RU98303U1 - DEVICE FOR FORMING RECTANGULAR RADIO PULSE - Google Patents

Abstract

Устройство для формирования прямоугольных радиоимпульсов, содержащее последовательно соединенные источник передаваемого сигнала, модулятор, радиочастотный генератор с внешним возбуждением, усилитель мощности и вибраторную антенну, отличающееся тем, что дополнительно содержит первую и вторую группы n тиристоров, переключатель на n положений и два направления и источник управляющего напряжения постоянного тока, клеммы которого подключены к подвижным переключающим контактам переключателя, неподвижные 2n контакты которого соединены с управляющими электродами соответствующих 2n тиристоров первой и второй групп тиристоров, при этом плечи вибраторной антенны выполнены из токопроводящего материала полыми, во внутренней полости которых размещены тиристоры, катоды и аноды которых подключены последовательно вдоль продольной оси вибраторной антенны и встречно в левом плече по отношению к правому плечу вибраторной антенны, управляющий вход переключателя соединен с элементом установки частоты излучения радиопередатчика, где n - число фиксированных частот излучения. A device for forming a rectangular radio pulse containing a serially connected source of a transmitted signal, a modulator, a radio frequency generator with external excitation, a power amplifier and a vibrator antenna, characterized in that it further comprises the first and second groups of n thyristors, a switch to n positions and two directions and a control source DC voltage, the terminals of which are connected to the moving switching contacts of the switch, the fixed 2n contacts of which are connected to the control electrodes of the corresponding 2n thyristors of the first and second groups of thyristors, while the arms of the vibrator antenna are made of conductive material hollow, in the inner cavity of which thyristors are placed, the cathodes and anodes of which are connected in series along the longitudinal axis of the vibrator antenna and are opposite in the left shoulder with respect to the right shoulder a vibrating antenna, the control input of the switch is connected to the radiation frequency setting element of the radio transmitter, where n is the number of fixed radiation frequencies.

Description

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в устройствах для формирования радиоимпульсов прямоугольной формы в диапазоне метровых и дециметровых волн.The utility model relates to the field of radio engineering and can be used in devices for forming rectangular radio pulses in the range of meter and decimeter waves.

Известно устройство для формирования амплитудно-манипулированных радиоимпульсов, содержащее телеграфный ключ, электронный включатель и радиочастотный генератор с внешним возбуждением, к нагрузке которого подключена антенна [1]. При манипулировании телеграфным ключом (нажатие и отжатие) электронный включатель запускает в работу радиочастотный генератор с внешним возбуждением, выходные радиосигналы которого с помощью антенны излучаются в пространство.A device for generating amplitude-manipulated radio pulses containing a telegraph key, an electronic switch and a radio frequency generator with external excitation, to the load of which an antenna is connected [1]. When manipulating the telegraph key (pressing and depressing), the electronic switch starts the radio-frequency generator with external excitation, the output radio signals of which are emitted into the space using an antenna.

Недостаток известного устройства состоит в том, что из-за переходных процессов при манипулировании телеграфным ключом искажается форма генерируемого радиоимпульса. Затягиваются подъем и спад радиоимпульса, что приводит к снижению не менее чем на 20…30% скорости передачи телеграфной информации. Кроме того, образуются всплески и впадины в радиоимпульсе, которые вызывают его дробление на части и потерю информации. Переходные процессы возникают в электрических цепях только при наличии реактивных элементов в них, а именно: емкостных элементов (конденсаторов) как сосредоточенных, так и распределенных, и индуктивных элементов (катушек индуктивности) как сосредоточенных, так и распределенных. Реактивные элементы необходимы для формирования резонансных колебательных контуров, включая радиоантенну в качестве колебательного контура.A disadvantage of the known device is that due to transients during the manipulation of the telegraph key, the shape of the generated radio pulse is distorted. The rise and fall of the radio pulse is delayed, which leads to a decrease in the telegraph information transfer rate by at least 20 ... 30%. In addition, bursts and depressions are formed in the radio pulse, which cause its fragmentation into parts and the loss of information. Transient processes occur in electrical circuits only in the presence of reactive elements in them, namely: capacitive elements (capacitors) both concentrated and distributed, and inductive elements (inductors) both concentrated and distributed. Reactive elements are necessary for the formation of resonant oscillatory circuits, including a radio antenna as an oscillatory circuit.

Наиболее близким известным техническим решением к предлагаемому является устройство для клиппирования амплитудно-модулированного сигнала, содержащее последовательно соединенные источник передаваемого сигнала, модулятор, радиочастотный генератор с внешним возбуждением, усилитель мощности и вибраторную антенну [2]. Между усилителем мощности и клеммами вибраторной антенны включен амплитудный ограничитель. За счет большого усиления усилителя мощности сокращается время подъема радиоимпульса. Образующийся при этом всплеск напряжения на выходе усилителя мощности ограничивается амплитудным ограничителем. Такое ограничение (клиппирование) амплитуды радиосигнала повышает коэффициент амплитудной модуляции и КПД радиопередатчика амплитудно-модулированных сигналов.The closest known technical solution to the proposed one is a device for clipping an amplitude-modulated signal containing a series-connected source of a transmitted signal, a modulator, a radio frequency generator with external excitation, a power amplifier and a vibrating antenna [2]. An amplitude limiter is connected between the power amplifier and the terminals of the vibrator antenna. Due to the large gain of the power amplifier, the rise time of the radio pulse is reduced. The resulting surge in voltage at the output of the power amplifier is limited by an amplitude limiter. Such a limitation (clipping) of the amplitude of the radio signal increases the coefficient of amplitude modulation and the efficiency of the radio transmitter of amplitude-modulated signals.

Недостаток прототипа состоит в том, что при амплитудном ограничении радиосигнала появляются нелинейные искажения, которые снижают мощность излучения основной гармоники радиосигнала и ухудшают электромагнитную совместимость. При этом инерционные свойства вибраторной антенны при клиппировании не устраняются и нежелательный длительный подъем и спад радиоимпульса сохраняются.The disadvantage of the prototype is that with the amplitude limitation of the radio signal, non-linear distortions appear, which reduce the radiation power of the fundamental harmonic of the radio signal and impair electromagnetic compatibility. In this case, the inertial properties of the vibrator antenna during clipping are not eliminated and the unwanted long rise and fall of the radio pulse are preserved.

Целью полезной модели является повышение скорости передачи информации за счет сокращения времени подъема и спада излучаемых вибраторной антенной радиоимпульсов.The purpose of the utility model is to increase the speed of information transfer by reducing the rise and fall times of the radio pulses emitted by the vibrator antenna.

Сущность полезной модели состоит в том, что, кроме известных и общих отличительных признаков, а именно: последовательно соединенных источника передаваемого сигнала, модулятора, радиочастотного генератора с внешним возбуждением, усилителя мощности и вибраторной антенны, предлагаемое устройство для формирования прямоугольных радиоимпульсов дополнительно содержит первую и вторую группы n тиристоров, переключатель на n положений и два направления и источник управляющего напряжения постоянного тока, клеммы которого подключены к подвижным переключающим контактам переключателя, неподвижные 2n контакты которого соединены с управляющими электродами соответствующих 2n тиристоров первой и второй групп тиристоров, при этом плечи вибраторной антенны выполнены из токопроводящего материала полыми, во внутренней полости которых размещены тиристоры, катоды и аноды которых подключены последовательно вдоль продольной оси вибраторной антенны и встречно в левом плече по отношению к правому плечу вибраторной антенны, управляющий вход переключателя соединен с элементом установки частоты излучения радиопередатчика, где n - число фиксированных частот излучения.The essence of the utility model is that, in addition to the well-known and general distinguishing features, namely: a series-connected source of the transmitted signal, modulator, radio-frequency generator with external excitation, power amplifier and vibrator antenna, the proposed device for forming rectangular radio pulses additionally contains the first and second groups of n thyristors, a switch for n positions and two directions and a source of control DC voltage, the terminals of which are connected to movable m switching contacts of the switch, the fixed 2n contacts of which are connected to the control electrodes of the corresponding 2n thyristors of the first and second groups of thyristors, while the arms of the vibrator antenna are hollow, the thyristors are placed in the inner cavity of which the cathodes and anodes are connected in series along the longitudinal axis of the vibrator antenna and counter in the left shoulder relative to the right shoulder of the vibrator antenna, the control input of the switch is connected to the installation element h simplicity radiation transmitter, where n - the number of fixed frequency radiation.

Новизна полезной модели состоит в том, что устройство для формирования прямоугольных радиоимпульсов дополнительно содержит первую и вторую группы n тиристоров, переключатель на n положений и два направления и источник управляющего напряжения постоянного тока, клеммы которого подключены к подвижным переключающим контактам переключателя, неподвижные 2n контакты которого соединены с управляющими электродами соответствующих 2n тиристоров первой и второй групп тиристоров, при этом плечи вибраторной антенны выполнены из токопроводящего материала полыми, во внутренней полости которых размещены тиристоры, катоды и аноды которых подключены последовательно вдоль продольной оси вибраторной антенны и встречно в левом плече по отношению к правому плечу вибраторной антенны, управляющий вход переключателя соединен с элементом установки частоты излучения радиопередатчика, где n - число фиксированных частот излучения, что обеспечивает повышение скорости передачи информации за счет сокращения времени подъема и спада излучаемых вибраторной антенной радиоимпульсов.The novelty of the utility model lies in the fact that the device for forming rectangular radio pulses additionally contains the first and second groups of n thyristors, a switch for n positions and two directions and a source of control DC voltage, the terminals of which are connected to the moving switching contacts of the switch, the fixed 2n contacts of which are connected with control electrodes of the corresponding 2n thyristors of the first and second groups of thyristors, while the arms of the vibrator antenna are made of conductive ma the hollow, in the inner cavity of which there are thyristors, the cathodes and anodes of which are connected in series along the longitudinal axis of the vibrator antenna and are opposite in the left shoulder relative to the right shoulder of the vibrator antenna, the control input of the switch is connected to the radiation frequency setting element of the radio transmitter, where n is the number of fixed radiation frequencies, which ensures an increase in the speed of information transfer by reducing the rise and fall times of the radio pulses emitted by the vibrator antenna.

Функциональная схема предлагаемого устройства изображена на фиг.1, эпюры известного в прототипе и предлагаемого формируемого радиоимпульса изображены на 2 и 3 соответственно. Известное [3] распределение тока вдоль цилиндрического тонкого симметрично вибратора различной относительной длины представлено на фиг.4.The functional diagram of the proposed device is shown in figure 1, the plot known in the prototype and the proposed generated radio pulse are shown in 2 and 3, respectively. The known [3] current distribution along a cylindrical thin symmetrically vibrator of various relative lengths is presented in Fig.4.

На фиг.1 обозначено: 1 - источник управляющего напряжения постоянного тока; 2 - переключатель на n положений и два направления; 3 и 4 - левое и правое плечо цилиндрического тонкого симметрично вибратора; 5 - управляющий вход переключателя 2 для установки частоты излучения; 6 - усилитель мощности; 7 - радиочастотный генератор с внешним возбуждением; 8 - модулятор; 9 - источник передаваемого сигнала; 10 - вход модулятора 8 для подключения опорной частоты.In Fig.1 indicated: 1 - source of control voltage DC; 2 - switch to n positions and two directions; 3 and 4 - the left and right shoulders of a cylindrical thin symmetrically vibrator; 5 - control input of switch 2 for setting the radiation frequency; 6 - power amplifier; 7 - radio frequency generator with external excitation; 8 - modulator; 9 - source of the transmitted signal; 10 - input modulator 8 for connecting the reference frequency.

В исходном положении (в статике) выход источника 1 управляющего напряжения постоянного тока подключен к входу переключателя на n положений и два направления 2. Левое 3 и правое 4 плечо цилиндрического тонкого симметрично вибратора расположены вдоль осевой продольной линии. Управляющий вход 5 переключателя 2 для установки частоты излучения кинематически связан с элементами установки частоты радиопередатчика. Выходы усилителя мощности 6 подключены к токопроводящей цилиндрической поверхности вибраторной антенны 3 (4) и к анодам (катодам) первой и второй групп тиристоров VD1, VD2,…, VDn. Выход радиочастотного генератора с внешним возбуждением 7 соединен с входом усилителя мощности 6, а вход радиочастотного генератора с внешним возбуждением 7 подключен к выходу модулятора 8, вход которого связан с выходом источника передаваемого сигнала 9. Вход 10 модулятора 8 подключен к выходу источника опорной радиочастоты частоты. Все тиристоры в исходном положении закрыты и через них токи не протекают.In the initial position (in statics), the output of source 1 of the control DC voltage is connected to the input of the switch in n positions and two directions 2. The left 3 and right 4 shoulders of a cylindrical thin symmetrically vibrator are located along the axial longitudinal line. The control input 5 of the switch 2 for setting the radiation frequency is kinematically connected with the frequency setting elements of the radio transmitter. The outputs of the power amplifier 6 are connected to the conductive cylindrical surface of the vibrator antenna 3 (4) and to the anodes (cathodes) of the first and second groups of thyristors VD1, VD2, ..., VDn. The output of the RF generator with external excitation 7 is connected to the input of the power amplifier 6, and the input of the RF generator with external excitation 7 is connected to the output of the modulator 8, the input of which is connected to the output of the source of the transmitted signal 9. Input 10 of the modulator 8 is connected to the output of the reference frequency radio frequency source. All thyristors in the initial position are closed and no currents flow through them.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

С выхода источника 9 передаваемого сигнала поступают сигналы, соответствующие элементам дискретного кода «1» или «0» (радиоимпульс или пауза), через модулятор 8, радиочастотный генератор с внешним возбуждением 7 и усилитель мощности 6 на клеммы вибраторной антенны. Одна клемма вибраторной антенны подключена через токопроводящую цилиндрическую поверхность левого плеча 3 ко всем катодам тиристоров VD1, VD2,…, VDn первой группы тиристоров этого левого плеча 3 и ко всем катодам тиристоров VD1, VD2,…, VDn второй группы правого плеча 4. Другая клемма вибраторной антенны электрически связана через токопроводящую цилиндрическую поверхность правого плеча 4 со всеми анодами тиристоров VD1, VD2,…, VDn второй группы тиристоров этого правого плеча 4 и со всеми анодами тиристоров VD1, VD2,…, VDn первой группы тиристоров левого плеча 3 симметричной вибраторной антенны.The output of the source 9 of the transmitted signal receives signals corresponding to the elements of the discrete code "1" or "0" (radio pulse or pause), through a modulator 8, a radio frequency generator with external excitation 7 and power amplifier 6 to the terminals of the vibrator antenna. One terminal of the vibrator antenna is connected through the conductive cylindrical surface of the left arm 3 to all cathodes of the thyristors VD1, VD2, ..., VDn of the first group of thyristors of this left arm 3 and to all the cathodes of the thyristors VD1, VD2, ..., VDn of the second group of the right arm 4. Another terminal the vibrator antenna is electrically connected through the conductive cylindrical surface of the right shoulder 4 with all anodes of thyristors VD1, VD2, ..., VDn of the second group of thyristors of this right shoulder 4 and with all anodes of thyristors VD1, VD2, ..., VDn of the first group of thyristors of the left shoulder 3 symmetric vibrator antennas.

При поступлении управляющего напряжения с выхода источника 1 управляющего напряжения постоянного тока через переключатель 2 на управляющие электроды одной пары тиристоров, то эта пара тиристоров открывается и через них протекает ток, генерируемый на выходе усилителя мощности 6.Upon receipt of the control voltage from the output of the source 1 of the control voltage of the direct current through the switch 2 to the control electrodes of one pair of thyristors, this pair of thyristors opens and the current generated at the output of the power amplifier 6 flows through them.

Так как входное сопротивление любой антенны, кроме активной, имеет реактивную составляющую, то формируемый радиоимпульс имеет длительный подъем и спад, что проиллюстрировано на фиг.2. В отличие от прямоугольного (фиг.3), пологий радиоимпульс задерживает передачу информации на время, равное подъему и спаду радиоимпульса.Since the input impedance of any antenna, except the active one, has a reactive component, the generated radio pulse has a long rise and fall, which is illustrated in figure 2. Unlike a rectangular one (FIG. 3), a gentle radio pulse delays the transmission of information for a time equal to the rise and fall of the radio pulse.

Точка максимального значения протекающего тока на цилиндрической поверхности вибраторной антенны задается [3] соотношением длины L плеч прямолинейного вибратора и значения излучаемой частоты А радиоволн. Распределение тока вдоль цилиндрического тонкого симметрично вибратора различной его относительной длины L/A представлено на фиг.4.The point of the maximum value of the flowing current on the cylindrical surface of the vibrator antenna is set [3] by the ratio of the length L of the arms of the rectilinear vibrator and the value of the emitted frequency A of the radio waves. The current distribution along a cylindrical thin symmetrically vibrator of various relative lengths L / A is shown in FIG. 4.

Катоды тиристоров первой группы тиристоров VD1, VD2,…, VDn подключены последовательно вдоль продольной оси антенны к точкам цилиндрической поверхности левого плеча 3, а аноды второй группы тиристоров VD1, VD2,…, VDn подсоединены последовательно вдоль продольной оси к точкам цилиндрической поверхности правого плеча 4 вибраторной антенны так, что в момент резонанса имеет максимальный ток в этих точках. Выбор (подключение) одной пары из первой и второй группы n тиристоров осуществляется с помощью переключателя 2 при установке элементом 5 частоты несущей совместно с опорной частотой 10 модулятора 8.The thyristor cathodes of the first group of thyristors VD1, VD2, ..., VDn are connected in series along the longitudinal axis of the antenna to the points of the cylindrical surface of the left shoulder 3, and the anodes of the second group of thyristors VD1, VD2, ..., VDn are connected in series along the longitudinal axis to the points of the cylindrical surface of the left shoulder 4 vibrator antenna so that at the moment of resonance it has a maximum current at these points. The selection (connection) of one pair of the first and second groups of n thyristors is carried out using switch 2 when the carrier frequency is set by element 5 together with the reference frequency 10 of modulator 8.

Таким образом, при подводе излучающего тока вибраторной антенны к характерным резонансным точкам (фиг.4), когда реактивного сопротивления в антенне нет, то формируется прямоугольный радиоимпульс (фиг.3), что обеспечивает повышение скорости передачи информации.Thus, when the radiating current of the vibrating antenna is supplied to the characteristic resonant points (Fig. 4), when there is no reactance in the antenna, a rectangular radio pulse is formed (Fig. 3), which provides an increase in the information transfer rate.

Промышленная применимость предлагаемого устройства достигается тем, что в нем использованы стандартные функциональные блоки и электрические элементы, рассмотренные в аналоге и прототипе. В организации-заявителе изготовлена модель предлагаемого устройства для формирования прямоугольных радиоимпульсов в 2010 году.Industrial applicability of the proposed device is achieved by the fact that it uses standard functional blocks and electrical elements, discussed in the analogue and prototype. The applicant organization made a model of the proposed device for the formation of rectangular radio pulses in 2010.

Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что повышается не менее чем на 30…40% скорость передачи дискретной информации за счет сокращения времени на подъем и спад формируемого радиоимпульса.The positive effect of using the utility model is that the transmission speed of discrete information is increased by at least 30 ... 40% due to a reduction in the time it takes to rise and fall of the generated radio pulse.

Источники информации:Information sources:

1. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов / В.В.Шахгильдян и др.; Под ред. В.В.Шахгильдяна, - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990, стр.265, (аналог).1. Radio transmitting devices: Textbook for universities / VV Shahgildyan and others; Ed. V.V. Shahgildyan, - 2nd ed., Rev. and add. - M.: Radio and Communications, 1990, p. 265, (analog).

2. Справочник по радиоэлектронным устройствам: в 2-х томах. Т.1 / Бурин Л.И., Васильев В.П. и др.; Под ред. Д.П.Линде. - М.: Энергия, 1978, с.258-259 (прототип).2. Handbook of electronic devices: in 2 volumes. T. 1 / Burin L.I., Vasiliev V.P. and etc.; Ed. D.P. Linde. - M .: Energy, 1978, p. 258-259 (prototype).

3. Справочник по элементам радиоэлектронных устройств. Под ред. В.Н.Дулина, М.С.Жука. М.: Энергия, 1977, с.496-500.3. Reference on the elements of electronic devices. Ed. V.N.Dulina, M.S. Zhuka. M .: Energy, 1977, p. 496-500.

Claims (1)

Устройство для формирования прямоугольных радиоимпульсов, содержащее последовательно соединенные источник передаваемого сигнала, модулятор, радиочастотный генератор с внешним возбуждением, усилитель мощности и вибраторную антенну, отличающееся тем, что дополнительно содержит первую и вторую группы n тиристоров, переключатель на n положений и два направления и источник управляющего напряжения постоянного тока, клеммы которого подключены к подвижным переключающим контактам переключателя, неподвижные 2n контакты которого соединены с управляющими электродами соответствующих 2n тиристоров первой и второй групп тиристоров, при этом плечи вибраторной антенны выполнены из токопроводящего материала полыми, во внутренней полости которых размещены тиристоры, катоды и аноды которых подключены последовательно вдоль продольной оси вибраторной антенны и встречно в левом плече по отношению к правому плечу вибраторной антенны, управляющий вход переключателя соединен с элементом установки частоты излучения радиопередатчика, где n - число фиксированных частот излучения.

A device for forming a rectangular radio pulse containing a serially connected source of a transmitted signal, a modulator, a radio frequency generator with external excitation, a power amplifier and a vibrator antenna, characterized in that it further comprises the first and second groups of n thyristors, a switch to n positions and two directions and a control source DC voltage, the terminals of which are connected to the moving switching contacts of the switch, the fixed 2n contacts of which are connected to the control electrodes of the corresponding 2n thyristors of the first and second groups of thyristors, while the arms of the vibrator antenna are made of conductive material hollow, in the inner cavity of which thyristors are placed, the cathodes and anodes of which are connected in series along the longitudinal axis of the vibrator antenna and are opposite in the left shoulder with respect to the right shoulder a vibrating antenna, the control input of the switch is connected to the radiation frequency setting element of the radio transmitter, where n is the number of fixed radiation frequencies.