Усилитель импульсной мощности свч - сигнала беспилотного летательного аппарата
Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к усилителям мощности сверхвысокочастотного (СВЧ) сигнала и может быть использована в радиосвязи, радиолокации и других областях техники, например для обеспечения функционирования беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Сущность полезной модели заключается в том, что в усилителе импульсной мощности СВЧ-сигнала БПЛА, содержащим источник питания (ИП), управляющий контроллер (УК), формирователь управляющих сигналов (ФУС), предварительные каскады усиления СВЧ-мощности (ПКУ), блок усиления СВЧ-мощности (БУ), датчик температуры (ДТ), детектор контроля (ДК) входной СВЧ-мощности и ДК выходной СВЧ-мощности, в состав введены первый, второй и третий сумматоры мощности СВЧ-сигнала (СМ), направленный делитель мощности СВЧ-сигнала (НД) и второй, третий и четвертый БУ, подключенные параллельно первому БУ, при этом после включения ИП, УК выдает набор управляющих сигналов на первый вход ФУС, который осуществляет управление ПКУ и СМ, ДТ осуществляет контроль температуры и выдает сигнал на второй вход ФУС, входной СВЧ-сигнал поступает на вход первого ПКУ, где производится предварительное усиление его мощности, контроль мощности входного СВЧ-сигнала осуществляет ДК мощности входного СВЧ-сигнала, предварительно усиленный СВЧ-сигнал с выхода первого ПКУ поступает на вход второго ПКУ, где производится его дальнейшее предварительное усиление, с выхода второго ПКУ СВЧ-сигнал поступает на вход НД, где производится его разветвление, с выходов НД части разветвленного СВЧ-сигнала поступают на входы первого, второго, третьего и четвертого БУ, где производится окончательное усиление их мощностей, с выходов первого и второго БУ части СВЧ-сигнала поступают на вход первого СМ, а с выходов третьего и четвертого БУ - на вход второго СМ, где производится их предварительное суммирование по мощности, далее части СВЧ-сигналов с выходов первого и второго СМ поступают на вход третьего СМ, где производится их окончательное суммирование по мощности, уровень мощности выходного СВЧ-сигнала контролируется соответственно ДК мощности выходного СВЧ-сигнала, затем СВЧ-сигнал необходимого уровня мощности поступает к потребителям, причем в случае несоответствия уровней мощностей входного или выходного СВЧ-сигналов, сигналы обратной связи от соответствующих ДК поступают на входы УК и ФУС для приведения параметров мощности СВЧ-сигналов до необходимого уровня. Технический результат от использования полезной модели заключается в повышение уровня мощности СВЧ-сигнала для увеличения дальности работы радара БПЛА.
Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к усилителям мощности сверхвысокочастотного (СВЧ) сигнала и может быть использована в радиосвязи, радиолокации и других областях техники, например для обеспечения функционирования беспилотного летательного аппарата (БПЛА).
За прототип принят твердотельный усилитель импульсной сверхвысокочастотной мощности усилитель по патенту РФ 
129319, МПК8 H03F 3/00, 2013 г., опубл.20.06.2013 г., Бюл. 17.
Усилитель - прототип содержит источник питания (ИП), управляющий контроллер (УК), формирователь управляющих сигналов (ФУС), предварительные каскады усиления мощности (ПКУ), блок усиления мощности (БУ), датчик температуры (ДТ), детектор контроля (ДК) мощности входного и ДК мощности выходного СВЧ-сигналов.
Недостатком усилителя - прототипа является невозможность получения большого коэффициента повышения уровня СВЧ-мощности, необходимой для увеличения дальности работы радара БПЛА, из-за отсутствия достаточно мощных блоков усиления СВЧ-мощности и сумматоров мощностей.
Решаемой задачей является повышение уровня мощности СВЧ-сигнала путем разветвления (деления) предварительно усиленного СВЧ-сигнала между первым БУ и дополнительно введенными вторым, третьим и четвертым БУ, подключенными параллельно первому БУ, предварительного сложения (суммирования) усиленных мощностей СВЧ-сигналов в этих БУ посредством первого и второго СМ и окончательного сложения, предварительно суммированных мощностей в третьем СМ с последующей выдачей потребителям СВЧ-сигналов необходимого уровня мощности.
Сущность полезной модели заключается в том, что в усилителе импульсной мощности СВЧ-сигнала БПЛА, содержащим источник питания (ИП), управляющий контроллер (УК), формирователь управляющих сигналов (ФУС), предварительные каскады усиления СВЧ-мощности (ПКУ), блок усиления СВЧ-мощности (БУ), датчик температуры (ДТ), детектор контроля (ДК) входной СВЧ-мощности и ДК выходной СВЧ-мощности, в состав введены первый, второй и третий сумматоры мощности СВЧ-сигнала (СМ), направленный делитель мощности СВЧ-сигнала (НД) и второй, третий и четвертый БУ, подключенные параллельно первому БУ, при этом после включения ИП, УК выдает набор управляющих сигналов на первый вход ФУС, который осуществляет управление ПКУ и СМ, ДТ осуществляет контроль температуры и выдает сигнал на второй вход ФУС, входной СВЧ-сигнал поступает на вход первого ПКУ, где производится предварительное усиление его мощности, контроль мощности входного СВЧ-сигнала осуществляет ДК мощности входного СВЧ-сигнала, предварительно усиленный СВЧ-сигнал с выхода первого ПКУ поступает на вход второго ПКУ, где производится его дальнейшее предварительное усиление, с выхода второго ПКУ СВЧ-сигнал поступает на вход НД, где производится его разветвление, с выходов НД части разветвленного СВЧ-сигнала поступают на входы первого, второго, третьего и четвертого БУ, где производится окончательное усиление их мощностей, с выходов первого и второго БУ части СВЧ-сигнала поступают на вход первого СМ, а с выходов третьего и четвертого БУ - на вход второго СМ, где производится их предварительное суммирование по мощности, далее части СВЧ-сигналов с выходов первого и второго СМ поступают на вход третьего СМ, где производится их окончательное суммирование по мощности, уровень мощности выходного СВЧ-сигнала контролируется соответственно ДК мощности выходного СВЧ-сигнала, затем СВЧ-сигнал необходимого уровня мощности поступает к потребителям, причем в случае несоответствия уровней мощностей входного или выходного СВЧ-сигналов, сигналы обратной связи от соответствующих ДК поступают на входы УК и ФУС для приведения параметров мощности СВЧ-сигналов до необходимого уровня.
Сущность полезной модели поясняется структурной схемой, где:
1 - источник питания (ИП),
2 - управляющий контроллер (УК),
3 - формирователь управляющих сигналов (ФУС),
4 - первый предварительный каскад усиления СВЧ-сигнала (ПКУ),
5 - второй предварительный каскад усиления СВЧ-сигнала (ПКУ),
6 - направленный делитель мощности СВЧ-сигнала (НД),
7 - первый блок усиления мощности СВЧ-сигнала (БУ),
8 - второй блок усиления мощности СВЧ-сигнала (БУ),
9 - третий блок усиления мощности СВЧ-сигнала (БУ),
10 - четвертый блок усиления мощности СВЧ-сигнала (БУ),
11 - первый сумматор мощности СВЧ-сигнала (СМ),
12 - второй сумматор мощности СВЧ-сигнала (СМ),
13 - третий сумматор мощности СВЧ-сигнала (СМ),
14 - датчик температуры (ДТ),
15 - детектор контроля (ДК) мощности выходного СВЧ-сигнала,
16 - детектор контроля (ДК) мощности входного СВЧ- сигнала.
Заявляемый усилитель работает следующим образом.
После включения ИП 1, УК 2 выдает набор управляющих сигналов на первый вход ФУС 3, который осуществляет управление ПКУ 4, 5 и СМ 11, 12, 13, ДТ 14 осуществляет контроль температуры и выдает сигнал на второй вход ФУС 3, входной СВЧ-сигнал поступает на вход первого ПКУ 4, где производится предварительное усиление его мощности, контроль мощности входного СВЧ-сигнала осуществляет ДК мощности входного СВЧ-сигнала 16, предварительно усиленный СВЧ-сигнал с выхода первого ПКУ 4 поступает на вход второго ПКУ 5, где производится его дальнейшее предварительное усиление, с выхода второго ПКУ 5 СВЧ-сигнал поступает на вход НД 6, где производится его разветвление, с выходов НД 6 части разветвленного СВЧ-сигнала поступают на входы первого БУ 7, второго БУ 8, третьего БУ 9 и четвертого БУ 10, где производится окончательное усиление их мощностей, с выходов первого БУ 7 и второго БУ 8 части СВЧ-сигнала поступают на вход первого СМ 11, а с выходов третьего БУ 9 и четвертого БУ 10 - на вход второго СМ 12, где производится их предварительное суммирование по мощности, далее части СВЧ-сигналов с выходов первого СМ 11 и второго СМ 12 поступают на вход третьего СМ 13, где производится их окончательное суммирование по мощности, уровень мощности выходного СВЧ-сигнала контролируется соответственно ДК мощности выходного СВЧ-сигнала 15, затем СВЧ-сигнал необходимого уровня мощности поступает к потребителям, причем в случае несоответствия уровней мощностей входного или выходного СВЧ-сигналов, сигналы обратной связи от соответствующих ДК 15 и 16 поступают на входы УК 2 и ФУС 3 для приведения параметров мощности СВЧ-сигналов до необходимого уровня.
Для конкретной реализации заявляемого усилителя могут быть использованы известные радиоэлектронные элементы, например:
- ИП 1 может быть выполнен на низковольтном импульсном преобразователе и служить для электропитания цепей и элементов усилителя, при этом напряжение питания не превышает 40 В;
- УК 2 может быть выполнен на базе микросхемы C8051F120 фирмы «Silicon Lab» и служить для управления режимами работы усилителя, а также для контроля и диагностики его работы;
- ФУС 3 может быть выполнен на базе микросхем L22680 MR и L7321 MF фирмы «National»;
- ПКУ 4 и 5 могут быть выполнены на базе микросхем HMC44LC3, HMC6331X4 и XP1006FA фирмы «Hittite»;
- НД 6 может быть выполнен на микрополосковых линиях;
- БУ 7, 8, 9 и 10 могут быть выполнены на базе микросхемы TGI8596-50 фирмы «Toshiba»;
- СМ 11, 12 и 13 могут быть выполнены на микрополосковых линиях;
- ДТ 14 может быть выполнен на базе микросхемы DS16248 фирмы «Dallas»;
- ДК входной и выходной СВЧ-мощности 15 и 16 могут быть выполнены на диодах CAT62-02W фирмы «Infineon»;
Технический результат от использования полезной модели заключается в повышение уровня СВЧ-мощности.
Указанный технический результат достигается совокупностью отличительных признаков, а именно введением первого, второго и третьего сумматоров мощности СВЧ-сигнала (СМ), направленного делителя мощности СВЧ-сигнала (НД) и второго, третьего и четвертого блоков усиления мощности СВЧ-сигнала (БУ), подключенных параллельно первому БУ.
Представленные описание и чертежи заявляемого усилителя позволяют, используя известные в приборостроении материалы, технологии и покупные радиоэлектронные изделия, изготовить его промышленным способом и использовать в радиосвязи, радиолокации и других областях техники, например для обеспечения функционирования БПЛА.
Усилитель импульсной мощности СВЧ-сигнала беспилотного летательного аппарата, содержащий источник питания (ИП), управляющий контроллер (УК), формирователь управляющих сигналов (ФУС), предварительные каскады усиления мощности СВЧ-сигнала (ПКУ), блок усиления мощности СВЧ-сигнала (БУ), датчик температуры (ДТ), детектор контроля (ДК) мощности входного СВЧ-сигнала и ДК мощности выходного СВЧ-сигнала, отличающийся тем, что в состав введены первый, второй и третий сумматоры мощности СВЧ-сигнала (СМ), направленный делитель мощности СВЧ-сигнала (НД) и второй, третий и четвертый БУ, подключенные параллельно первому БУ, при этом после включения ИП, УК выдает набор управляющих сигналов на первый вход ФУС, который осуществляет управление ПКУ и СМ, ДТ осуществляет контроль температуры и выдает сигнал на второй вход ФУС, входной СВЧ-сигнал поступает на вход первого ПКУ, где производится предварительное усиление его мощности, контроль мощности входного СВЧ-сигнала осуществляет ДК мощности входного СВЧ-сигнала, предварительно усиленный СВЧ-сигнал с выхода первого ПКУ поступает на вход второго ПКУ, где производится его дальнейшее предварительное усиление, с выхода
второго ПКУ СВЧ-сигнал поступает на вход НД, где производится его разветвление, с выходов НД части разветвленного СВЧ-сигнала поступают на входы первого, второго, третьего и четвертого БУ, где производится окончательное усиление их мощностей, с выходов первого и второго БУ части СВЧ-сигнала поступают на вход первого СМ, а с выходов третьего и четвертого БУ - на вход второго СМ, где производится их предварительное суммирование по мощности, далее части СВЧ-сигналов с выходов первого и второго СМ поступают на вход третьего СМ, где производится их окончательное суммирование по мощности, уровень мощности выходного СВЧ-сигнала контролируется соответственно ДК мощности выходного СВЧ-сигнала, затем СВЧ-сигнал необходимого уровня мощности поступает к потребителям, причем в случае несоответствия уровней мощностей входного или выходного СВЧ-сигналов, сигналы обратной связи от соответствующих ДК поступают на входы УК и ФУС для приведения параметров мощности СВЧ-сигналов до необходимого уровня.
