Радиолокационный передатчик

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество АЛЕВКУРП(72) Авторы Папушой Виталий Иванович Шаляпин Сергей Валентинович Маркевич Виталий Эдмундович Пучило Александр Викентьевич Ивлев Игорь Игоревич Фирсаков Александр Анатольевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество АЛЕВКУРП(57) Радиолокационный передатчик, содержащий два генератора задающих (ГЗ), аттенюатор управляемый (Атт), преобразователь-модулятор (ПМ), вход модуляции которого соединен с выходом формирователя закона модуляции (ФЗМ), первый направленный ответвитель (НО), усилитель высокой частоты (ВЧ), формирователь импульсов модуляции(ФИМ), первый вход которого соединен с первым входом ФЗМ и подключен к выходу импульсов запуска передатчика синхронизатора, а вторые входы ФИМ и ФЗМ объединены,блок высоковольтного питания (ВВП), усилитель мощности, выход которого через второй НО соединен с антенной, а ко второму выходу второго НО подключен вход детекторной секции, отличающийся тем, что количество ГЗ увеличено дои выходы ГЗ соединены с соответствующими входами первого коммутатора ВЧ электронного, к выходу которого 95152013.08.30 подключены последовательно соединенные первый НО, ПМ, второй коммутатор ВЧ электронный,выходов которого соединены с соответствующими входами наборастробируемых фильтров, выходы которых подключены к соответствующим входам третьего коммутатора ВЧ электронного, выход которого через Атт соединен со входом усилителя мощности, а вход стробирования набора стробируемых фильтров подключен к первому выходу ФИМ, блок управления усилителем мощности, первый вход которого соединен со вторым выходом ФИМ, причем вторые входы ФИМ и ФЗМ соединены с тактовым выходом синхронизатора, а цифровые входы управления первого, второго и третьего коммутаторов ВЧ и Атт соединены цифровой шиной с первым выходом цифрового блока управления частотой, второй выход которого соединен со входами включения каждого ГЗ,выход детекторной секции подключен ко второму входу блока управления усилителем мощности, третий вход ФЗМ соединен с пультом управления РЛС цифровой шиной управления параметрами зондирующих сигналов, а вход блока управления частотой соединен с выходом анализатора помех, ко второму выходу первого НО подключен вход усилителя ВЧ, выход которого подключен к гетеродинному входу радиолокационного приемника (РПр), при этом генераторы ГЗ, усилитель ВЧ, ПМ, первый, второй и третий коммутаторы, набор стробируемых фильтров выполнены на ВЧ транзисторах, первый,второй и третий коммутаторы и Атт являются узлами ВЧ с цифровым управлением, ФЗМ является цифровым синтезатором сигналов модуляции на промежуточной частоте, а усилитель мощности выполнен на основе пакетированной лампы бегущей волны в форме единого блока выходного усилителя совместно с блоком управления усилителем мощности и блоком ВВП.(56) 1. Станция СНР-125 М. Техническое описание. Т. 2. Антенный пост УНВ. Кн.3. ПК 2.000.007. - М. Воениздат, 1983. 2. Лапшин В.М. Радиопередающие и радиоприемные устройства РЛС 9 С 35 А Учебное пособие. - Минск МВВИУ, 1994. 3. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Т. 1, 2.М. Высшая школа, 1970. 4. Курс Микоэлектроника для бакалавров. 6.1 микроэлектроника СВЧ. 5..-. 6. Стешенко В.В. Алгоритмы цифровой обработки сигналов реализация на ПЛИС. 7. ОАО НПП Контакт. Продукция. Лампы бегущей волны. 8. Проектирование полосковых устройств СВЧ Учебное пособие. - Ульяновск УГТУ,2001. Заявляемый объект относится к элементам радиолокационных станций (РЛС) и предназначен для использования в составе РЛС точного сопровождения воздушных целей для обеспечения их защищенности от преднамеренных помех. Известны радиолокационные импульсные передатчики с использованием магнетронного генератора, например 1. Такой передатчик содержит подмодулятор - формирователь огибающей радиолокационного зондирующего сигнала, импульсный модулятор блоком высоковольтного питания (ВВП) и магнетрон с устройством автоматической подстройки частоты. Такие передатчики характеризуются рядом недостатков ассортимент формируемых сигналов ограничен простыми радиоимпульсами, что ограничивает возможности РЛС по обнаружению целей на фоне помех невысокая стабильность частоты магнетрона, требующая усложнения передатчика за счет введения устройства автоматической подстройки частоты взаимная некогерентность формируемых зондирующих сигналов, что затрудняет когерентную обработку отраженных сигналов и их эффективное выделение на фоне помех 2 95152013.08.30 невысокая средняя мощность излучения РЛС при высокой пиковой мощности зондирующих импульсов, что определяет низкую скрытность РЛС ограниченные возможности по изменению рабочей частоты передатчика, обусловленные необходимостью механической перестройки колебательной системы магнетрона. Эти недостатки преодолены в передатчике 2 с формированием зондирующего сигнала на промежуточной частоте (ПЧ), преобразованием на высокую частоту (ВЧ) и усилением, который является наиболее близким аналогом заявляемого объекта (прототипом). Передатчик-прототип имеет в составе два аналогичных канала формирования радиолокационного зондирующего сигнала, каждый из которых содержит (фиг. 1) первый и второй генераторы (1.1 и 1.2) задающие (ГЗ), выходы которых подключены к соответствующим входам волноводно-щелевого моста 2, к первому выходу которого подключены последовательно соединенные первый аттенюатор 3 управляемый (АТТ 1), коммутатор 4,преобразователь-модулятор 5 (ПМ), выход которого через первый направленный ответвитель (НО) 6 подключен к сигнальному входу усилителя 7 мощности, ко второму выходу моста 2 подключены последовательно соединенные второй аттенюатор 8 управляемый(АТТ 2), усилитель 9 ВЧ и второй НО 10, выход которого подключен к гетеродинному входу радиолокационного приемника (РПр), ко второму выходу НО 6 подключены последовательно соединенные детекторная секция 11 и первый оптимизатор 12 мощности (ОМ 1),выход которого соединен с входом управления ослаблением АТТ 1 3, ко второму выходу второго НО 10 подключены последовательно соединенные детекторная секция 13 и второй оптимизатор 14 мощности (ОМ 2), выход которого подключен к входу управления ослаблением АТТ 2 8, управляющий вход коммутатора 4 подключен к первому выходу формирователя 15 импульса модуляции (ФИМ), а вход модуляции ПМ 5 соединен с выходом формирователя 16 закона модуляции (ФЗМ), при этом первые входы ФИМ 15 и ФЗМ 16 объединены и соединены с выходом синхронизатора по линии импульса запуска передатчика (ИЗП), а вторые входы ФИМ 15 и ФЗМ 16 объединены и соединены с пультом управления (ПУ) РЛС линией команды выбора вида зондирующего сигнала, выход усилителя 7 мощности через НО 17 соединен с передающей антенной РЛС, а ко второму выходу НО 17 подключены последовательно соединенные детекторная секция 18 и третий ОМ 19(ОМ 3), выход которого соединен с входом управления усилителя 7, высоковольтный вход усилителя 7 подключен к выходу высоковольтного (ВВ) модулятора 20, сигнальный вход которого соединен со вторым выходом ФИМ 15, а вход питания ВВ - модулятора 20 подключен к выходу блока 21 высоковольтного питания (ВВП), входы управления ГЗ 1.1 и 1.2 подключены к соответствующим выходам коммутатора 22, вход которого соединен с ПУ РЛС линией команды выбора частоты. При этом генераторные и усилительные каскады, а также ПМ выполнены с использованием клистронов, все блоки и узлы прототипа выполнены на аналоговой элементной базе, а команды управления передатчиком включает оператор ПУ РЛС. Каждый такой канал прототипа обеспечивает формирование простых или линейночастотномодулированных импульсных зондирующих сигналов на двух несущих частотах 0( 10 или 2 ). Под действием команд управления коммутатора 22 включают ГЗ 1 или Г 32, коГ торый генерирует ВЧ колебание гетеродинной частоты 1 Г или 2 соответственно, кото 0 рые отличаются от несущих частот (соответственно 10 или 2 ) на величину ПЧ ПЧ. Это колебание поступает на соответствующий вход моста 2, где его разделяют на оба выхода моста. Колебание со второго выхода моста 2, усиленное в усилителе 9 через второй НО 10,поступает в радиолокационный приемник (РПр), как гетеродинное. Колебание с первого выхода с коммутаторе 4 модулируют по амплитуде импульсами с первого выхода ФИМ 15, а в ПМ 5 осуществляют модуляцию по частоте с преобразованием на несущую частоту 0 95152013.08.30 Сформированный сигнал поступает на вход усилителя 7 мощности, после чего он через третий НО 17 поступает в антенну РЛС для излучения в эфир. В связи с экстремальным характером динамической характеристики клистронов в прототипе применены цепи обратной связи для автоматической регулировки мощности (АРМ) - через НО 6, 10, 17 часть выходной мощности ответвляется в детекторную секцию 11, 13, 18 соответственно и поступает в ОМ 12, 14, 19, который управляет соответствующим аттенюатором или режимом клистрона, обеспечивая работу соответствующего каскада в режиме максимальной выходной мощности. В усилителе 7 мощности также осуществляют дополнительную амплитудную модуляцию импульсов передатчика с использованием высоковольтного сигнала ВВ - модулятора 20, который формируют под действием импульса со второго выхода ФИМ 15 с использованием высокого напряжения с выхода блока 21 ВВП. Импульсы ФИМ 15 и сигналы ПЧ ФЗМ 16 вырабатывают под действием ИЗП, поступающих от синхронизатора РЛС, и в зависимости от команды вида сигнала, поступающей на вторые входы ФИМ 15 и ФЗМ 20 от ПУ РЛС. Для увеличения количества несущих частот РЛС используют два таких аналогичных канала 2. Передатчик - прототип характеризуется рядом недостатков исполнение на устаревшей аналоговой элементной базе, что ограничивает надежность и срок службы передатчика, обусловливает значительную массу и габариты исполнение усилительных блоков и ПМ на основе клистронов, что вынуждает усложнять передатчик за счет применения обратных связей АРМ ограниченный ассортимент зондирующих сигналов по виду (ЛЧМ или простой) и параметрам малое количество рабочих частот, что обусловлено относительно небольшой полосой пропускания клистронов и вынуждает для расширения рабочего диапазона применять несколько таких радиопередатчиков. Технической задачей, на решение которой направлен заявляемый объект, является устранение указанных недостатков. Радиолокационный передатчик (фиг. 2), содержащий генераторы 1.1 и 1.2 задающие(ГЗ), аттенюатор 3 управляемый (Атт), преобразователь-модулятор 5 (ПМ), вход модуляции которого соединен с выходом формирователя 16 закона модуляции (ФЗМ), направленный ответвитель 6 (НО), усилитель 9 ВЧ, формирователь 15 импульсов модуляции(ФИМ), первый вход которого соединен с первым входом ФЗМ 16 и подключен к выходу ИЗП синхронизатора, а вторые входы ФИМ 15 и ФЗМ 16 объединены, блок 21 высоковольтного питания (ВВП), усилитель 7 мощности, выход которого через НО 17 соединен с антенной, а ко второму выходу НО 17 подключен вход детекторной секции 18, и отличающийся тем, что количество ГЗ увеличено дои выходы ГЗ 1.1-1. соединены с соответствующими входами первого коммутатора 23 ВЧ электронного, к выходу которого подключены последовательно соединенные НО 6, ПМ 5, второй коммутатор 24 ВЧ электронный,выходов которого соединены с соответствующими входами набора 25 стробируемых фильтров, выходы которых подключены к соответствующим входам третьего коммутатора 26 ВЧ электронного, выход которого через Атт 3 соединен со входом усилителя 7 мощности, а вход стробирования набора 25 подключен к первому выходу ФИМ 15,блок 27 управления усилителем 7 мощности, первый вход которого соединен со вторым выходом ФИМ 15, причем вторые входы ФИМ 15 и ФЗМ 16 соединены с тактовым выходом синхронизатора, а цифровые входы управления коммутаторов 23, 24, 26 и Атт 3 соединены цифровой шиной с первым выходом цифрового блока 28 управления частотой,второй выход которого соединен со входами включения ГЗ 1.1-1., выход детекторной секции 18 подключен ко второму входу блока 27 управления, третий вход ФЗМ 16 соединен с ПУ РЛС цифровой шиной управления параметрами зондирующих сигналов, а вход блока 28 соединен с выходом анализатора помех, к второму выходу НО 6 подключен вход усилителя 9 ВЧ, выход которого подключен к гетеродинному входу радиолокационного 4 95152013.08.30 приемника (РПр). При этом генераторы ГЗ 1.1-1., усилитель 9 ВЧ, ПМ 5, коммутаторы 23,24, 26, набор 25 фильтров выполнены на ВЧ транзисторах, коммутаторы 23, 24, 26 и Атт 3 являются узлами ВЧ с цифровым управлением, ФЗМ 16 является цифровым синтезатором сигналов модуляции на ПЧ, а усилитель 7 мощности выполнен на основе пакетированной лампы бегущей волны (ЛБВ) в виде единого блока 29 выходного усилителя совместно с блоком 27 управления и блоком 21 ВВП. По сравнению с прототипом заявляемый объект характеризуется следующими преимуществами лучшие массогабаритные показатели, обусловленные построением на современной элементной базе и с использованием цифровых узлов более высокая надежность, больший срок службы использование каскадов на основе ВЧ транзисторов позволяет исключить цепи обратной связи АРМ и упрощает конструкцию устройства с приращением качества функционирования ассортимент видов зондирующих сигналов заявляемого передатчика значительно расширен благодаря применению цифрового синтезатора для формирования сигнала модуляции на ПЧ значительно расширен рабочий диапазон и количество рабочих частот за счет применения усилителя мощности на ЛБВ, характеризуемой в несколько раз увеличенным диапазоном частот по сравнению с клистроном 3, а также за счет увеличения количества ГЗ также за счет применения дополнительно набора стробируемых фильтров повышено качество формируемых сигналов передатчика вследствие подавления нежелательных частотных составляющих. На фиг. 1 показана блок-схема прототипа, на фиг. 2 представлена блок-схема заявляемого объекта. Радиолокационный передатчик (фиг. 2) содержит генераторы 1.1 и 1.2 задающие (ГЗ),аттенюатор 3 управляемый (Атт), преобразователь-модулятор 5 (ПМ), вход модуляции которого соединен с выходом формирователя 16 закона модуляции (ФЗМ), направленный ответвитель 6 (НО), усилитель 9 ВЧ, формирователь 15 импульсов модуляции (ФИМ),первый вход которого соединен с первым входом ФЗМ 16 и подключен к выходу ИЗП синхронизатора, а вторые входы ФИМ 15 и ФЗМ 16 объединены, блок 21 высоковольтного питания (ВВП), усилитель 7 мощности, выход которого через НО 17 соединен с антенной, а ко второму выходу НО 17 подключен вход детекторной секции 18, и отличается тем, что количество ГЗ увеличено дои выходы ГЗ 1.1-1. соединены с соответствующими входами первого коммутатора 23 ВЧ электронного, к выходу которого подключены последовательно соединенные НО 6, ПМ 5, второй коммутатор 24 ВЧ электронный,выходов которого соединены с соответствующими входами набора 25 стробируемых фильтров, выходы которых подключены к соответствующим входам третьего коммутатора 26 ВЧ электронного, выход которого через Атт 3 соединен со входом усилителя 7 мощности, а вход стробирования набора 25 подключен к первому выходу ФИМ 15, блок 27 управления усилителем 7 мощности, первый вход которого соединен со вторым выходом ФИМ 15, причем вторые входы ФИМ 15 и ФЗМ 16 соединены с тактовым выходом синхронизатора, а цифровые входы управления коммутаторов 23, 24, 26 и Атт 3 соединены цифровой шиной с первым выходом цифрового блока 28 управления частотой, второй выход которого соединен со входами включения ГЗ 1.1 - 1., выход детекторной секции 18 подключен ко второму входу блока 27 управления, третий вход ФЗМ 16 соединен с ПУ РЛС цифровой шиной управления параметрами зондирующих сигналов, а вход блока 28 соединен с выходом анализатора помех, ко второму выходу НО 6 подключен вход усилителя 9 ВЧ, выход которого подключен к гетеродинному входу радиолокационного приемника (РПр). При этом генераторы ГЗ 1.1-1., усилитель 9 ВЧ, ПМ 5, коммутаторы 23, 24,26, набор 25 фильтров выполнены на ВЧ транзисторах, коммутаторы 23, 24, 26 и Атт 3 5 95152013.08.30 являются узлами ВЧ с цифровым управлением, ФЗМ 16 является цифровым синтезатором сигналов модуляции на ПЧ, а усилитель 7 мощности выполнен на основе пакетированной лампы бегущей волны (ЛБВ) в форме единого блока 29 выходного усилителя совместно с блоком 27 управления и блоком 21 ВВП. Заявляемый передатчик работает следующим образом. Блок 28 принимает от анализатора помех данные об интенсивности помех в рабочем диапазоне РЛС, выбирает значение рабочей частоты 0 , на которой интенсивность помех минимальна и выдает сигнал включения на ГЗ, формирующий гетеродинное ВЧ колебание соответствующей частоты Г , отличающееся от 0 на величину ПЧ ПЧ, а также выдает код выбранной частоты на коммутаторы 23, 24, 26 и Атт 3. Коммутатор 23 подключает на выход колебание соответствующего ГЗ 1., которое через второй выход НО 6 поступает в ВЧ усилитель 9 и, после усиления, поступает в РПр в качестве гетеродинного. С первого выхода НО 6 колебание Г поступает в ПМ 5, где его преобразуют по частоте на несущую 0 и модулируют колебанием ПЧ с выхода ФЗМ 16. Второй коммутатор 27 осуществляет подключение этого колебания к соответствующему стробируемому фильтру набора 25, в котором выполняют формирование по длительности зондирующего сигнала передатчика путем стробирования действующего колебания импульсом с первого выхода ФИМ 15, а также его фильтрацию на соответствующей частоте 0 . Третий коммутатор 26 подключает выход соответствующего стробируемого фильтра к аттенюатору 3 с цифровым управлением, в котором в сигнал вносят ослабление, обеспечивая равенство амплитуд сигналов на различных рабочих частотах передатчика. Выходной сигнал Атт 3 усиливают в выходном усилителе 29 на основе пакетированной ЛБВ, после чего он через НО 17 поступает в антенну РЛС, а часть его мощности со второго выхода НО 17 детектируют в секции 18 и используют в блоке 27 управления для контроля работы выходного усилителя. Формирование модулирующего колебания ПЧ осуществляет цифровой ФЗМ 16 по ИЗП от синхронизатора в соответствии с кодом параметров сигнала, поступающим от ПУ РЛС в цифровом виде. Цифровое формирование модулирующего колебания в ФЗМ 16 и импульсов модуляции в ФИМ 15 осуществляют с использованием тактовых импульсов от синхронизатора поступающим на их вторые входы. Таким образом, заявляемый объект обладает новизной и характеризуется положительным эффектом. Все каскады, блоки и узлы заявляемого передатчика реализуются с использованием известных комплектующих элементов или по известным правилам усилительные и генераторные каскады - на основе ВЧ транзисторов (например, компании) по известным правилам 4 коммутаторы ВЧ - на основе известных микросхем (например, компании 5) формирователи и блоки управления - на основе универсальных цифровых плат на базе ПЛИС 6 импульсные пакетированные ЛБВ - известны и выпускаются, например УВИ-37 А производства НПП Контакт 7 все ВЧ узлы выполняются на основе микрополосковых плат 8. Таким образом, заявляемый объект удовлетворяет критериям промышленной применимости. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7