RU2722422C1 - Millimeter wavelength range microwave transmitter of increased output power - Google Patents
Millimeter wavelength range microwave transmitter of increased output power Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722422C1 RU2722422C1 RU2019127735A RU2019127735A RU2722422C1 RU 2722422 C1 RU2722422 C1 RU 2722422C1 RU 2019127735 A RU2019127735 A RU 2019127735A RU 2019127735 A RU2019127735 A RU 2019127735A RU 2722422 C1 RU2722422 C1 RU 2722422C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- converter
- voltage
- twt
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/02—Transmitters
- H04B1/04—Circuits
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к передающим устройствам, и может быть использовано в радиолокации для создания импульсных малогабаритных передающих устройств с высокой разрешающей способностью, как для применения в летательных аппаратах, так и для применения в мобильных и стационарных объектах.The invention relates to radio engineering, in particular to transmitting devices, and can be used in radar to create pulsed small-sized transmitting devices with high resolution, both for use in aircraft, and for use in mobile and stationary objects.
Из уровня техники известен передатчик СВЧ (патент RU №2208909, МПК: Н04 В 1/00, Н05К 7/20, опубликован 20.07.2003), содержащий 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 улучшения массогабаритных характеристик, но не решает задачу обеспечения работоспособности в миллиметровом диапазоне волн.A microwave transmitter is known from the prior art (patent RU No. 2208909, IPC:
Известен передатчик СВЧ (патент RU №2187880, МПК: Н03 В 9/06, опубликован 20.08.2002). 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.A known microwave transmitter (patent RU No. 2187880, IPC:
В качестве прототипа для заявляемого изобретения выбран передатчик СВЧ миллиметрового диапазона волн (патент RU №2457619, МПК: Н04 В 1/00, опубликован 27.07.2012), содержащий модулятор, источник питания модулятора, тракт входной, лампу бегущей волны (ЛБВ), вывод анода которой соединен с корпусом передатчика, тракт выходной, высоковольтный выпрямитель, первый делитель, источник питания, усилитель постоянного тока, устройство контроля. Также в него включены волновод W1 подачи входного сигнала, волноводное соединение W2 тракта входного с ЛБВ, волноводное соединение W3 тракта выходного с ЛБВ, волновод W4 для выходного сигнала, контакт разъема подачи 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 контроля высоковольтного напряжения, контакт разъема для контроля выходной мощности и 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 (световода), второго волоконно-оптического жгута (световода), первого инфракрасного приемника, второго инфракрасного приемника, второго усилителя (драйвера), третьего усилителя (драйвера), 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. 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 (оптрона), второго регулирующего элемента, накального трансформатора.As a prototype for the claimed invention, a microwave millimeter wave transmitter was selected (patent RU No. 2457619, IPC: Н04
Техническая проблема, решаемая созданием данного изобретения, заключается в том, что вышеуказанные аналоги обладают недостаточно высокой выходной импульсной мощностью, а также имеют большую массу и габариты.The technical problem solved by the creation of this invention is that the above analogs do not have a sufficiently high output pulse power, and also have a large mass and dimensions.
Технический результат предлагаемого технического решения направлен на создание передатчика СВЧ, работающего в миллиметровом диапазоне волн в широкой полосе рабочих частот, с увеличенной выходной импульсной мощностью и с уменьшенными массогабаритными характеристиками.The technical result of the proposed technical solution is aimed at creating a microwave transmitter operating in the millimeter wavelength range in a wide band of operating frequencies, with an increased output pulse power and with reduced weight and size characteristics.
Технический результат достигается тем, что передатчик СВЧ миллиметрового диапазона волн повышенной выходной мощности содержит тракт входной, лампу бегущей волны (ЛБВ), вывод анода которой соединен с корпусом передатчика, тракт выходной, волновод W1 подачи входного сигнала, волноводное соединение W2 тракта входного с ЛБВ, волноводное соединение W3 тракта выходного с ЛБВ, волновод W4 для выходного сигнала, модулятор, источник питания, соединенный своим вторым выходом с выводом катода ЛБВ и с первым входом модулятора, а своим первым выходом с выводом подогревателя ЛБВ, соединенный с третьим входом модулятора контакт разъема подачи входного импульса запуска передатчика, соединенные с первым, вторым и третьим входами источника питания контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В и контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С соответственно. Также передатчик содержит контакт разъема для контроля высоковольтного напряжения, контакт разъема для контроля выходной мощности и контакт разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания. При этом волновод W1 соединен с входом тракта входного, выход тракта входного соединен с входом волноводного соединения W2, выход волноводного соединения W2 соединен с 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. Тракт входной содержит аттенюатор, первый циркулятор и первую нагрузку. Тракт выходной содержит вторую нагрузку, ответвитель, детекторную секцию, второй циркулятор и третью нагрузку. Причем вход тракта входного соединен с входом аттенюатора, выход которого соединен с входом первого циркулятора, первый выход которого соединен с первой нагрузкой, а второй его выход соединен с выходом тракта входного. Вход тракта выходного соединен с входом ответвителя, первый выход которого соединен с входом детекторной секции, второй его выход соединен со второй нагрузкой, а третий выход подключен к входу второго циркулятора, второй выход второго циркулятора соединен с третьей нагрузкой, а первый его выход соединен с первым выходом тракта выходного, при этом второй выход тракта выходного подключен к выходу детекторной секции. Модулятор содержит усилитель излучателей, инфракрасные излучатели, световоды Е1 и Е2, инфракрасный приемник верхнего каскада, инфракрасный приемник нижнего каскада, драйвер верхнего ключа, драйвер нижнего ключа, верхний ключевой каскад, нижний ключевой каскад и устройство защиты. При этом выход усилителя излучателей соединен с входом инфракрасных излучателей, первый и второй оптические выходы которых состыкованы с входами световодов Е1 и Е2 соответственно, при этом выходы световодов Е1 и Е2 соответственно состыкованы с первыми входами инфракрасных приемников верхнего и нижнего каскадов, выход инфракрасного приемника верхнего каскада соединен с первым входом драйвера верхнего ключа, выход которого соединен с первым входом верхнего ключевого каскада, выход инфракрасного приемника нижнего каскада соединен с первым входом драйвера нижнего ключа, выход которого соединен с первым входом нижнего ключевого каскада, выходы верхнего и нижнего ключевых каскадов соединены с первым входом устройства защиты, выход устройства защиты соединен с выходом модулятора, подключенным к управляющему электроду ЛБВ. Источник питания содержит схему сравнения и усилитель сигнала ошибки, делитель, первый выпрямительный мост VD1, регулирующий элемент и оптрон. При этом первый и третий выводы первого выпрямительного моста VD1 соединены с первым и вторым входами делителя, выход делителя соединен с входом схемы сравнения и усилителя сигнала ошибки, выход которой соединен с входом оптрона, при этом выход оптрона соединен с третьим входом регулирующего элемента. Кроме этого передатчик дополнительно содержит преобразователь, датчик температуры, коммутатор, резистивный делитель, емкостной делитель, резистор R2, анодный фильтр и индикатор проходящей мощности. Преобразователь содержит в своем составе ключ, ШИМ-контроллер, демпфер, выпрямитель первичной трехфазной сети, трансформатор импульсный, устройство защиты по превышению среднего и импульсного тока анода ЛВБ, коллекторный выпрямитель, анодный выпрямитель и токоизмерительный резистор R1. Модулятор дополнительно содержит стабилизированный источник двухполярного напряжения превышения, стабилизированный источник напряжения смещения и трансформатор развязывающий. Источник питания дополнительно содержит трансформатор низкопотенциальный, второй выпрямительный мост VD2, вспомогательный источник питания и трансформатор высокопотенциальный. Индикатор проходящей мощности состоит из компаратора, источника опорного напряжения и формирователя. Второй выход тракта выходного соединен с входом индикатора проходящей мощности. Первый вход преобразователя соединен с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А, второй вход преобразователя соединен с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В, третий вход преобразователя соединен с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С, контакт разъема для контроля уровня высокого напряжения соединен с первым выходом преобразователя, контакт разъема для контроля исправности высокого напряжения соединен со вторым входом коммутатора, контакт разъема для контроля наличия выходной мощности соединен с выходом индикатора проходящей мощности. Второй выход преобразователя соединен с третьим входом коммутатора, третий выход преобразователя соединен с четвертым входом коммутатора, выход коммутатора соединен со вторым входом модулятора, а к первому входу коммутатора подключен датчик температуры. Четвертый выход преобразователя соединен с входами резистивного и емкостного делителей, а также с одним выводом резистора R2, другой вывод которого подключен к входу анодного фильтра и к выводу катода ЛБВ, выход резистивного делителя соединен с четвертым входом преобразователя, выход емкостного делителя соединен с пятым входом преобразователя, первый выход анодного фильтра соединен с шестым входом преобразователя, второй выход анодного фильтра соединен с корпусом передатчика, вывод коллектора ЛБВ соединен с пятым выходом преобразователя. Третий выход источника питания соединен с четвертым входом модулятора, четвертый выход источника питания соединен с пятым входом модулятора, а пятый выход источника питания соединен с шестым входом модулятора. Первый вход преобразователя соединен с первым входом выпрямителя первичной трехфазной сети, второй вход преобразователя соединен со вторым входом выпрямителя первичной трехфазной сети, третий вход преобразователя соединен с третьим входом выпрямителя первичной трехфазной сети. Выход выпрямителя первичной трехфазной сети соединен с первым выводом трансформатора импульсного и выходом демпфера, второй вывод трансформатора импульсного соединен со вторым входом ключа и входом демпфера, первый вход ключа соединен с первым выходом ШИМ-контроллера, а выход ключа подключен к корпусу передатчика. При этом первый вход ШИМ-контроллера соединен с первым выходом устройства защиты по превышению среднего и импульсного тока анода ЛБВ и со вторым выходом преобразователя, второй его вход соединен с четвертым входом преобразователя, третий вход соединен с пятым входом преобразователя, а его второй выход подключен к первому выходу преобразователя. Шестой вход преобразователя соединен со вторым входом устройства защиты по превышению среднего и импульсного тока анода ЛБВ, первый вход которого соединен с выходом анодного выпрямителя и с одним выводом токоизмерительного резистора R1, другой вывод которого соединен с корпусом передатчика. Третий, четвертый, пятый и шестой выводы вторичной обмотки трансформатора импульсного соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами коллекторного выпрямителя, а седьмой, восьмой, девятый и десятый выводы его вторичной обмотки соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым и пятым входами анодного выпрямителя. Первый выход коллекторного выпрямителя соединен с четвертым выходом преобразователя, а второй его выход подключен к первому входу анодного выпрямителя и к пятому выходу преобразователя. Второй выход устройства защиты по превышению среднего и импульсного тока анода ЛБВ соединен с третьим выходом преобразователя. Первый вход модулятора соединен с первыми входами стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения и стабилизированного источника напряжения смещения, второй его вход соединен с первым входом усилителя излучателей, третий вход соединен со вторым входом усилителя излучателей. Второй вход устройства защиты подключен к третьему выходу стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения, вторые входы инфракрасного приемника верхнего каскада и драйвера верхнего ключа соединены с выходом трансформатора развязывающего, а вторые входы инфракрасного приемника нижнего каскада и драйвера нижнего ключа подключены к входу трансформатора развязывающего и к пятому входу модулятора. Второй вход верхнего ключевого каскада соединен со вторым выходом стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения, а второй вход нижнего ключевого каскада подключен к выходу стабилизированного источника напряжения смещения. Второй вход стабилизированного источника напряжения смещения соединен с первым выходом стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения, а третий его вход подключен к шестому входу модулятора. Второй вход стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения соединен с четвертым входом модулятора. Первый вход источника питания соединен с первым входом трансформатора низкопотенциального, второй вход источника питания соединен со вторым входом трансформатора низкопотенциального и с четвертым выводом второго выпрямительного моста VD2. Третий вход источника питания соединен со вторым выводом трансформатора высокопотенциального и четвертым выводом первого выпрямительного моста VD1. Выводы вторичных обмоток трансформатора низкопотенциального соединены с входами вспомогательного источника питания, выходные напряжения которого используются для питания низкопотенциальных каскадов. Вторые выводы первого VD1 и второго VD2 выпрямительных мостов соединены с первым выводом трансформатора высокопотенциального, первый и третий выводы второго выпрямительного моста VD2 соединены с первым и вторым входами регулирующего элемента. Третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выводы трансформатора высокопотенциального соединены с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами источника питания соответственно. Вход индикатора проходящей мощности соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход компаратора соединен с входом формирователя, выход которого соединен с выходом индикатора проходящей мощности.The technical result is achieved in that the millimeter-wave microwave transmitter of increased output power comprises an input path, a traveling wave lamp (TWT), the anode terminal of which is connected to the transmitter body, an output path, an input signal waveguide W1, a waveguide connection W2 of the input path with TWT, waveguide connection W3 of the output channel with TWT, waveguide W4 for the output signal, modulator, power supply connected to its second output to the output of the TWT cathode and to the first input of the modulator, and its first output to the output of the TWT heater, connected to the third input of the modulator is the contact of the feed connector a transmitter trigger input pulse connected to the first, second, and third inputs of the power source, a terminal connector for supplying an input phase A alternating voltage, a terminal contact for supplying an phase B alternating voltage, and a terminal contact for supplying a phase C alternating input voltage, respectively. The transmitter also contains a connector pin for monitoring the high-voltage voltage, a connector pin for controlling the output power, and a connector pin for controlling the health of the high-voltage power supply. In this case, the waveguide W1 is connected to the input of the input path, the output of the input path is connected to the input of the waveguide connection W2, the output of the waveguide connection W2 is connected to the input of the TWT, the output of the TWT is connected to the input of the waveguide connection W3, the output of the waveguide connection W3 is connected to the input of the output path, the first output the output path is connected to the input of the waveguide W4. The input path contains an attenuator, a first circulator, and a first load. The output path contains a second load, a coupler, a detector section, a second circulator, and a third load. Moreover, the input path of the input is connected to the input of the attenuator, the output of which is connected to the input of the first circulator, the first output of which is connected to the first load, and its second output is connected to the output of the input path. The input path of the output is connected to the input of the coupler, the first output of which is connected to the input of the detector section, its second output is connected to the second load, and the third output is connected to the input of the second circulator, the second output of the second circulator is connected to the third load, and its first output is connected to the first the output path of the output, while the second output of the output path is connected to the output of the detector section. The modulator comprises an emitter amplifier, infrared emitters, E1 and E2 optical fibers, an upper stage infrared receiver, a lower stage infrared receiver, an upper key driver, a lower key driver, an upper key stage, a lower key stage, and a protection device. The output of the amplifier of emitters is connected to the input of infrared emitters, the first and second optical outputs of which are connected to the inputs of the optical fibers E1 and E2, respectively, while the outputs of the optical fibers E1 and E2 are respectively connected to the first inputs of the infrared receivers of the upper and lower stages, the output of the infrared receiver of the upper cascade connected to the first input of the upper key driver, the output of which is connected to the first input of the upper key stage, the output of the infrared receiver of the lower stage is connected to the first input of the driver of the lower key, the output of which is connected to the first input of the lower key stage, the outputs of the upper and lower key stages are connected to the first the input of the protection device, the output of the protection device is connected to the output of the modulator connected to the TWT control electrode. The power source contains a comparison circuit and an error signal amplifier, a divider, a first rectifier bridge VD1, a control element and an optocoupler. In this case, the first and third terminals of the first rectifier bridge VD1 are connected to the first and second inputs of the divider, the output of the divider is connected to the input of the comparison circuit and the amplifier of the error signal, the output of which is connected to the input of the optocoupler, while the output of the optocoupler is connected to the third input of the regulatory element. In addition, the transmitter further comprises a converter, a temperature sensor, a switch, a resistive divider, a capacitive divider, a resistor R2, an anode filter and an indicator of transmitted power. The converter contains a key, a PWM controller, a damper, a rectifier of the primary three-phase network, a pulse transformer, a protection device for exceeding the average and pulse current of the anode of the LVB, a collector rectifier, an anode rectifier and a current measuring resistor R1. The modulator further comprises a stabilized bipolar excess voltage source, a stabilized bias voltage source, and a decoupling transformer. The power source further comprises a low potential transformer, a second rectifier bridge VD2, an auxiliary power source and a high potential transformer. The indicator of the passing power consists of a comparator, a voltage reference source and a shaper. The second output of the output path is connected to the input of the indicator of passing power. The first input of the converter is connected to the terminal connector for supplying the input alternating voltage of the phase A power supply, the second input of the converter is connected to the terminal terminal for supplying the input alternating voltage of the phase B power, the third input of the converter is connected to the terminal terminal for supplying the input phase C alternating voltage, the terminal contact for monitoring the level of high voltage is connected to the first output of the converter, the contact of the connector for monitoring the operability of high voltage is connected to the second input of the switch, the contact of the connector for monitoring the presence of output power is connected to the output of the indicator of passing power. The second output of the converter is connected to the third input of the switch, the third output of the converter is connected to the fourth input of the switch, the output of the switch is connected to the second input of the modulator, and a temperature sensor is connected to the first input of the switch. The fourth output of the converter is connected to the inputs of the resistive and capacitive dividers, as well as to one output of the resistor R2, the other output of which is connected to the input of the anode filter and to the output of the TWT cathode, the output of the resistive divider is connected to the fourth input of the converter, the output of the capacitive divider is connected to the fifth input of the converter , the first output of the anode filter is connected to the sixth input of the converter, the second output of the anode filter is connected to the transmitter housing, the output of the TWT collector is connected to the fifth output of the converter. The third output of the power source is connected to the fourth input of the modulator, the fourth output of the power source is connected to the fifth input of the modulator, and the fifth output of the power source is connected to the sixth input of the modulator. The first input of the converter is connected to the first input of the rectifier of the primary three-phase network, the second input of the converter is connected to the second input of the rectifier of the primary three-phase network, the third input of the converter is connected to the third input of the rectifier of the primary three-phase network. The rectifier output of the primary three-phase network is connected to the first output of the pulse transformer and the output of the damper, the second output of the pulse transformer is connected to the second input of the key and the input of the damper, the first input of the key is connected to the first output of the PWM controller, and the output of the key is connected to the transmitter body. In this case, the first input of the PWM controller is connected to the first output of the protection device by exceeding the average and pulse current of the TWT anode and to the second output of the converter, its second input is connected to the fourth input of the converter, the third input is connected to the fifth input of the converter, and its second output is connected to the first output of the converter. The sixth input of the converter is connected to the second input of the protection device by exceeding the average and pulse current of the TWT anode, the first input of which is connected to the output of the anode rectifier and to one output of the current-measuring resistor R1, the other terminal of which is connected to the transmitter body. The third, fourth, fifth and sixth conclusions of the secondary winding of the pulse transformer are connected respectively to the first, second, third and fourth inputs of the collector rectifier, and the seventh, eighth, ninth and tenth conclusions of its secondary winding are connected respectively to the second, third, fourth and fifth inputs of the anode rectifier. The first output of the collector rectifier is connected to the fourth output of the converter, and its second output is connected to the first input of the anode rectifier and to the fifth output of the converter. The second output of the protection device in excess of the average and pulse current of the TWT anode is connected to the third output of the converter. The first input of the modulator is connected to the first inputs of the stabilized bipolar excess voltage source and the stabilized bias voltage source, its second input is connected to the first input of the emitter amplifier, the third input is connected to the second input of the emitter amplifier. The second input of the protection device is connected to the third output of the stabilized source of bipolar excess voltage, the second inputs of the infrared receiver of the upper stage and the driver of the upper key are connected to the output of the decoupling transformer, and the second inputs of the infrared receiver of the lower stage and the driver of the lower key are connected to the input of the decoupling transformer and to the fifth input modulator. The second input of the upper key stage is connected to the second output of the stabilized bipolar excess voltage source, and the second input of the lower key stage is connected to the output of the stabilized bias voltage source. The second input of the stabilized bias voltage source is connected to the first output of the stabilized bipolar excess voltage source, and its third input is connected to the sixth input of the modulator. The second input of the stabilized bipolar excess voltage source is connected to the fourth input of the modulator. The first input of the power source is connected to the first input of the low-voltage transformer, the second input of the power source is connected to the second input of the low-voltage transformer and to the fourth output of the second rectifier bridge VD2. The third input of the power source is connected to the second terminal of the high potential transformer and the fourth terminal of the first rectifier bridge VD1. The terminals of the secondary windings of the low-potential transformer are connected to the inputs of the auxiliary power source, the output voltages of which are used to power the low-potential cascades. The second terminals of the first VD1 and second VD2 rectifier bridges are connected to the first terminal of the high potential transformer, the first and third terminals of the second rectifier bridge VD2 are connected to the first and second inputs of the regulating element. The third, fourth, fifth, sixth and seventh terminals of the high potential transformer are connected to the first, second, third, fourth and fifth outputs of the power source, respectively. The input of the passing power indicator is connected to the first input of the comparator, the second input of which is connected to the output of the reference voltage source, the output of the comparator is connected to the input of the driver, the output of which is connected to the output of the passing power indicator.
Увеличение выходной импульсной мощности достигается применением более мощной ЛБВ и соответственно применением более мощного источника питания, так как для питания такой ЛБВ требуются более высокие напряжения и большие токи. Мощность ЛБВ определяется величинами ускоряющего напряжения промежутка анод-катод и тока катода, значительно увеличить который невозможно, так как он ограничивается диаметром пролетного канала, определяемого по результатам расчетов и конструирования. Вторая составляющая увеличения выходной мощности ЛБВ - повышение ускоряющего напряжения. Однако одновременно с повышением ускоряющего напряжения возникает необходимость увеличения запирающего напряжения - напряжения смещения ЛБВ, при этом резко возрастает требование к применяемым материалам, обеспечивающим электропрочность конструкции. Дополнительным ограничением является то, что диапазон изменения напряжения накала применяемой ЛБВ уже диапазона изменения входного питающего напряжения первичной сети, что потребовало введения в конструкцию стабилизатора тока накала. Однако в случае применения стабилизатора напряжения непосредственно в цепи накала последний из-за падения напряжения на выпрямительных диодах, соизмеримого с напряжением накала, имеет очень низкий КПД. Второй недостаток такого построения стабилизатора его низкая надежность в моменты протекания по его элементам, находящихся в цепи катод-подогреватель, экстремальных токов, возникающих в межэлектродных промежутках при высоковольтных пробоях ЛБВ, являющейся высоковольтным вакуумным прибором. В прототипе для разрешения этой проблемы стабилизатор был перенесен в первичную цепь, обеспечивающую питанием первичную обмотку накального трансформатора. В предлагаемом передатчике СВЧ миллиметрового диапазона волн повышенной выходной мощности все высокопотенциальные обмотки, ранее питавшиеся от дополнительного трансформатора, размещены вместе с накальной, обеспечив, таким образом, стабилизацию напряжений на их выходах, а сам трансформатор стал высокопотенциальным. Такое решение позволило снизить требования к элементной базе и получить параметры передатчика фактически независящими от изменения питающего напряжения первичной сети.An increase in the output pulse power is achieved by using a more powerful TWT and, accordingly, by using a more powerful power supply, since such TWT require higher voltages and high currents to power. The TWT power is determined by the values of the accelerating voltage of the anode-cathode gap and the cathode current, which cannot be significantly increased, since it is limited by the diameter of the passage channel, determined by the results of calculations and design. The second component of increasing the TWT output power is to increase the accelerating voltage. However, simultaneously with an increase in the accelerating voltage, there is a need to increase the blocking voltage — the bias voltage of the TWT, while the demand for the materials used to ensure the electric strength of the structure increases sharply. An additional limitation is that the range of variation of the filament voltage of the TWT used is already the range of variation of the input supply voltage of the primary network, which required the introduction of a filament current stabilizer. However, if a voltage stabilizer is used directly in the filament circuit, the latter has a very low efficiency due to the voltage drop across the rectifier diodes, which is comparable to the filament voltage. The second disadvantage of such a construction of the stabilizer is its low reliability at the moments of extreme currents arising in the electrode gap during high voltage breakdowns of the TWT, which is a high voltage vacuum device, flowing through its elements located in the cathode-heater circuit. In the prototype, to solve this problem, the stabilizer was transferred to the primary circuit, providing power to the primary winding of the filament transformer. In the proposed millimeter-wave microwave transmitter of increased output power, all high-potential windings previously powered by an additional transformer are placed together with the filament, thus ensuring voltage stabilization at their outputs, and the transformer itself has become high-potential. Such a solution made it possible to reduce the requirements for the element base and to obtain the parameters of the transmitter virtually independent of changes in the supply voltage of the primary network.
Увеличение выходной мощности передатчика за счет использования более мощной ЛБВ также требует применения более мощного высоковольтного источника питания. Применение для этих целей низкочастотного высоковольтного силового трансформатора невозможно без увеличения его габаритов, а значит и габаритов передатчика, так как для увеличения выходного напряжения требуется увеличение количества витков выходных обмоток и применение моточного провода большего сечения, что автоматически увеличивает его размеры и массу. Поэтому в данном передатчике применен высоковольтный источник питания инверторного типа с высокой частотой преобразования напряжения и с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), имеющий преимущество по размерам и по массе используемого в нем трансформатора. При этом высоковольтный источник питания в нашем случае включает в себя преобразователь с ШИМ, который для стабилизации анодного (ускоряющего) напряжения охвачен петлей обратной связи, а для улучшения спектральных характеристик излучаемого зондирующего радиоимпульса применен дополнительный фильтр. При этом по сравнению с прототипом, отпадает необходимость использования высоковольтного стабилизатора напряжения на основе усилителя постоянного тока и высоковольтного регулирующего элемента, с допустимым минимальным напряжением более выходного напряжения высоковольтного выпрямителя. Данное свойство преобразователя существенно повышает КПД высоковольтного источника питания. Также кроме анодного напряжения высоковольтный источник питания формирует и коллекторное напряжение, повышающее КПД ЛБВ.An increase in the transmitter output power through the use of a more powerful TWT also requires the use of a more powerful high-voltage power supply. The use of a low-frequency high-voltage power transformer for these purposes is impossible without increasing its dimensions, and therefore the dimensions of the transmitter, since increasing the output voltage requires an increase in the number of turns of the output windings and the use of a larger coil section, which automatically increases its size and weight. Therefore, this transmitter uses a high-voltage inverter type power supply with a high frequency conversion voltage and pulse width modulation (PWM), which has an advantage in size and weight of the transformer used in it. In this case, the high-voltage power supply in our case includes a PWM converter, which is stabilized by a feedback loop to stabilize the anode (accelerating) voltage, and an additional filter is used to improve the spectral characteristics of the emitted sounding radio pulse. In this case, compared with the prototype, there is no need to use a high voltage voltage stabilizer based on a DC amplifier and a high voltage regulating element, with a permissible minimum voltage greater than the output voltage of the high voltage rectifier. This property of the converter significantly increases the efficiency of the high-voltage power source. Also, in addition to the anode voltage, the high-voltage power supply also generates a collector voltage that increases the efficiency of the TWT.
Структурная схема предлагаемого передатчика СВЧ миллиметрового диапазона волн повышенной выходной мощности приведена на рисунке.The structural diagram of the proposed microwave transmitter millimeter wave range of increased output power is shown in the figure.
Передатчик СВЧ миллиметрового диапазона волн повышенной выходной мощности включает: тракт входной 1, лампу бегущей волны (ЛБВ) 2, тракт выходной 3, преобразователь 4, датчик температуры 5, коммутатор 6, модулятор 7, резистивный делитель (РД) 8, емкостной делитель (ЕД) 9, резистор R2 10, анодный фильтр 11, источник питания 12, индикатор проходящей мощности 13.The millimeter-wave microwave transmitter of increased output power includes:
Тракт входной 1 содержит аттенюатор (А) 14, первый циркулятор (Ц1) 15, обеспечивающий согласование с входом ЛБВ 2, и первую нагрузку (HI) 16.The
Тракт выходной 3 содержит вторую нагрузку (Н2) 17, ответвитель (О) 18, детекторную секцию (ДС) 19, второй циркулятор (Ц2) 20 и третью нагрузку (НЗ) 21.The
Преобразователь 4 содержит в своем составе ключ 22, ШИМ-контроллер 23, демпфер 24, выпрямитель первичной трехфазной сети 25, трансформатор импульсный 26, состоящий из первичной и вторичной обмоток, причем последние выполнены высоковольтными, устройство защиты по превышению среднего и импульсного тока анода ЛВБ 27, коллекторный выпрямитель 28, анодный выпрямитель 29, токоизмерительный резистор R1 30.The
Модулятор 7 состоит из усилителя излучателей 31, инфракрасных излучателей 32, световодов Е1 33 и Е2 34, стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения 35, стабилизированного источника напряжения смещения 36, инфракрасного приемника верхнего каскада 37, инфракрасного приемника нижнего каскада 38, трансформатора развязывающего 39, драйвера верхнего ключа 40, драйвера нижнего ключа 41, верхнего ключевого каскада 42, нижнего ключевого каскада 43, устройства защиты 44.The
Источник питания 12 содержит схему сравнения и усилитель сигнала ошибки 45, трансформатор низкопотенциальный 46, делитель 47, первый выпрямительный мост VD1 48, второй выпрямительный мост VD2 49, вспомогательный источник питания 50, трансформатор высокопотенциальный 51, регулирующий элемент 52 и оптрон 53.The
Индикатор проходящей мощности 13 состоит из компаратора 54, источника опорного напряжения 55 и формирователя 56.The indicator of the passing
Передатчик СВЧ миллиметрового диапазона волн повышенной выходной мощности также содержит волновод W1 57 подачи входного сигнала, волноводное соединение W2 58 тракта входного 1 с ЛБВ 2, волноводное соединение W3 59 тракта выходного 3 с ЛБВ 2, волновод W4 60 для выходного сигнала, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А 61, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В 62, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С 63, контакт разъема для контроля высокого напряжения 64, контакт разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания 65, контакт разъема для подачи входного импульса запуска передатчика 66, контакт разъема для контроля выходной мощности 67.The millimeter-wave microwave transmitter of increased output power also contains an input
При этом волновод W1 57 соединен с входом тракта входного 1, выход тракта входного 1 соединен с входом волноводного соединения W2 58, выход волноводного соединения W2 58 соединен с входом ЛБВ 2, выход ЛБВ 2 соединен с входом волноводного соединения W3 59, выход волноводного соединения W3 59 соединен с входом тракта выходного 3, первый выход тракта выходного 3 соединен с входом волновода W4 60, второй выход тракта выходного 3 соединен с входом индикатора проходящей мощности 13. Первый вход преобразователя 4 соединен с контактом 61 разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А и с первым входом источника питания 12, второй вход преобразователя 4 соединен с контактом 62 разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В и со вторым входом источника питания 12, третий вход преобразователя 4 соединен с контактом 63 разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С и с третьим входом источника питания 12. Контакт 64 разъема для контроля уровня высокого напряжения соединен с первым выходом преобразователя 4, контакт 65 разъема для контроля исправности высокого напряжения соединен со вторым входом коммутатора 6, контакт 66 разъема для подачи входного импульса запуска передатчика соединен с третьим входом модулятора 7, контакт 67 разъема для контроля наличия выходной мощности соединен с выходом индикатора проходящей мощности 13. Второй выход преобразователя 4 соединен с третьим входом коммутатора 6, третий выход преобразователя 4 соединен с четвертым входом коммутатора 6, выход коммутатора 6 соединен со вторым входом модулятора 7, а к первому входу коммутатора подключен датчик температуры 5. Четвертый выход преобразователя 4 соединен с входами РД 8 и ЕД 9, а также с одним выводом резистора R2 10, другой вывод которого подключен к входу анодного фильтра 11, к выводу катода (К) ЛБВ 2, ко второму выходу источника питания 12 и к первому входу модулятора 7. Выход РД 8 соединен с четвертым входом преобразователя 4, выход ЕД 9 соединен с пятым входом преобразователя 4, первый выход анодного фильтра 11 соединен с шестым входом преобразователя 6, второй выход анодного фильтра 11 соединен с корпусом. Первый выход источника питания 12 соединен с выводом подогревателя (П) ЛБВ 2, вывод коллектора (Кл) ЛБВ 2 соединен с пятым выходом преобразователя 4, вывод управляющего электрода (У) ЛБВ 2 соединен с выходом модулятора 7, а вывод анода (А) ЛБВ 2 соединен с корпусом передатчика. Третий выход источника питания 12 соединен с четвертым входом модулятора 7, четвертый выход источника питания 12 соединен с пятым входом модулятора 7, а пятый выход источника питания 12 соединен с шестым входом модулятора 7.The
Вход тракта входного 1 соединен с входом аттенюатора 14, выход которого соединен с входом Ц1 15. Первый выход Ц1 15 соединен с H1 16, а второй его выход соединен с выходом тракта входного 1.The input path of
Вход тракта выходного 3 соединен с входом ответвителя 18, первый выход которого соединен с входом ДС 19, второй его выход соединен с Н2 17, а третий выход подключен к входу Ц2 20. Первый выход Ц2 20 соединен с первым выходом тракта выходного 3, а второй его выход соединен с Н3 21. Второй выход тракта выходного 3 подключен к выходу ДС 20.The input path of the
Первый вход преобразователя 4 соединен с первым входом выпрямителя первичной трехфазной сети 25, второй вход преобразователя 4 соединен со вторым входом выпрямителя первичной трехфазной сети 25, третий вход преобразователя 4 соединен с третьим входом выпрямителя первичной трехфазной сети 25, выход выпрямителя первичной трехфазной сети 25 соединен с первым выводом трансформатора импульсного 26 и с выходом демпфера 24, второй вывод трансформатора импульсного 26 соединен со вторым входом ключа 22 и входом демпфера 24. Первый вход ключа 22 соединен с первым выходом ШИМ-контроллера 23, а выход ключа 22 подключен к корпусу передатчика. При этом первый вход ШИМ-контроллера 23 соединен с первым выходом устройства защиты по превышению среднего и импульсного тока анода ЛБВ 27 и со вторым выходом преобразователя 4, второй его вход соединен с четвертым входом преобразователя 4, третий вход соединен с пятым входом преобразователя 4, а его второй выход подключен к первому выходу преобразователя 4. Шестой вход преобразователя 4 соединен со вторым входом устройства защиты по превышению среднего и импульсного тока анода ЛБВ 27, первый вход которого соединен с выходом анодного выпрямителя 29 и с одним выводом токоизмерительного резистора R1 30, другой вывод которого соединен с корпусом передатчика. Третий, четвертый, пятый и шестой выводы вторичной обмотки трансформатора импульсного 26 соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами коллекторного выпрямителя 28, а седьмой, восьмой, девятый и десятый выходы его вторичной обмотки соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым и пятым входами анодного выпрямителя 29. Первый выход коллекторного выпрямителя 28 соединен с четвертым выходом преобразователя 4, а второй его выход подключен к первому входу анодного выпрямителя 29 и к пятому выходу преобразователя 4. Второй выход устройства защиты по превышению среднего и импульсного тока анода ЛБВ 27 соединен с третьим выходом преобразователя 4.The first input of
Первый вход модулятора 7 соединен с первыми входами стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения 35 и стабилизированного источника напряжения смещения 36, второй его вход соединен с первым входом усилителя излучателей 31, а третий вход соединен со вторым входом усилителя излучателей 31. Выход усилителя излучателей 31 соединен с входом инфракрасных излучателей 32, первый и второй оптические выходы которых состыкованы с входами световодов Е1 33 и Е2 34 соответственно, при этом выходы световодов Е1 33 и Е2 34 соответственно состыкованы с первыми входами инфракрасных приемников верхнего 37 и нижнего 38 каскадов. Выход инфракрасного приемника верхнего каскада 37 соединен с первым входом драйвера верхнего ключа 40, выход которого соединен с первым входом верхнего ключевого каскада 42, выход инфракрасного приемника нижнего каскада 38 соединен с первым входом драйвера нижнего ключа 41, выход которого соединен с первым входом нижнего ключевого каскада 43. Выходы верхнего 42 и нижнего 43 ключевых каскадов соединены с первым входом устройства защиты 44, второй вход которого подключен к третьему выходу стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения 35, а его выход соединен с выходом модулятора 7. Вторые входы инфракрасного приемника верхнего каскада 37 и драйвера верхнего ключа 40 соединены с выходом трансформатора развязывающего 39, а вторые входы инфракрасного приемника нижнего каскада 38 и драйвера нижнего ключа 41 подключены к входу трансформатора развязывающего 39 и к пятому входу модулятора 7. Второй вход верхнего ключевого каскада 42 соединен со вторым выходом стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения 35, а второй вход нижнего ключевого каскада 43 подключен к выходу стабилизированного источника напряжения смещения 36. Второй вход стабилизированного источника напряжения смещения 36 соединен с первым выходом стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения 35, а третий его вход подключен к шестому входу модулятора 7. Четвертый вход модулятора 7 соединен со вторым входом стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения 35.The first input of the
Первый вход источника питания 12 соединен с первым входом трансформатора низкопотенциального 46, второй вход источника питания 12 соединен со вторым входом трансформатора низкопотенциального 46 и с четвертым выводом второго выпрямительного моста VD2 49, третий вход источника питания 12 соединен со вторым выводом трансформатора высокопотенциального 51 и с четвертым выводом первого выпрямительного моста VD1 48. Выходы (выводы вторичных обмоток) трансформатора низкопотенциального 46 соединены с входами вспомогательного источника питания 50, выходные напряжения которого используются для питания низкопотенциальных каскадов передатчика. Вторые выводы первого VD1 48 и второго VD2 49 выпрямительных мостов соединены с первым выводом трансформатора высокопотенциального 51, при этом первый и третий выводы первого выпрямительного моста VD1 48 соединены с первым и вторым входами делителя 47, а первый и третий выводы второго выпрямительного моста VD2 49 соединены с первым и вторым входами регулирующего элемента 52. Выход делителя 47 соединен с входом схемы сравнения и усилителя сигнала ошибки 45, выход которой соединен с входом оптрона 53, при этом выход оптрона 53 соединен с третьим входом регулирующего элемента 52. Третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выводы трансформатора высокопотенциального 51 соединены с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами источника питания 12 соответственно.The first input of the
Вход индикатора проходящей мощности 13 соединен с первым входом компаратора 54, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 55. Выход компаратора 54 соединен с входом формирователя 56, выход которого соединен с выходом индикатора проходящей мощности 13.The input of the indicator of the passing
Рассмотрим работу узлов, входящих в состав заявляемого передатчика СВЧ миллиметрового диапазона волн повышенной мощности.Consider the operation of the nodes that make up the inventive microwave transmitter millimeter wave range of high power.
Принцип работы СВЧ части предлагаемого передатчика, включающей в себя входной 1 и выходной 3 тракты, ЛБВ 2, волноводы W1 57 и W4 60, а также волноводные соединения W2 58 и W3 59, аналогичен принципу работы СВЧ части прототипа. С волноводного входа W1 57 входной СВЧ-сигнал поступает на вход аттенюатора 14 входного тракта 1. Для установки индивидуального паспортного значения входной мощности сигнала на ЛБВ 2, аттенюатор 14 имеет регулировочный винт, глубина погружения которого изменяет коэффициент стоячей волны и, как следствие, величину проходящей мощности. Далее сигнал через Ц1 15 и волноводный соединитель W2 58 поступает на вход ЛБВ 2. Ц1 15 с H1 16 защищают задающий генератор РЛС от обратной волны, отраженной от входа ЛБВ 2. С выхода ЛБВ 2 усиленный СВЧ-сигнал через волноводное соединение W3 59, ответвитель 18, Ц2 20 и волновод W4 60 поступает на выход передатчика. В выходном тракте 3 Ц2 20 производит согласование выхода ЛБВ 2 с нагрузкой. Энергия обратной волны поглощается третьей нагрузкой 21. Вторая нагрузка 17 - это согласованная нагрузка для ответвителя 18.The principle of operation of the microwave part of the proposed transmitter, which includes
Для выполнения ЛБВ 2 функции усиления СВЧ-колебаний на ее электроды необходимо подать соответствующие напряжения.To perform
Преобразователь 4 является основой высоковольтного источника питания, формирующего анодное и коллекторное напряжения ЛБВ 2. При этом для стабилизации анодного (ускоряющего) напряжения преобразователь 4 охвачен петлей обратной связи с помощью РД 8 и ЕД 9, а для улучшения спектральных характеристик излучаемого зондирующего радиоимпульса используется дополнительный фильтр - резистор R2 10 и анодный фильтр 11. Для формирования анодного и коллекторного напряжений ЛБВ 2 через первый, второй и третий входы преобразователя 4 с контактов 61, 62 и 63 на первый, второй и третий входы выпрямителя первичной трехфазной сети 25 подается входное трехфазное переменное напряжение питания ~115 В/200 В 400 Гц, соответствующее ГОСТ Р 54073-2010. С выхода выпрямителя первичной трехфазной сети 25 выпрямленное напряжение подается на первый вывод трансформатора импульсного 26 и на выход демпфера 24, предназначенного для устранения колебательных процессов, возникающих в трансформаторе импульсном 26 из-за его паразитных параметров, а также для ограничения амплитуды выбросов на выходе ключа 22. При помощи ключа 22, управление которым осуществляется ШИМ-контроллером 23 по сигналу с его первого выхода, второй вывод трансформатора импульсного 26 имеет возможность соединения с корпусом через второй вход и выход ключа 22. Напряжения с третьего, четвертого, пятого и шестого выходов вторичной обмотки трансформатора импульсного 26 подаются соответственно на первый, второй, третий и четвертый входы коллекторного выпрямителя 28, а с седьмого, восьмого, девятого и десятого выходов - на второй, третий, четвертый и пятый входы анодного выпрямителя 29 соответственно. При этом с выхода анодного выпрямителя 29 вытекающий ток, соответствующий току анода ЛБВ 2 и создающий падение напряжения на токоизмерительном резисторе R1 30, подается на первый вход устройства защиты по превышению среднего и импульсного тока анода ЛБВ 27. С четвертого входа преобразователя 4 постоянная составляющая сигнала обратной связи стабилизатора напряжения анода ЛБВ 2 поступает на второй вход ШИМ-контроллера 23, а с пятого входа преобразователя 4 переменная составляющая сигнала обратной связи стабилизатора напряжения анода ЛБВ 2 поступает на третий вход ШИМ-контроллера 23.
Таким образом, трансформатор импульсный 26, коллекторный 28 и анодный 29 выпрямители, ШИМ-контроллер 23, ключ 22 и демпфер 24 образуют обратноходовой преобразователь напряжения. При этом устройство защиты по превышению среднего и импульсного тока анода ЛБВ 27, включенное в состав преобразователя 4, служит для исключения отказов ЛБВ 2 при протекании экстремальных токов по ее электродам из-за внутренних межэлектродных пробоев, связанных с ухудшением вакуума или нарушением паспортных значений электропитающих напряжений. С первого выхода устройства защиты по превышению среднего и импульсного тока анода ЛБВ 27 на первый вход ШИМ-контроллера 23 выдается сигнал блокировки выходного сигнала передатчика, который одновременно поступает через второй выход преобразователя 4 на третий вход коммутатора 6, который, в свою очередь, посредством подачи сигнала со своего выхода на второй вход модулятора 7 переводит последний в режим запирания ЛБВ 2. При этом со второго выхода ШИМ-контроллера 23 через первый выход преобразователя 4 на контакт разъема для контроля высокого напряжения 64 подается сигнал неисправности высоковольтного источника питания. Со второго выхода устройство защиты по превышению среднего и импульсного тока анода ЛБВ 27 выдает сигнал о срабатывании защиты по превышению импульсного тока анода ЛБВ 2, который через третий выход преобразователя 4 поступает на четвертый вход коммутатора 6. При этом коммутатор 6 сигналом со своего выхода также переводит модулятор 7 в режим запирания ЛБВ 2. На второй вход устройства защиты по превышению среднего и импульсного тока анода ЛБВ 27 через шестой вход преобразователя 4 поступает сигнал пропорциональный импульсному току анода ЛБВ 2. Отфильтрованное анодное напряжение ЛБВ 2 с помощью резистора R2 10 и анодного фильтра 11 подается на вывод К ЛБВ 2.Thus,
Коллекторный 28 и анодный 29 выпрямители преобразователя 4 выполнены на основе технологии многослойных печатных плат, на которых расположены выпрямительные диоды и демпфирующие резисторы, а чередующиеся печатные проводники, соединенные через один, образуют сглаживающие конденсаторы, причем высоковольтные выпрямители соединены с соответствующими высоковольтными обмотками и закреплены на трансформаторе импульсном 26. При этом для исключения высоковольтных пробоев на магнитопровод и на близкорасположенные элементы конструкции данные выпрямители залиты высоковольтным диэлектриком.The
Источник питания 12 предназначен для питания ЛБВ 2, модулятора 7, а также для питания низкопотенциальных каскадов передатчика. Для стабилизации напряжения на первичной обмотке в разрыв цепи между первым выводом трансформатора высокопотенциального 51 и вторым входом источника питания 12 включен второй выпрямительный мост VD2 49, в диагональ которого помещен регулирующий элемент 52, с помощью которого на первом и втором выводах трансформатора высокопотенциального 51 поддерживается фиксированная амплитуда переменного напряжения. Напряжение переменного тока, приложенное к первому и второму выводам трансформатора высокопотенциального 51, поступает на второй и четвертый выводы первого выпрямительного моста VD1 48, после чего с первого и третьего выводов последнего подается на первый и второй входы делителя 47, осуществляющего согласование по уровням выходного напряжения с первого выпрямительного моста VD1 48 с входным сигналом схемы сравнения и усилителя сигнала ошибки 45. Схема сравнения и усилитель сигнала ошибки 45 реализованы на единой микросхеме, формирующей опорное напряжение и сигнал ошибки с последующим его усилением. Выход схемы сравнения и усилителя сигнала ошибки 45 и вход регулирующего элемента 52 находятся под разными потенциалами, поэтому для согласования и развязки потенциалов применен оптрон 53, имеющий большую электропрочность между своими входом и выходом, причем его вход подключен к выходу схемы сравнения и усилителя сигнала ошибки 45, а выходная цепь управляет внутренним сопротивлением регулирующего элемента 52, замыкая, таким образом, контур регулирования стабилизатора источника питания 12.The
В модуляторе 7 драйверы верхнего 40 и нижнего 41 ключей формируют управляющие сигналы, поступающие на первые входы верхнего 42 и нижнего 43 ключевых каскадов. При этом на второй вход верхнего ключевого каскада 42 подается напряжение со второго выхода стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения 35, а на второй вход нижнего ключевого каскада 43 подается напряжение с выхода стабилизированного источника напряжения смещения 36. С четвертого входа модулятора 7 на второй вход стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения 35 подается стабилизированное низковольтное питающее напряжение переменного тока, из которого формируется двухполярное регулируемое стабилизированное напряжение для управления ЛБВ 2. Аналогичное напряжение с пятого входа модулятора 7 поступает для питания каскадов, причем для минимизации емкости нагрузки модулятора 7 для верхних каскадов оно подается через трансформатор развязывающий 39. Для нормальной работы стабилизированного источника напряжения смещения 36 его второй вход соединен с первым выходом стабилизированного источника двухполярного напряжения превышения 35. Таким образом данная связь обеспечивает общее питание для каскадов стабилизаторов.In
Датчик температуры 5 предназначен для защиты ЛБВ 2 от ее перегрева. При превышении температуры корпуса ЛБВ 2, более оговоренной в технических условиях на нее, срабатывает датчик температуры 5, подавая сигнал на первый вход коммутатора 6, который сигналом со своего выхода переводит модулятор 7 в режим запирания ЛБВ 2. Характеристика переключения датчика температуры 5 имеет гистерезис, поэтому повторное включение передатчика на излучение произойдет только при остывании ЛБВ 2 до безопасной температуры, что повышает надежность устройства и исключает дребезжание последовательности излучаемого сигнала.
Для контроля наличия выходной мощности на выходе передатчика с первого выхода ответвителя 18 тракта выходного 3 СВЧ сигнал поступает на детекторную секцию 19, с выхода которой через второй выход тракта выходного 3 видеосигнал, соответствующий огибающей излученного радиоимпульса и пропорциональный выходной мощности передатчика, поступает на вход индикатора проходящей мощности 13. С входа индикатора проходящей мощности 13 видеосигнал поступает на первый вход компаратора 54, на второй вход которого с источника опорного напряжения 55 подается опорное напряжение, соответствующее пороговой мощности передатчика, заданной техническими условиями на передатчик. При превышении амплитуды видеоимпульса на первом входе компаратора 54 уровня опорного напряжения, заданного на его втором входе источником опорного напряжения 55, на выходе формирователя 58, соединенного своим входом с выходом компаратора 55, формируется сигнал наличия мощности, который поступает через выход индикатора проходящей мощности 13 на контакт разъема для контроля выходной мощности 67.To control the presence of output power at the transmitter output from the first output of the
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволило увеличить выходную мощность передатчика до 100 Вт против 18 Вт в сравнении с прототипом. Кроме этого для выполнения требования по уменьшению массогабаритных показателей вместо высоковольтного источника питания (по прототипу), состоящего из высоковольтного выпрямителя на основе массивного низкочастотного высоковольтного трансформатора и высоковольтного стабилизатора на основе усилителя постоянного тока, применен высоковольтный источник питания инверторного типа с высокой частотой преобразования напряжения, имеющий преимущество по размерам и по массе благодаря использованию в составе его преобразователя 4 трансформатора импульсного 26. Также применен источник питания 12, формирующий на своих выходах низкопотенциальные и высокопотенциальные стабилизированные напряжения постоянного и переменного тока, предназначенные для питания всех узлов передатчика. При этом использование стабилизированных напряжений переменного тока позволяет более оптимально выполнить схемотехнику узлов.Thus, the proposed technical solution allowed to increase the output power of the transmitter to 100 watts against 18 watts in comparison with the prototype. In addition, to fulfill the requirement to reduce weight and size indicators instead of a high-voltage power supply (according to the prototype), consisting of a high-voltage rectifier based on a massive low-frequency high-voltage transformer and a high-voltage stabilizer based on a DC amplifier, an inverter-type high-voltage power source with a high voltage conversion frequency is used, having advantage in size and weight due to the use of a
Для подтверждения возможности реализации технического решения был изготовлен опытный образец передатчика СВЧ миллиметрового диапазона волн повышенной мощности, при этом конструктивно все его узлы реализованы из элементов, выпускаемых промышленностью, и выполнены в соответствии с конкретными техническими требованиями.To confirm the feasibility of implementing the technical solution, a prototype transmitter of the microwave millimeter wave range of increased power was manufactured, and all its components are structurally implemented from elements manufactured by the industry and are made in accordance with specific technical requirements.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019127735A RU2722422C1 (en) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | Millimeter wavelength range microwave transmitter of increased output power |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019127735A RU2722422C1 (en) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | Millimeter wavelength range microwave transmitter of increased output power |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2722422C1 true RU2722422C1 (en) | 2020-05-29 |
Family
ID=71067830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019127735A RU2722422C1 (en) | 2019-09-02 | 2019-09-02 | Millimeter wavelength range microwave transmitter of increased output power |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2722422C1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6304466B1 (en) * | 2000-03-02 | 2001-10-16 | Northrop Grumman Corporation | Power conditioning for remotely mounted microwave power amplifier |
| RU110569U1 (en) * | 2011-06-20 | 2011-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | HIGH VOLTAGE STABILIZED POWER SUPPLY FOR PULSE LOAD |
| RU2457619C2 (en) * | 2010-11-03 | 2012-07-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Transmitter of microwave millimetre wave band |
| RU121408U1 (en) * | 2012-04-28 | 2012-10-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Microwave Amplifier Protection Device |
| RU129319U1 (en) * | 2013-02-08 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество "Северный пресс" | SOLID PULSE SUPER HIGH FREQUENCY AMPLIFIER |
| RU2494539C1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-09-27 | Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" | Eight millimetre wavelength range transmitter |
| RU2497278C1 (en) * | 2012-09-10 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" | Multimode microwave transmitter |
| RU2538908C2 (en) * | 2012-12-20 | 2015-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Method of stabilising travelling-wave tube (twt) parameters when tuning microwave transmitter |
-
2019
- 2019-09-02 RU RU2019127735A patent/RU2722422C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6304466B1 (en) * | 2000-03-02 | 2001-10-16 | Northrop Grumman Corporation | Power conditioning for remotely mounted microwave power amplifier |
| RU2457619C2 (en) * | 2010-11-03 | 2012-07-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Transmitter of microwave millimetre wave band |
| RU110569U1 (en) * | 2011-06-20 | 2011-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | HIGH VOLTAGE STABILIZED POWER SUPPLY FOR PULSE LOAD |
| RU2494539C1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-09-27 | Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" | Eight millimetre wavelength range transmitter |
| RU121408U1 (en) * | 2012-04-28 | 2012-10-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Microwave Amplifier Protection Device |
| RU2497278C1 (en) * | 2012-09-10 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" | Multimode microwave transmitter |
| RU2538908C2 (en) * | 2012-12-20 | 2015-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Method of stabilising travelling-wave tube (twt) parameters when tuning microwave transmitter |
| RU129319U1 (en) * | 2013-02-08 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество "Северный пресс" | SOLID PULSE SUPER HIGH FREQUENCY AMPLIFIER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5977530A (en) | Switching power supply for high frequency heating apparatus | |
| US7375993B2 (en) | High-voltage X-ray generator | |
| US7545654B2 (en) | Control circuit for current and voltage control in a switching power supply | |
| US8571179B2 (en) | Computed tomography systems | |
| US9882496B2 (en) | Linearly approximated hershey's kiss frequency sweep for switching power supply device | |
| US5321235A (en) | Half-bridge converter switching power supply for magnetron | |
| CA1261408A (en) | Power feed apparatus for load having reverse blocking characteristics | |
| RU2722422C1 (en) | Millimeter wavelength range microwave transmitter of increased output power | |
| RU2494539C1 (en) | Eight millimetre wavelength range transmitter | |
| RU2457619C2 (en) | Transmitter of microwave millimetre wave band | |
| RU2440672C1 (en) | Transmitting device of helicopter radar station | |
| KR101376549B1 (en) | Pulse modulator reducing noise | |
| CN110635708A (en) | High-voltage direct-current power supply, high-voltage pulse modulator and radiotherapy equipment | |
| EP0479357B1 (en) | Power supply device | |
| CN113438785A (en) | Power supply for bulb tube filament of high-voltage X-ray machine | |
| RU2497278C1 (en) | Multimode microwave transmitter | |
| RU2717337C1 (en) | Traveling-wave tube power supply device | |
| KR101531649B1 (en) | A power apparatus for a gyrotron and a power supply method using this | |
| RU2734073C1 (en) | Radio transmitter based on microwave device of radar station | |
| CN111050454B (en) | Filament power supply and radiotherapy equipment | |
| Thakur et al. | Design and performance analysis of a crowbar-less high voltage power supply based on PSM technique | |
| JPS5828200A (en) | X-ray device | |
| JPH06162985A (en) | Power-supply device | |
| KR20210060266A (en) | Inverter microwave oven | |
| Bulakh et al. | A multichannel power supply for high power magnetrons |