Формирователь сверхкороткоимпульсных сигналов

Формирователь сверхкороткоимпульсных сигналов

Реферат

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к области радиотехники, занимающейся сверхвысокими частотами, и может быть использовано в сверхкороткоимпульсных радиолокационных системах для формирования сложно-модулированных сигналов, применяемых в радиолокации.

Известен генератор СВЧ- и КВЧ-колебаний с электрической перестройкой частоты, содержащий металлизированную полость корпуса, на противоположных стенках которой соосно друг против друга установлены одними электродами генераторный и вариаторный диоды, другие электроды которых подключены к соответствующим источникам питания и разделены диэлектрическим зазором, при этом в стенках металлизированной полости, например, в широких стенках волновода, в местах установки диодов выполнены соосно с диодами цилиндрические углубления, а в качестве диэлектрика зазора выбран воздух (см. патент РФ №2046541, кл. Н03В 7/14, 1995).

Недостатками данного устройства являются его низкие функциональные возможности при формировании сверхкороткоимпульсных сигналов, обусловленные тем, что данное техническое решение не предназначено для формирования многоимпульсного сигнала (например, пачки импульсов).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является генератор модулирующих видеоимпульсов, выполненный на S-диоде типа АА732. Принципиальная схема модулятора включает накопительную линию Л3 в кабельном или полосковом исполнении, которая заряжается импульсным напряжением, формируемым конденсатором C₁, трансформатором Тр2 и транзистором T₁. В момент, когда напряжение на линии достигает порогового напряжения пробоя S-диода Д₃, равного ≈700 В, последний пробивается и подключает накопитель к генераторному диоду Д₄, напряжение на котором регулируется резисторами R₁ и R₂. Вместо резистора R₃ можно использовать кабель с волновым сопротивлением 50 Ом в согласованном режиме, с помощью которого регистрируется напряжение на диоде Ганна. Генератор запускается импульсом положительной полярности амплитудой 5-10 В, длительностью 0,5-1 мкс через импульсный трансформатор Тр1. Частоту импульсов можно изменять в пределах до 1 кГц (см. журнал Приборы и техника эксперимента, 1997, №1, с.101-102).

Недостатками этого известного устройства также являются низкие функциональные возможности при формировании сверхкороткоимпульсных сигналов, обусловленные невозможностью формирования многоимпульсного сигнала (например, пачки импульсов).

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является расширение функциональных возможностей устройства при формировании сверхкороткоимпульсных сигналов (сигналов сверхвысокой частоты - СВЧ-сигналов) за счет формирования многоимпульсного сигнала с заполнением каждого импульса несущей частотой с заданной фазой.

Указанный технический результат достигается за счет того, что формирователь сверхкороткоимпульсных сигналов содержит управляемый фазовращатель СВЧ-сигналов, соединенный выходом через усилитель СВЧ-сигналов со входом управляемого переключателя СВЧ-сигналов, выход которого является выходом формирователя сверхкороткоимпульсных сигналов, входом которого является вход управляемого фазовращателя СВЧ-сигналов, узел интерфейса и преобразования уровней управляющих сигналов и узел питания, который подключен выходом к соответствующим входам питания управляемого фазовращателя СВЧ-сигналов, усилителя СВЧ-сигналов, управляемого переключателя СВЧ-сигналов и узла интерфейса и преобразования уровней управляющих сигналов формирования сверхкороткоимпульсных сигналов, соединенного первыми выходами с управляющими входами управляемого фазовращателя СВЧ-сигналов, а вторыми выходами с управляющими входами управляемого переключателя СВЧ-сигналов, при этом управляемый фазовращатель СВЧ-сигналов, управляемый переключатель СВЧ-сигналов и усилитель СВЧ-сигналов образуют тракт прохождения СВЧ-сигналов. Кроме того, управляемый переключатель СВЧ-сигналов выполнен с возможностью осуществления амплитудной модуляции.

Технический результат также достигается за счет того, что управляемый фазовращатель СВЧ-сигналов выполнен с возможностью осуществления 180-градусной фазовой модуляции несущей частоты, и за счет того, что узел питания выполнен на линейных стабилизаторах напряжения с возможностью формирования заранее заданных значений величин напряжения питания, и кроме того, за счет того, что узел интерфейса и преобразования уровней управляющих сигналов формирования сверхкороткоимпульсных сигналов снабжен быстродействующими транзисторами N-P-N-типа, включенными по схеме с общей базой.

Указанный технический результат достигается за счет того, что узел интерфейса и преобразования уровней управляющих сигналов формирования сверхкороткоимпульсных сигналов снабжен форсирующими RC-цепочками, выполненными с возможностью увеличения крутизны фронтов управляющих сигналов, а также за счет того, что он выполнен на двух двухслойных печатных платах, установленных в металлическом корпусе, при этом на первой двухслойной печатной плате размещен узел интерфейса и преобразования уровней управляющих сигналов, а на второй двухслойной печатной плате размещены узлы, входящие в тракт прохождения СВЧ-сигналов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана схема формирователя сверхкороткоимпульсных сигналов.

Формирователь сверхкороткоимпульсных сигналов содержит управляемый фазовращатель 1 СВЧ-сигналов, усилитель 2 СВЧ-сигналов, управляемый переключатель 3 СВЧ-сигналов, узел 4 интерфейса и преобразования уровней управляющих сигналов формирования сверкороткоимпульсных сигналов, а также узел 5 питания (см. чертеж) При этом управляемый фазовращатель 1 СВЧ-сигналов соединен выходом через усилитель 2 СВЧ-сигналов со входом управляемого переключателя 3 СВЧ-сигналов, выход которого является выходом формирователя сверхкороткоимпульсных сигналов, входом которого является вход управляемого фазовращателя 1 СВЧ-сигналов. Узел 5 питания подключен выходом к соответствующим входам питания управляемого фазовращателя 1 СВЧ-сигналов, усилителя 2 СВЧ-сигналов, управляемого переключателя 3 СВЧ-сигналов и узла 4 интерфейса и преобразования уровней управляющих сигналов формирования сверхкороткоимпульсных сигналов, соединенного первыми выходами с управляющими входами управляемого фазовращателя 1 СВЧ-сигналов, а вторыми выходами с управляющими входами управляемого переключателя 3 СВЧ-сигналов.

Формирователь сверхкороткоимпульсных сигналов функционирует следующим образом. На его вход, т.е. на вход управляемого фазовращателя 1 СВЧ-сигналов, поступает входной СВЧ-сигнал несущей частоты. Пройдя фазовращатель 1, данный сигнал становится модулированным по фазе, при этом данный узел может осуществлять 180-градусную фазовую модуляцию несущей частоты. Далее с выхода фазовращателя 1 преобразованный сигнал последовательно поступает на входы усилителя 2 и переключателя 3. Усилитель 2 СВЧ-сигналов и управляемый переключатель 3 СВЧ-сигналов вместе с управляемым фазовращателем 1 СВЧ-сигналов образуют тракт прохождения СВЧ-сигналов. В данной схеме включения переключатель 3 служит для осуществления амплитудной модуляции, а усилитель 2 СВЧ-сигналов, установленный между узлами 1 и 3, предназначен для компенсации ослабления сигнала, прошедшего управляемый фазовращатель 1 СВЧ-сигналов. Управление узлами 1 и 3, входящими в тракт прохождения СВЧ-сигналов, осуществляется узлом 4 интерфейса и преобразования уровней управляющих сигналов формирования сверхкороткоимпульсных сигналов. При этом узел 4 задает и управляет информацией о параметрах фазовой модуляции СВЧ-сигнала, поступающей в управляемый фазовращатель 1. На управляемый переключатель 3 СВЧ-сигналов с узла 4 поступает управляющая информация о параметрах амплитудной модуляции, которая в выходном сигнале на выходе узла 3 проявляется в виде огибающей выходного СВЧ-сигнала.

Таким образом, в результате срабатывания всех узлов, входящих в тракт прохождения СВЧ-сигналов и управляемых узлом 4, на выходе управляемого переключателя 3 СВЧ-сигналов появляется сложно-модулированный сверхкороткоимпульсный сигнал с заполнением импульсов СВЧ-сигналом несущей частоты с заданной фазой. Следует также отметить, что основными параметрами, характеризующими функционирование данного формирователя сверхвысокоимпульсных сигналов, являются следующие:

- входной СВЧ-сигнал;

- частота входного СВЧ-сигнала;

- модуляция фазы СВЧ-сигнала - 0-180 град;

- модуляция амплитуды выходного сигнала - 0-max;

- коэффициент передачи СВЧ-тракта блока модулятора;

- длительность импульса выходного сигнала;

- минимальный период импульса выходного сигнала;

- длительность фронта огибающей выходного СВЧ-сигнала;

- тип интерфейса управляющих сигналов;

- напряжения питания;

- максимальная потребляемая мощность.

При работе формирователя одни сигналы узла 4, поступающие в узел 1, задают фазу заполняющего СВЧ-сигнала, а другие сигналы, идущие с узла 4 на управляемый переключатель 3 СВЧ-сигналов, задают форму и амплитуду огибающего выходного СВЧ-сигнала, снимаемого с выхода узла 3, а следовательно, с выхода самого формирователя.

Управляемый фазовращатель 1 может быть выполнен на микросхеме HMC642LC4B (производство фирмы Hittite, США). Усилитель 2 СВЧ-сигналов может быть выполнен на микросхеме HMC516LC5 (производство фирмы Hittite, США). Также не вызывает сложностей изготовление управляемого переключателя 3, который может быть выполнен на микросхеме HMC347LP3 (производство фирмы Hittite, США).

Преобразователи уровней управляющих сигналов узла 4 могут быть реализованы на быстродействующих транзисторах N-P-N-типа, включенных по схеме с общей базой. Для увеличения крутизны фронтов управляющих сигналов использованы форсирующие RC-цепочки. С коллекторов транзисторов управляющие сигналы через быстродействующие сдвоенные триггеры Шмитта поступают через согласующие резисторы на управляющие входы узла 1 и переключателя 3. Амплитуда управляющих сигналов задается амплитудой напряжения питания триггеров Шмитта.

Узел 5 питания может быть выполнен на линейных стабилизаторах напряжения с возможностью формирования заранее заданных значений величин напряжения питания.

Формирователь сверхкороткоимпульсных сигналов может быть выполнен на двух двухслойных печатных платах (плата управления и плата СВЧ-тракта), помещенных в металлический корпус. Все компоненты смонтированы на лицевой стороне плат. В корпусе со стороны расположения элементов платы разделены металлической перегородкой, которая дополнительно экранирует платы. Шлейф управления и питания, соединяющий платы, расположен с обратной стороны плат. Корпус с верхней и нижней стороны закрыт металлическими крышками.

Использование данного изобретения позволяет расширить функциональные возможности устройства при формировании сверхкороткоимпульсных сигналов за счет формирования многоимпульсного сигнала с заполнением каждого импульса несущей частотой с заданной фазой.

1. Формирователь сверхкороткоимпульсных сигналов, характеризующийся тем, что он содержит управляемый фазовращатель СВЧ-сигналов, соединенный выходом через усилитель СВЧ-сигналов со входом управляемого переключателя СВЧ-сигналов, выход которого является выходом формирователя сверхкороткоимпульсных сигналов, входом которого является вход управляемого фазовращателя СВЧ-сигналов, узел интерфейса и преобразования уровней управляющих сигналов и узел питания, который подключен выходом к соответствующим входам питания управляемого фазовращателя СВЧ-сигналов, усилителя СВЧ-сигналов, управляемого переключателя СВЧ-сигналов и узла интерфейса и преобразования уровней управляющих сигналов формирования сверхкороткоимпульсных сигналов, соединенного первыми выходами с управляющими входами управляемого фазовращателя СВЧ-сигналов, а вторыми выходами - с управляющими входами управляемого переключателя СВЧ-сигналов, при этом управляемый фазовращатель СВЧ-сигналов, управляемый переключатель СВЧ-сигналов и усилитель СВЧ-сигналов образуют тракт прохождения СВЧ-сигналов.

2. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что управляемый переключатель СВЧ-сигналов выполнен с возможностью осуществления амплитудной модуляции.

3. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что управляемый фазовращатель СВЧ-сигналов выполнен с возможностью осуществления 180-градусной фазовой модуляции несущей частоты.

4. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что узел питания выполнен на линейных стабилизаторах напряжения с возможностью формирования заранее заданных значений величин напряжения питания.

5. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что узел интерфейса и преобразования уровней управляющих сигналов формирования сверхкороткоимпульсных сигналов снабжен быстродействующими транзисторами N-P-N-типа, включенными по схеме с общей базой.

6. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что узел интерфейса и преобразования уровней управляющих сигналов формирования сверхкороткоимпульсных сигналов снабжен форсирующими RC-цепочками, выполненными с возможностью увеличения крутизны фронтов управляющих сигналов.

7. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что он выполнен на двух двухслойных печатных платах, установленных в металлическом корпусе, при этом на первой двухслойной печатной плате размещен узел интерфейса и преобразования уровней управляющих сигналов, а на второй двухслойной печатной плате размещены узлы, входящие в тракт прохождения СВЧ-сигналов.