Пристрій для імпульсної модуляції нвч-підсилювачів

Устройство относится к импульсной технике и может найти применение в передающих устройствах СВЧ-радиолокационных систем. В качестве прототипа принят известный импульсный модулятор СВЧ-генератора [2], содержащий источник питания, модулятор, выполненный в виде зарядного резистора, накопительного конденсатора и коммутирующего прибора, причем положительный полюс источника питания через зарядный резистор соединен с первым выводом накопительного конденсатора, а анод коммутирующего прибора подключен к точке соединения первого вывода зарядного резистора с первым выводом накопительного конденсатора, нагрузку, подмодулятор, соединенный с управляющим электродом коммутирующего прибора, генератор пусковых импульсов, блок задержки и корректирующий блок, состоящий из индуктивного элемента, дополнительного конденсатора, параллельно которому подключены разрядная цепь, содержащая второй коммутирующий прибор, последовательно соединенный с индуктивным элементом, и зарядная цепь, содержащая последовательно соединенные диод, дроссель и источник питания, при этом первый вывод дополнительного конденсатора подключен к точке соединения катода коммутирующего прибора модулятора с выводами диода и индуктивного элемента, а второй вывод дополнительного конденсатора подключен к точке соединения первых выводов второго коммутирующего прибора и нагрузки с отрицательными полюсами источников питания, причем второй вывод нагрузки соединен с вторым выводом накопительного конденсатора, а генератор пусковых импульсов соединен с управляющим электродом второго коммутирующего прибора и через блок задержки с подмодулятором. Недостатком этого устройства является ограниченность частот повторения и длительностей импульсов при формировании мощных СВЧ-радиоимпульсов. Задачей изобретения является создание такого устройства для импульсной модуляции СВЧ-усилителя, в котором за счет расширения диапазона длительностей формируемых радиоимпульсов и частот их повторения улучшаются динамические характеристики передающего устройства при одновременном улучшении его энергетических параметров и надежности. Поставленная задача решается тем, что в устройство для импульсной модуляции СВЧусилителей, содержащее генератор пусковых импульсов, подмодулятор, модулятор, источник питания и нагрузку, согласно изобретению, введены генератор побочной частоты, полосовой фильтр, переключатель каналов и возбудитель, а нагрузка выполнена в виде СВЧ-усилителя, причем первый вход переключателя каналов соединен с выходом возбудителя, второй вход-с выходом. генератора побочной частоты, управляющий вход - с первым выходом генератора пусковых импульсов, а выход соединен с входом СВЧ-усилителя - выход которого соединен с входом полосового фильтра, выход которого является выходом устройства, второй выход генератора пусковых импульсов соединен через подмодулятор с управляющим входом модулятора, первый вход которого подключен к точке соединения входа СВЧусилителя с отрицательным полюсом источника питания, положительный полюс которого подключен ко второму входу модулятора, выход которого соединен с входом управления СВЧусилителя. На фиг.1 изображена блок-схема устройства для импульсной модуляции СВЧ-усилителя; на фиг.2 представлены временные диаграммы работы устройства; на фи г.3 - амплитудночастотная характеристика СВЧ-усилителя и взаимное расположение частот сигналов, используемых при работе устройства. Устройство для импульсной модуляции СВЧусилителей содержит генератор пусковых импульсов 1, подмодулятор 2, модулятор 3, источник питания 4 и нагрузку в виде СВЧусилителя 5, возбудитель 6, генератор побочной частоты 7, переключатель каналов 8 и полосовой фильтр 9, причем первый вход переключателя каналов 8 соединен с выходом возбудителя 6, второй вход - с выходом генератора побочной частоты 7, а управляющий вход - с первым выходом генератора пусковых импульсов 1, а выход соединен с входом СВЧ-усилителя 5, выход которого соединен с входом полосового фильтра 9, выход которого является выходом устройства, второй вход генератора пусковых импульсов 1 соединен через подмодулятор 2 с управляющим входом модулятора 3, первый вход которого подключен к точке соединения входа СВЧусилителя 5 с отрицательным полюсом источника питания 4, положительный полюс которого подключен ко второму входу модулятора, выход которого соединен со входом управления СВЧусилителя. Устройство для импульсной модуляции СВЧусилителей работает следующим образом. СВЧ-сигналы от возбудителя 6 и генератора побочной частоты 7, работающих в непрерывном режиме, подаются на входы переключателя каналов 8. Импульсы с первого выхода генератора пусковых импульсов 1 поступают на вход подмодулятора 2, а импульсы с второго выхода на вход управления переключателя каналов 8. Формирование радиоимпульсов в устройстве осуществляется с помощью модулятора 3 и переключателя каналов 8 пачками, причем длительность Tп и количество пачек формируется с помощью модулятора 3, а длительности Tп и частота повторения радиоимпульсов в пачке - с помощью переключателя каналов 8 в следующем порядке, По сигналу генератора пусковых импульсов 1 подмодулятор 2 формирует импульс, равный длительности пачки Tп, который подается на вход модулятора 3. Импульсный сигнал с выхода модулятора 3 поступает на вход управления током СВЧ-усилителя 5 (первый анод, сетку или коллектор в зависимости от используемого типа СВЧ-усилителя) и приводит его в режим усиления входного сигнала. Одновременно по сигналу генератора пусковых импульсов 1 переключатель каналов 8 устанавливается в первое положение и с его выхода на вход СВЧ-усилителя 5 подается сигнал возбудителя 6. С выхода СВЧ-усилителя 5 усиленный радиоимпульс рабочей частоты длительностью tрн через полосовой фильтр 9 поступает на выход устройства. По истечении радиоимпульса рабочей частоты по сигналу генератора пусковых импульсов 1 переключатель каналов 8 переводится во второе положение, при котором с выхода переключателя каналов 8 на вход СВЧ-усилителя 5 поступает сигнал от генератора побочной частоты 7. Поскольку частота этого сигнала лежит вне полосы рабочих частот СВЧ-усилителя 5, то радиоимпульсы побочной частоты поступают на выход практически без усиления и отфильтровываются Полосовым фильтром 9. Следующий радиоимпульс рабочей частоты формируется по сигналу генератора пусковых импульсов 1, поступающему на вход управления переключателя каналов 8 и устанавливающему его в положение, когда на вход СВЧ-усипителя снова подается сигнал от возбудителя 6. По окончании длительности пачки Tп напряжения на первом выходе генератора пусковых импульсов 1 и выходе подмодулятора 2 становится равными нулю и модулятор 3 переводит СВЧ-усилитель в режим, при. котором ток катода и высокочастотный сигнал на выходе отсутствуют. Формирование следующей пачки радиоимпульсов происходит в той же последовательности. Таким образом на вход СВЧ-усилителя поступают группы чередующи хся СВЧ-радиоимпульсов рабочей и побочной частоты. Подача побочного сигнала в паузах между рабочими радиоимпульсами позволяет снизить уровень шумов примерно на 40дБ/Гц. При работе с входным сигналом на побочной частоте, превышающей верхнюю точку рабочего диапазона ЛБВ на 800мГц, уровень шума в рабочей полосе не превышает 140дБ/Гц. Уровень побочной частоты на выходе фильтра 9 составляет 80дБ. Устройство позволяет значительно расширить динамический диапазон длительностей формируемых радиоимпульсов и частот их повторения, которые ограничиваются лишь скоростью срабатывания переключателя каналов. Скорость переключения современных p-i-n диодов составляет единицы-десятки наносекунд. Поэтому минимальная длительность импульсов, вычисленная как сумма длительностей переднего и заднего фронтов, взятых по уровню 0,5, а также минимальный период следования радиоимпульсов могут быть уменьшены до значений 10 - 20нс. Кроме того, при использовании в устройстве СВЧ-усилителя с анодной модуляцией обеспечивается значительное улучшение энергетических параметров. Например, при частотах, повторения радиоимпульсов в пачке 300кГц, пачек радиоимпульсов 10кГц, напряжения коллектора 20кВ и токе 200мА, емкости 150пФ энергетические затраты на перезаряд паразитных емкостей достигают 1,5кВт. При использовании устройства паразитная емкость заряжается и разряжается лишь в начале и конце пачки. С учетом потерь на усиление побочного сигнала, которые составляют 0,33кВт, энергетические потери снижаются более, чем на 1кВт. При использовании СВЧ-усилителя с сеточной модуляцией за счет протекания тока в паузах между радиоимпульсами уменьшается время нахождения СВЧ-усилителя в бестоковом состоянии под высоким напряжением и значительно уменьшается количество пробоев, что увеличивает срок службы СВЧ-усилителя и надежность устройства в целом.