Передатчик свч восьмимиллиметрового диапазона волн

Передатчик свч восьмимиллиметрового диапазона волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопередающим устройствам, и может быть использовано в радиолокации для создания импульсных малогабаритных передающих устройств с высокой разрешающей способностью, например для вертолета.

Из уровня техники известен передатчик СВЧ (патент RU №2208909, опубликован 2003.07.20, МПК H04B 1/00, H05K 7/20). Передатчик СВЧ содержит задающий генератор, развязывающий прибор, p-i-n аттенюатор, 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 улучшение массогабаритных характеристик, но не решает задачу обеспечения работоспособности в восьмимиллиметровом диапазоне волн, имеет большие массогабаритные характеристики.

Известен передатчик СВЧ (патент RU №2187880, опубликован 2002.08.20, МПК: H03B 9/06). 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 установку оптимальной входной мощности ЛБВ с заданной точностью (±1 дБ) и добиться улучшения массогабаритных характеристик передатчика.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является высокостабильный импульсный СВЧ-передатчик (патент RU №2212090, опубликован 2003.09.10, МПК H03B 5/18, H03B 7/14), который и выбран в качестве прототипа. Высокостабильный импульсный СВЧ-передатчик содержит модулятор на первом СВЧ-транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, собственно автогенератор на втором СВЧ-транзисторе, включенном по схеме с общей базой, первый и второй источники питания модулятора и автогенератора соответственно, диэлектрический резонатор, включенный в цепь обратной связи автогенератора, причем модулятор содержит в цепи коллектора два резистора, средняя точка которых через конденсатор и четвертьволновый дроссель соединена с эмиттером второго СВЧ-транзистора, база первого транзистора является входом СВЧ-передатчика, а коллектор второго транзистора - его выходом, автогенератор содержит первый и второй четвертьволновые микрополосковые дроссели, включенные последовательно в цепи эммитера и коллектора соответственно, третий и четвертый, менее чем четвертьволновые отрезки микрополосковой линии, выполняющие функции емкости и индуктивности, соответственно; эмиттерный и коллекторный отрезки микрополосковой линии для задания рабочей частоты, величины и фазы обратной связи и диэлектрический резонатор, включенный между этими отрезками, первый и второй источники питания, заблокированные первым и вторым блокировочными конденсаторами соответственно, выход автогенератора через разделительный конденсатор соединен с нагрузкой.

Недостатком данного СВЧ-передатчика является то, что он не обеспечивает работоспособность в восьмимиллиметровом диапазоне волн.

Технический результат предлагаемого технического решения направлен на обеспечение возможности работы передатчика СВЧ в восьмимиллиметровом диапазоне волн, в широкой полосе рабочих частот, с большой выходной импульсной мощностью, с оптимальной установкой входной мощности, высокой разрешающей способностью, незначительными массогабаритными характеристиками, возможностью работы при воздействии значительных механических и климатических факторов.

Указанный технический результат достигается тем, что передатчик СВЧ восьмимиллиметрового диапазона волн (передатчик) содержит модулятор, источник питания модулятора. При этом он отличается от прототипа тем, что дополнительно содержит тракт входной, лампу бегущей волны (ЛБВ), тракт выходной, высоковольтный выпрямитель, первый делитель, источник питания, усилитель постоянного тока, устройство контроля.

При этом тракт входной включает первый циркулятор, первую нагрузку, управляемый аттенюатор.

Тракт выходной включает вторую нагрузку, второй циркулятор, третью нагрузку, ответвите ль, детекторную секцию.

Источник питания включает устройство блокировки,

трансформатор, первый выпрямитель, второй выпрямитель, первую схему сравнения, первый усилитель сигнала ошибки, третий делитель, элемент гальванической развязки, второй регулирующий элемент, третий выпрямитель, накальный трансформатор.

Усилитель постоянного тока состоит из первого источника опорного напряжения, второго делителя, устройства измерения напряжения анода, первого устройства защиты, цепи коррекции, усилителя сигнала ошибки, первого регулирующего элемента, устройства измерения тока анода.

Модулятор дополнительно включает четвертый выпрямитель, пятый выпрямитель, второй источник опорного напряжения, вторую схему сравнения, второй усилитель сигнала ошибки, третий регулирующий элемент, четвертый делитель, коммутатор, первый усилитель, инфракрасный излучатель, первый волоконно-оптический жгут, второй волоконно-оптический жгут, первый инфракрасный приемник, второй инфракрасный приемник, второй усилитель, третий усилитель, первый ключевой каскад, второй ключевой каскад, второе устройство защиты, первый фильтр, четвертый регулирующий элемент, второй фильтр, третий усилитель сигнала ошибки, третий источник опорного напряжения, пятый делитель.

Устройство контроля состоит из четвертого источника опорного напряжения, третьей схемы сравнения, счетчика импульсов, третьего устройства защиты, первого формирователя, второго формирователя, третьего формирователя, пятого источника опорного напряжения, четвертой схемы сравнения, четвертого устройства защиты, дешифратора, четвертого усилителя, регулируемого усилителя постоянного тока (УПТ), ключевого каскада.

Передатчик СВЧ восьмимиллиметрового диапазона волн также содержит волновод подачи входного сигнала W1, волноводное соединение тракта входного W2 с лампой бегущей волны, волноводное соединение W3 тракта выходного с лампой бегущей волны, волновод W4 для выходного сигнала, контакт разъема для 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 подачи входного постоянного напряжения питания, контакт разъема для контроля высоковольтного напряжения, контакт разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания, контакт разъема для контроля выходной мощности, контакт разьема для подачи первой разовой команды, контакт разьема для подачи второй разовой команды

При этом волновод W1 соединен с входом первого циркулятора, первый выход первого циркулятора соединен с входом первой нагрузки, второй выход первого циркулятора соединен с первым входом управляемого аттенюатора, выход управляемого аттенюатора соединен с входом волноводного соединения W2, второй вход управляемого аттенюатора соединен с выходом ключевого каскада, выход волноводного соединения W2 соединен с входом лампы бегущей волны, выход лампы бегущей волны соединен со входом волноводного соединения W3, выход волноводного соединения W3 соединен с входом второго циркулятора, первый выход второго циркулятора соединен с входом ответвителя, второй выход второго циркулятора соединен с входом второй нагрузки, второй выход ответвителя соединен с входом третьей нагрузки, третий выход ответвителя соединен с входом волновода W4, первый выход ответвителя соединен с входом детекторной секции, выход детекторной секции соединен со вторым входом четвертой схемы сравнения, первый вход высоковольтного выпрямителя соединен с первым выходом устройства блокировки, второй вход высоковольтного выпрямителя соединен со вторым выходом устройства блокировки, третий вход высоковольтного выпрямителя соединен со вторым входом второго регулирующего элемента и с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С, четвертый вход высоковольтного выпрямителя соединен с выходом первого устройства защиты, первый выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом четвертого выпрямителя, второй выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом пятого выпрямителя, третий выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом первого делителя, четвертый выход высоковольтного выпрямителя соединен со вторым входом первого делителя, пятый выход высоковольтного выпрямителя соединен с первым входом четвертого регулирующего элемента и входом первого фильтра, шестой выход высоковольтного выпрямителя соединен с выходом первого фильтра, со вторым входом пятого делителя, с выходом второго фильтра, со вторым входом второго ключевого каскада.

Первый выход первого делителя соединен с коллектором лампы бегущей волны, второй выход первого делителя соединен с первым выходом накального трансформатора, с катодом лампы бегущей волны, со вторым входом четвертого выпрямителя, со вторым входом пятого выпрямителя, с первым входом четвертого делителя, со вторым входом второго источника опорного напряжения, с выходом четвертого регулирующего элемента, с входом второго фильтра, с первым входом третьего источника опорного напряжения, третий выход первого делителя соединен с входом цепи коррекции, четвертый выход первого делителя соединен со вторым входом второго делителя.

Вход первого устройства защиты соединен со вторым выходом первого регулирующего элемента, первый выход первого регулирующего элемента соединен с корпусом передатчика, третий выход первого регулирующего элемента соединен с входом устройства измерения тока анода, выход устройства измерения тока анода соединен со вторым входом третьей схемы сравнения, вход первого регулирующего элемента соединен с выходом усилителя сигнала ошибки, первый вход усилителя сигнала ошибки соединен со вторым выходом второго делителя, второй вход усилителя сигнала ошибки соединен с выходом цепи коррекции, первый вход второго делителя соединен с выходом первого источника опорного напряжения, первый выход второго делителя соединен с входом устройства измерения напряжения анода, выход устройства измерения напряжения анода соединен с контактом разъема для контроля высоковольтного напряжения.

Третий вход устройства блокировки соединен с первым выходом второго формирователя, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А соединен с первым входом трансформатора, первым входом устройства блокировкии, вторым входом третьего выпрямителя и вторым входом накального трансформатора, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В соединен со вторым входом трансформатора и вторым входом устройства блокировки, первый выход трансформатора соединен с входом первого выпрямителя, выход первого выпрямителя соединен с первым входом элемента гальванической развязки, второй выход трансформатора соединен с входом второго выпрямителя, выход второго выпрямителя соединен с первым входом первой схемы сравнения и первым входом усилителя сигнала ошибки, выход первого усилителя сигнала ошибки соединен со вторым входом элемента гальванической развязки, выход элемента гальванической развязки соединен с первым входом второго регулирующего элемента, выход второго регулирующего элемента соединен с первым входом накального трансформатора и первым входом третьего выпрямителя, первый выход третьего выпрямителя соединен с первым входом третьего делителя, второй выход третьего выпрямителя соединен со вторым входом третьего делителя, выход третьего делителя соединен со вторым входом первой схемы сравнения, выход первой схемы сравнения соединен со вторым входом первого усилителя сигнала ошибки, второй выход накального трансформатора соединен с подогревателем лампы бегущей волны.

Контакт разъема входного импульса запуска передатчика соединен с первым входом коммутатора, второй вход коммутатора соединен с выходом первого формирователя, выход коммутатора соединен с входом первого усилителя, выход первого усилителя соединен с входом инфракрасного излучателя, первый выход инфракрасного излучателя соединен с входом первого волоконно-оптического жгута, второй выход инфракрасного излучателя соединен с входом второго волоконно-оптического жгута, выход первого волоконно-оптического жгута соединен с входом первого инфракрасного приемника, выход второго волоконно-оптического жгута соединен с входом второго инфракрасного приемника, выход первого инфракрасного приемника соединен с входом второго усилителя, выход второго инфракрасного приемника соединен с входом третьего усилителя, выход второго усилителя соединен с первым входом первого ключевого каскада, выход третьего усилителя соединен с первым входом второго ключевого каскада, выход первого ключевого каскада соединен с входом второго устройства защиты и выходом второго ключевого каскада, выход третьего источника опорного напряжения соединен с первым входом пятого делителя, выход пятого делителя соединен со вторым входом третьего усилителя сигнала ошибки, выход третьего усилителя сигнала ошибки соединен со вторым входом четвертого регулирующего элемента, выход четвертого выпрямителя соединен со вторым входом источника, питания модулятора и вторым входом третьего регулирующего элемента, выход пятого выпрямителя соединен с первым входом источника питания модулятора, со вторым входом первого ключевого каскада, со вторым входом четвертого делителя и с выходом третьего регулирующего элемента, выход источника питания модулятора соединен с первым входом второго источника опорного напряжения, со вторым входом третьего источника опорного напряжения, с первым входом третьего усилителя сигнала ошибки, выход второго источника опорного напряжения соединен с первым входом второй схемы сравнения, выход второй схемы сравнения соединен с входом второго усилителя сигнала ошибки, выход второго усилителя сигнала ошибки соединен с первым входом третьего регулирующего элемента, выход четвертого делителя соединен со вторым входом второй схемы сравнения, выход второго устройства защиты соединен с управляющим электродом лампы бегущей волны, анод лампы бегущей волны соединен с корпусом передатчика.

Первый вход третьей схемы сравнения соединен с выходом четвертого источника опорного напряжения, первый вход четвертой схемы сравнения соединен с выходом пятого источника опорного напряжения, выход третьей схемы сравнения соединен с входом счетчика импульсов, с входом третьего устройства защиты, с входом первого формирователя, выход счетчика импульсов соединен с первым входом второго формирователя, выход третьего устройства защиты соединен со вторым входом второго формирователя, второй выход второго формирователя соединен с контактом разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания, выход четвертой схемы сравнения соединен с входом третьего формирователя, выход третьего формирователя соединен с контактом разъема для контроля выходной мощности, контакт подачи первой разовой команды соединен с первым входом четвертого устройства защиты, контакт подачи второй разовой команды соединен со вторым входом четвертого устройства защиты, первый выход четвертого устройства защиты соединен с первым входом дешифратора, второй выход четвертого устройства защиты соединен со вторым входом дешифратора, выход дешифратора соединен с входом четвертого усилителя, выход четвертого усилителя соединен с входом регулируемого УПТ, выход регулируемого УПТ соединен с входом ключевого каскада, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания соединен с третьим входом второго формирователя.

На рисунке приведена структурная схема предлагаемого передатчика СВЧ восьмимиллиметрового диапазона волн, который включает: тракт входной 1, лампу бегущей волны 2, тракт выходной 3, высоковольтный выпрямитель 4, первый делитель 5, источник питания 6, усилитель постоянного тока 7, модулятор 8, устройство контроля 9.

Тракт входной 1 содержит первый циркулятор 10, первую нагрузку 11, управляемый аттенюатор 12.

Тракт выходной 3 содержит вторую нагрузку 13, второй циркулятор 14, третью нагрузку 15, ответвитель 16, детекторную секцию 17.

Источник питания 6 содержит устройство блокировки 18, трансформатор 19, второй выпрямитель 20, первый выпрямитель 21, первую схему сравнения 22, первый усилитель сигнала ошибки 23, третий делитель 24, элемент гальванической развязки 25, второй регулирующий элемент 26, третий выпрямитель 27, накальный трансформатор 28.

Усилитель постоянного тока 7 состоит из первого источника опорного напряжения 29, второго делителя 30, устройства измерения напряжения анода 31, первого устройства защиты 32, цепи коррекции 33, усилителя сигнала ошибки 34, первого регулирующего элемента 35, устройства измерения тока анода 36.

Модулятор 8 состоит из четвертого выпрямителя 37, пятого выпрямителя 38, источника питания модулятора 39, второго источника опорного напряжения 40, второй схемы сравнения 41, второго усилителя сигнала ошибки 42, третьего регулирующего элемента 43, четвертого делителя 44, коммутатора 45, первого усилителя 46, инфракрасного излучателя 47, первого волоконно-оптического жгута 48, второго волоконно-оптического жгута 49, первого инфракрасного приемника 50, второго инфракрасного приемника 51, второго усилителя 52, третьего усилителя 53, первого ключевого каскада 54, второго ключевого каскада 55, второго устройства защиты 56, первого фильтра 57, четвертого регулирующего элемента 58, второго фильтра 59, третьего усилителя сигнала ошибки 60, третьего источника опорного напряжения 61, пятого делителя 62.

Устройство контроля 9 состоит из четвертого источника опорного напряжения 63, третьей схемы сравнения 64, счетчика импульсов 65, третьего устройства защиты 66, первого формирователя 67, второго формирователя 68, третьего формирователя 69, пятого источника опорного напряжения 70, четвертой схемы сравнения 71, четвертого устройства защиты 72, дешифратора 73, четвертого усилителя 74, регулируемого усилителя постоянного тока (УПТ) 75, ключевого каскада 76.

Передатчик СВЧ восьмимиллиметрового диапазона волн также содержит волновод подачи входного сигнала W1 77, волноводное соединение тракта входного 1 W2 78 с лампой бегущей волны 2, волноводное соединение W3 79 тракта выходного 3 с лампой бегущей волны 2, волновод W4 для выходного сигнала 80, контакт разъема для подачи входного импульса запуска передатчика 81, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А 82, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В 83, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С 84, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания 85, контакт разъема для контроля высоковольтного напряжения 86, контакт разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания 87, контакт разъема для контроля выходной мощности 88, контакт разьема для подачи первой разовой команды 89, контакт разьема для подачи второй разовой команды 90.

При этом волновод W1 77 соединен с входом первого циркулятора 10, первый выход первого циркулятора 10 соединен с входом первой нагрузки 11, второй выход первого циркулятора 10 соединен с первым входом управляемого аттенюатора 12, выход управляемого аттенюатора 12 соединен с входом волноводного соединения W2 78, второй вход управляемого аттенюатора 12 соединен с выходом ключевого каскада 76, выход волноводного соединения W2 78 соединен с входом 6 лампы бегущей волны 2, выход лампы бегущей волны 2 соединен с входом волноводного соединения W3 79 тракта выходного 3 с лампой бегущей волны 2, выход волноводного соединения W3 79 тракта выходного 3 с лампой бегущей волны 2 соединен с входом второго циркулятора 14, второй выход которого соединен с входом второй нагрузки 13, первый выход второго циркулятора 14 соединен с первым входом ответвителя 16, второй выход ответвителя 16 соединен с входом третьей нагрузки 15, третий выход ответвителя 16 соединен с входом волновода W4 80, первый выход ответвителя 16 соединен с входом детекторной секции 17, выход детекторной секции 17 соединен со вторым входом четвертой схемы сравнения 71, первый вход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с первым выходом устройства блокировки 18, второй вход высоковольтного выпрямителя 4 соединен со вторым выходом устройства блокировки 18, третий вход высоковольтного выпрямителя 4 соединен со вторым входом второго регулирующего элемента, с контактом разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы С 84, четвертый вход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с выходом первого устройства защиты 32, первый выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с первым входом четвертого выпрямителя 37, второй выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с первым входом пятого выпрямителя 38, третий выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с первым входом первого делителя 5, четвертый выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен со вторым входом первого делителя 5, пятый выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с первым входом четвертого регулирующего элемента 58 и входом первого фильтра 57, шестой выход высоковольтного выпрямителя 4 соединен с выходом первого фильтра 57, со вторым входом пятого делителя 62, с выходом второго фильтра 59, со вторым входом второго ключевого каскада 55.

Первый выход первого делителя 5 соединен с коллектором 4 лампы бегущей волны 2, второй выход первого делителя 5 соединен со вторым входом четвертого выпрямителя 37, со вторым входом пятого выпрямителя 38, с первым входом четвертого делителя 44, со вторым входом второго источника опорного напряжения 40, с выходом четвертого регулирующего элемента 58, с входом второго фильтра 59, с первым входом третьего источника опорного напряжения 61, с первым выходом накального трансформатора 28, с катодом 1 лампы бегущей волны 2, третий выход первого делителя 5 соединен с входом цепи коррекции 33, четвертый выход первого делителя 5 соединен со вторым входом второго делителя 30.

Вход первого устройства защиты 32 соединен со вторым выходом первого регулирующего элемента 35, первый выход первого регулирующего элемента 35 соединен с корпусом передатчика, третий выход первого регулирующего элемента 35 соединен с входом устройства измерения тока анода 36, выход устройства измерения тока анода 36 соединен со вторым входом третьей схемы сравнения 64, вход первого регулирующего элемента 35 соединен с выходом усилителя сигнала ошибки 34, первый вход усилителя сигнала ошибки 34 соединен со вторым выходом второго делителя 30, второй вход усилителя сигнала ошибки 34 соединен с выходом цепи коррекции 33, первый вход второго делителя 30 соединен с выходом первого источника опорного напряжения 29, первый выход второго делителя 30 соединен с входом устройства измерения напряжения анода 31, выход устройства измерения напряжения анода 31 соединен с контактом разъема для контроля высоковольтного напряжения 86.

Третий вход устройства блокировки 18 соединен с первым выходом второго формирователя 68, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы А 82 соединен с первым входом трансформатора 19, первым входом устройства блокировки 18, вторым входом третьего выпрямителя 27 и вторым входом накального трансформатора 28, контакт разъема для подачи входного переменного напряжения питания фазы В 83 соединен со вторым входом трансформатора 19 и вторым входом устройства блокировки 18, первый выход трансформатора 19 соединен с входом первого выпрямителя 21, выход первого выпрямителя 21 соединен с первым входом элемента гальванической развязки 25, второй выход трансформатора 19 соединен со входом второго выпрямителя 20, выход второго выпрямителя 20 соединен с первым входом первой схемы сравнения 22 и первым входом усилителя сигнала ошибки 23, выход первого усилителя сигнала ошибки 23 соединен со вторым входом элемента гальванической развязки 25, выход элемента гальванической развязки 25 соединен с первым входом второго регулирующего элемента 26, выход второго регулирующего элемента 26 соединен с первым входом накального трансформатора 28 и первым входом третьего выпрямителя 27, первый выход третьего выпрямителя 27 соединен с первым входом третьего делителя 24, второй выход третьего выпрямителя 27 соединен со вторым входом третьего делителя 24, выход третьего делителя 24 соединен со вторым входом первой схемы сравнения 22, выход первой схемы сравнения 22 соединен со вторым входом первого усилителя сигнала ошибки 23, второй выход накального трансформатора 28 соединен с подогревателем 3 лампы бегущей волны 2.

Контакт разъема входного импульса запуска передатчика 81 соединен с первым входом коммутатора 45, второй вход коммутатора 45 соединен с выходом первого формирователя 67, выход коммутатора 45 соединен с входом первого усилителя 46, выход первого усилителя 46 соединен с входом инфракрасного излучателя 47, первый выход инфракрасного излучателя 47 соединен с входом первого волоконно-оптического жгута 48, второй выход инфракрасного излучателя 47 соединен с входом второго волоконно-оптического жгута 49, выход первого волоконно-оптического жгута 48 соединен с входом первого инфракрасного приемника 50, выход второго волоконно-оптического жгута 49 соединен с входом второго инфракрасного приемника 51, выход первого инфракрасного приемника 50 соединен с входом второго усилителя 52, выход второго инфракрасного приемника 51 соединен с входом третьего усилителя 53, выход второго усилителя 52 соединен с первым входом первого ключевого каскада 54, выход третьего усилителя 53 соединен с первым входом второго ключевого каскада 55, выход первого ключевого каскада 54 соединен с входом второго устройства защиты 56 и выходом второго ключевого каскада 55, выход третьего источника опорного напряжения 61 соединен с первым входом пятого делителя 62, выход пятого делителя 62 соединен со вторым входом третьего усилителя сигнала ошибки 60, выход третьего усилителя сигнала ошибки 60 соединен со вторым входом четвертого регулирующего элемента 58, выход четвертого выпрямителя 37 соединен со вторым входом источника питания модулятора 39 и вторым входом третьего регулирующего элемента 43, выход пятого выпрямителя 38 соединен с первым входом источника питания модулятора 39, со вторым входом первого ключевого каскада 54, со вторым входом четвертого делителя 44 и с выходом третьего регулирующего элемента 43, выход источника питания модулятора 39 соединен с первым входом второго источника опорного напряжения 40, со вторым входом третьего источника опорного напряжения 61, с первым входом третьего усилителя сигнала ошибки 60, выход второго источника опорного напряжения 40 соединен с первым входом второй схемы сравнения 41, выход второй схемы сравнения 41 соединен с входом второго усилителя сигнала ошибки 42, выход второго усилителя сигнала ошибки 42 соединен с первым входом третьего регулирующего элемента 43, выход четвертого делителя 44 соединен со вторым входом второй схемы сравнения 41, выход второго устройства защиты 56 соединен с управляющим электродом 2 лампы бегущей волны 2, анод 5 лампы бегущей волны 2 соединен с корпусом передатчика.

Первый вход третьей схемы сравнения 64 соединен с выходом четвертого источника опорного напряжения 63, первый вход четвертой схемы сравнения 71 соединен с выходом пятого источника опорного напряжения 70, выход третьей схемы сравнения 64 соединен с входом счетчика импульсов 65, с входом третьего устройства защиты 66, с входом первого формирователя 67, выход счетчика импульсов 65 соединен с первым входом второго формирователя 68, выход третьего устройства защиты 66 соединен со вторым входом второго формирователя 68, второй выход второго формирователя 68 соединен с контактом разъема для контроля исправности высоковольтного источника питания 87, выход четвертой схемы сравнения 71 соединен с входом третьего формирователя 69, выход третьего формирователя 69 соединен с контактом разъема для контроля выходной мощности 88, контакт подачи первой разовой команды 89 соединен с первым входом четвертого устройства защиты 72, контакт подачи второй разовой команды 90 соединен со вторым входом четвертого устройства защиты 72, первый выход четвертого устройства защиты 72 соединен с первым входом дешифратора 73, второй выход четвертого устройства защиты 72 соединен со вторым входом дешифратора 73, выход дешифратора 73 соединен с входом четвертого усилителя 74, выход четвертого усилителя 74 соединен с входом регулируемого УПТ 75, выход регулируемого УПТ 75 соединен с входом ключевого каскада 76, контакт разъема для подачи входного постоянного напряжения питания 85 соединен с третьим входом второго формирователя 68.

Передатчик СВЧ восьмимиллиметрового диапазона работает следующим образом. Вертолетные БРЛС имеют большой уровень вибрационных нагрузок, поэтому передатчик должен быть устойчивым к воздействию механических и климатических факторов группы 2У_С ГОСТ РВ 20.39.414.1-97. Данный передатчик обеспечивает усиление СВЧ сигнала в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн с полосой рабочих частот порядка 1,5 ГГц, низким уровнем собственных шумов.

Соизмеримость геометрических размеров элементов и узлов передатчика с длинами волн СВЧ диапазона приводит к существенным изменениям в происходящих физических явлениях и к значительным количественным и качественным изменениям электрических свойств используемых элементов. (Под редакцией А.М.Чернушенко Конструкция СВЧ устройств и экранов, М., Радио и связь, 1983 г., с.4-8).

На сверхвысоких частотах время пролета электронов между электродами становится сравнимым с периодом усиливаемых колебаний. За время пролета переменное напряжение на электродах успевает заметно измениться. Это приводит к ослаблению плотности электронного потока, резкому падению полезной мощности, коэффициента усиления и КПД. На СВЧ очень сильно проявляется влияние индуктивностей выводов, межэлектродных емкостей, потерь в материале электродов. (Федоров Н.Д. Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы. - М., АТОМИЗДАТ, 1979 г., с.5-9; Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М, Высшая школа, 1984 г., с.14-111).

Также с целью применения передатчика на бортовых радиолокационных станциях (БРЛС) для вертолетов возникает требование его миниатюризации. Для обнаружения опасных для полета препятствий по направлению полета вертолета, проводов линий электропередач, требуется высокая разрешающая способность БРЛС, а значит, жесткие требования к параметрам усиливаемых импульсов.

Лампы бегущей волны (ЛБВ) по совокупности важнейших параметров: полосе пропускания рабочих частот, коэффициенту усиления, средней мощности, КПД, высокой стабильности частоты и фазы, низкого уровня шумов, значительного ослабления уровня выходного сигнала в паузе между импульсами, прочности и компактности конструкции, превосходят другие виды усилительных устройств СВЧ. Главным преимуществом лампы бегущей волны является возможность получать усиление в широкой полосе рабочих частот. (Кукарин С.В. Электронные СВЧ приборы. - М., Радио и связь, 1981 г., с 64-100; Кацман Ю.А. Приборы СВЧ - М., Высшая школа, 1983 г., с 196-264; под редакцией Скольника М. Справочник по радиолокации т.3, М., Советское радио, 1979 г., с.7-127).

Поэтому в качестве выходного усилительного каскада передатчика использована малогабаритная, специально разработанная для восьмимиллиметрового диапазона длин волн импульсная лампа бегущей волны типа О с динамическим управлением электронным потоком, низким уровнем шума, со спиральной замедляющей системой для получения широкой полосы рабочих частот, устойчивой к воздействию механических и климатических факторов группы 2У_С ГОСТ РВ 20.39.414.1-97. В данной лампе бегущей волны значительно увеличена жесткость конструкции. Габаритные размеры лампы бегущей волны не более 205×65,5×37 мм, масса не более 660 г, выходная мощность не менее 18 Вт.

Полоса частот, в пределах которой изменения коэффициента усиления не превышают заданных пределов, определяется качеством согласования замедляющей системы на входе и выходе лампы бегущей волны.

Для усиления входного СВЧ сигнала в лампе бегущей волны необходимо, чтобы электронный поток в лампе бегущей волны, созданный электронной пушкой, длительно взаимодействовал с входным электромагнитным полем СВЧ сигнала. Для длительного взаимодействия электронов с электромагнитным полем необходимо соблюдать условие синхронизма:

v_o>v_ф на 5-10%

v_ф - фазовая скорость волны, v_o - начальная скорость электронов.

Это приводит к очень жестким требованиям при эксплуатации импульсных ламп бегущей волны восьмимиллиметрового диапазона длин волн (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М., Высшая школа, 1984 г., с.14-111).

Чтобы обеспечить усиление лампы бегущей волны в восьмимиллиметровом диапазоне длин волн требуется выполнять следующее:

а) порядок включения и выключения;

б) электрические режимы должны строго соответствовать индивидуальным значениям, указанным в паспорте;

в) высокую стабильность питающих напряжений;

г) установку индивидуального значения входной мощности;

д) работать при минимально возможных значениях КСВ.

Несоблюдение вышеуказанных условий приводит к нарушению

условий фокусировки электронного пучка и выходу лампы бегущей волны из строя. (ОСТ 110348-86; Федоров Н.Д. Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы. - М., АТОМИЗДАТ, 1979 г., с.62-78; Минаев М.И. Радиопередающие устройства сверхвысоких частот. - Минск, ВЫШЭЙШАЯ ШКОЛА, 1978 г., с 40-93).

С задающего генератора БРЛС на волновод подачи входного сигнала W1 77 подается высокочастотный фазокодоманипулированный (ФКМ) сигнал частотой восьмимиллиметрового диапазона длин волн (под редакцией Скольника М. Справочник по радиолокации. т.3, М., Советское радио, 1979 г., с.400-442).

С волноводного входа 77 СВЧ сигнал поступает на вход первого циркулятора 10 входного тракта 1. Первый циркулятор 10 с первой нагрузкой 11 защищают задающий генератор БРЛС от обратной волны, отраженной от входа лампы бегущей.волны 2. КСВ входа входного тракта 1-1,25 (Вамберский М.В. Передающие устройства СВЧ. - М., Высшая школа, 1984 г., с.406-430; под редакцией А.М. Чернушенко. Конструкция СВЧ устройств и экранов, М., Радио и связь, 1983 г., с.78-207).

Передатчики, применяемые в БРЛС, должны работать в широком частотном диапазоне с целью устранения взаимных помех при одновременной работе нескольких БРЛС и защите от активных помех на несущей частоте.

Оптимальный уровень входной мощности лампы бегущей волны устанавливается в технических условиях на лампу бегущей волны. Невыполнение указанного требования приводит к перегреву замедляющей системы из-за явления динамической расфокусировки и уменьшения рабочего диапазона частот из-за явления недонасыщения и перенасыщения входным сигналом (ОСТ 110348-86, с.17).

В доплеровских БРЛС предъявляются жесткие требования к уровню шумов на выходе передатчика. Для снижения уровня шумов также входная мощность лампы бегущей волны тоже должна быть оптимальной.

Уменьшение выходной мощности при не оптимальной установке входной мощности ЛБВ связано с тем, что входной сигнал не обеспечивает оптимальной фокусировки электронного потока в сгустки. Происходит слишком быстрое их формирование и при своем дальнейшем движении вдоль замедляющей системы они тормозятся и выпадают из синхронизма. При этом происходит расфокусировка сгустков, искажается форма огибающей СВЧ импульса, возникает па