленных источниках, например, полосно-пропускающий фильтр по патенту РФ№2259619, 2003 г. МПК Н01Р 1/205, опубл. Бюл. №24, 2005 г., согласно которому СВЧ - сигнал поступает в ПЦФ, состоящий из полосковых проводников, расположенных в линию, электромагнитные связи между каждым отрезком входного и выходного протяженных проводников обеспечивают возбуждение синфазных электромагнитных колебаний, при этом под воздействием полосковых проводников различной конфигурации производится выделение (фильтрация) амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) выходного СВЧ - сигнала необходимых параметров.
В конкретном случае применена импортная микросхема QCN-19 Фирмы Mini - Circuits, описание которой приведено на сайте указанной фирмы www.http://minicircuits.com.
Технический результат заключается в повышении надежности и чувствительности.
Указанный технический результат достигается совокупностью отличительных признаков, а именно снабжением устройства входа СВЧ - сигнала волноводным вводом (ВВ), что позволяет подключать устройство приема - преобразования СВЧ - сигнала напрямую к антенне с волноводным выходом, без использования, например, волноводного - коаксиального перехода и коаксиального кабеля, на которых возможны потери мощности принятого сигнала и увеличение шумов во входном сигнале, снабжением малошумящего усилителя (МШУ) источником отрицательного напряжения смещения (ИОНС), необходимым для надежного питания смещения и задания рабочей точки МШУ, введением в состав устройства защиты (УЗ) с диодным ограничителем (ДО), которое защищает вход МШУ от перегрузки и от выхода из строя устройства при высоком уровне выходного сигнала, возможным при воздействии на антенну систем (радиоэлектронной борьбы) РЭБ, введением логарифмического детектора (ЛД) с операционным усилителем (ОУ), второго ответвителя СВЧ - сигнала гетеродина, и первого ответвителя СВЧ - сигнала, устройства усиления и контроля (УУК) уровня СВЧ - сигнала гетеродина, обеспечивающих согласование и контроль уровней СВЧ - сигнала гетеродина и входного СВЧ - сигнала на входе смесителя для обеспечения правильной и надежной работы смесителя, а также стабилизатора питания (СП), необходимого для снабжения всех узлов устройства стабилизированным питанием с отсутствием внешних помех от других устройств и блоков системы связи и навигации бортовых и наземных РЛС.
Представленные описание и структурная схема заявляемого устройства приема-преобразования СВЧ - сигналов X - диапазона (сантиметрового диапазона) позволяют, применяя известные в приборостроении материалы, технологии и покупные радиоэлектронные изделия изготовить его промышленным способом и использовать в радиосвязи, радиолокации и других областях техники для приема и преобразования СВЧ - сигналов.