Устройство для усиления сверхширокополосного сигнала

Авторы патента:

Сарычев Валентин Александрович (RU)

Хомяков Игорь Михайлович (RU)

Анцев Иван Георгиевич (RU)

Анцев Георгий Владимирович (RU)

Головачев Михаил Владимирович (RU)

Кочетов Александр Викторович (RU)

Панфилов Павел Сергеевич (RU)

Миронов Олег Сергеевич (RU)

H03F3/189 - усилители высокой частоты, например радиочастотные усилители

Владельцы патента RU 2497270:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" (RU)

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к сверхширокополосным устройствам. Техническим результатом является усиление сверхширокополосных сигналов при использовании стандартных методов узкополосной радиотехники. Устройство для усиления сверхширокополосного сигнала, содержащее первый и второй смесители, два гетеродина и полосовой фильтр, выполненный в виде фильтра разностной или суммарной частоты, а также оно снабжено высокочастотным усилителем, расположенным между полосовым фильтром и вторым смесителем, фильтром нижних частот, подключенным к выходу второго смесителя, а также опорным генератором, выходы которого подключены к входам гетеродинов. 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к сверхширокополосным устройствам, и может найти применение в системах радиосвязи, радиолокации и радиоэлектронной борьбы.

Известна радиолокационная станция, содержащая высокочастотный усилитель (Патент РФ №2096801 от 20.11.1997).

Известен супергетеродинный приемник, содержащий смеситель, к одному из входов которого подсоединен гетеродин, на выход которого подключен полосовой фильтр (Радиоприемные устройства. Под ред. А.Г. Зюко. - М.: Связь, 1975, с.8, рис.1.2). Основным недостатком устройства является невозможность работы со сверхширокополосными сигналами.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является сверхвысокочастотное приемопередающее устройство, содержащее последовательно соединенные первый смеситель, полосовой фильтр, выполненный в виде фильтра разностной или суммарной частоты, и второй смеситель, а также два гетеродина (Патент РФ №2133078, от 10.07.1999). Однако данное изобретение не предназначено для усиления сигналов, не имеет возможности работы со сверхширокополосными сигналами, а его основной целью является фильтрация паразитных сигналов при работе с СВЧ-сигналами.

Технический результат, который будет получен при осуществлении изобретения, заключается в возможности усиления сверхширокополосных сигналов при использовании стандартным методов узкополосной радиотехники.

Для достижения данного технического результата устройство для усиления сверхширокополосного сигнала, содержащее первый и второй смесители, два гетеродина и полосовой фильтр, выполненный в виде фильтра разностной или суммарной частоты, снабжено высокочастотным усилителем, расположенным между полосовым фильтром и вторым смесителем, фильтром нижних частот, подключенным к выходу второго смесителя, а также опорным генератором, выходы которого подключены к входам гетеродинов.

Введение в устройство для усиления сверхширокополосного сигнала высокочастотного усилителя и фильтра нижних частот позволяет получить новое свойство, заключающееся в усилении входного сигнала на высокой частоте и возможности дальнейшего переноса центральной частоты спектра сигнала на нулевую частоту, а введение опорного генератора обеспечивает синхронизацию гетеродинов и упрощает схему устройства в целом.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для усиления сверхширокополосного сигнала.

Устройство для усиления сверхширокополосного сигнала содержит первый смеситель 1 (С1), первый вход которого является входом устройства. Второй вход смесителя 1 соединен с выходом маломощного генератора высокой частоты - гетеродина 2 (Г2). Выход смесителя 1 соединен со входом полосового фильтра 3 (ПФ 3), последовательно соединенного с высокочастотным усилителем 4 (У4), работающим в полосе частот фильтра 3. Выход усилителя 4 подсоединен к первому входу второго смесителя 5 (С5), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 6 (Г6). Выход второго смесителя 5 соединен с входом фильтра нижних частот 7 (ФН7), выход которого является выходом устройства. Выход опорного генератора 8 подсоединен к входам гетеродинов 2 и 6.

Устройство для усиления сверхширокополосного сигнала работает следующим образом.

Сверхширокополосный сигнал поступает на вход смесителя 1. На второй вход смесителя 1 подается сигнал с маломощного генератора высокой частоты - гетеродина 2. На выходе смесителя 1 образуются сигналы с частотами, равными сумме и разности частот гетеродина 2 и входного сигнала. При помощи полосового фильтра 3 выделяется сигнал разностной либо суммарной частоты, который поступает на высокочастотный усилитель 4, работающий в полосе частот фильтра. При переносе спектра сигнала в область высоких частот сигнал становится узкополосным и удовлетворяет всем законам физики узкополосных сигналов, поскольку производит усиление на высокой частоте. Усиленный сигнал поступает на вход смесителя 5, на второй вход которого подается сигнал с гетеродина 6. Частота сигнала гетеродина 6 определяется как разница или сумма (в зависимости от того, разностная или суммарная частота была выделена полосовым фильтром) частоты гетеродина 2 и центральной частоты спектра сверхширокополосного сигнала. В результате на выходе смесителя 5 образуются сигналы с частотами, равными сумме и разности частот гетеродина 6 и сигнала с выхода усилителя 4. Сигналы с выхода смесителя 5 поступают на вход фильтра нижних частот 7, который оставит в сигнале лишь разностную частоту. При этом центральная частота спектра сигнала на выходе фильтра 7 равна нулю, а сам сигнал является вновь сверхширокополосным. Перенос частоты вниз происходит на частоту большую, нежели перенос вверх, так как данное преобразование не дает возможности прохождения через устройство и усиления в нем постоянной паразитной составляющей, а также уменьшает частоту дискретизации. Опорный генератор 8 является задающим и служит для синхронизации гетеродинов 2 и 6.

Процесс преобразования частоты в устройстве усиления схематически показан на фиг.2.

Источники информации

1. Патент РФ №2096801 от 20.11.1997.

2. Радиоприемные устройства. Под ред. А.Г. Зюко. - М.: Связь, 1975, стр.8, рис.1.2

3. Патент РФ №2133078, от 10.07.1999 - прототип.

Устройство для усиления сверхширокополосного сигнала, содержащее первый и второй смесители, два гетеродина и полосовой фильтр, выполненный в виде фильтра разностной или суммарной частоты, отличающееся тем, что снабжено высокочастотным усилителем, расположенным между полосовым фильтром и вторым смесителем, фильтром нижних частот, подключенным к выходу второго смесителя, а также опорным генератором, выходы которого подключены к входам гетеродинов.

Изобретение относится к комбинированному усилителю (3, 4, 120), радиостанции (100), включающей в себя такой комбинированный усилитель, и к способу повышения кпд такого комбинированного усилителя в частности.

Каскодный усилитель // 2428786

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, широкополосных и избирательных усилителях ВЧ и СВЧ диапазонов).

Высокочастотный широкополосный усилитель на моп-транзисторах // 2426220

Изобретение относится к области радиотехники и связи для построения входного каскада радиоприемных устройств радиочастотного диапазона. .

Дифференциальный усилитель // 2421888

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, ВЧ и СВЧ-усилителях переменного тока и т.п.).

Двухкаскадный вч-усилитель // 2421882

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, широкополосных, ВЧ- и СВЧ-усилителях, фильтрах).

Дифференциальный усилитель // 2421881

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, широкополосных усилителях ВЧ и СВЧ диапазонов).

Широкополосный усилитель // 2421880

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, широкополосных, избирательных, ВЧ- и СВЧ-усилителях).

Усилитель свч // 2394363

Изобретение относится к электронной технике СВЧ. .

Устройство суммирования мощности свч (варианты) // 2382481

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в радиопередающих устройствах радиотехнических систем дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн.

Регулирующая схема // 2374754

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для регулировки амплитуды радиочастотного сигнала. .

Избирательный усилитель свч диапазона // 2519006

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах СВЧ-фильтрации радиосигналов систем сотовой связи, спутникового телевидения, радиолокации. Технический результат заключается в повышении добротности резонансной амплитудно-частотной характеристики и коэффициента усиления по напряжению на частоте квазирезонанса f0. Избирательный усилитель СВЧ-диапазона содержит выходной транзистор (1), база которого связана с источником вспомогательного напряжения (2), а коллектор через первый (3) резистор соединен с первой (4) шиной источника питания, преобразователь «напряжение-ток» (5), согласованный со второй (6) шиной источника питания, выход которого (7) соединен с эмиттером выходного транзистора (1), источник входного напряжения (8), подключенный ко входу преобразователя «напряжение-ток» (5), первый (9) и второй (10) корректирующие конденсаторы. Коллектор первого (1) выходного транзистора связан по переменному току с первой (4) шиной источника питания через последовательно соединенные первый (9) и второй (10) корректирующие конденсаторы, общий узел которых связан с выходом устройства (11) и соединен с выходом (7) преобразователя «напряжение-ток» (5). 2 з.п. ф-лы, 15 ил.

Двунаправленный свч усилитель // 2589376

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве двунаправленного СВЧ усилителя. Технический результат - обеспечение усиления сигналов в обоих направлениях в полудуплексном режиме при содержании минимального количества элементов. Двунаправленный СВЧ усилитель характеризуется применением одного и того же коммутируемого усилителя для приема и передачи сигналов. Реверсирование усиления достигается тем, что коммутатор выполнен в виде двухполюсной группы переключающих контактов двух направлений в два положения, при этом контакты коммутатора, связанные с направлениями, образуют вход/выход устройства, а контакты коммутатора, являющиеся его положениями, соединены с входом и выходом усилителя. 1 ил.

Однопортовый резонансный транзисторный усилитель широкова // 2594335

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при построении радиотехнических систем различного назначения. Особенно полезным представляется использование усилителя при построении активных транспондеров, предполагающих прием, обработку и обратное излучение принятого и усиленного по амплитуде радиочастотного или микроволнового сигнала. Новым в изобретении является использование положительной обратной связи для усиления сигналов в области микроволн и радиочастот. Причем положительная обратная связь формируется за счет выполнения конструктивной индуктивности либо в качестве катушки индуктивности с отводами (выводами) известного диаметра, известной длины и с известным количеством витков, либо в качестве отрезка микрополосковой линии с отводами (выводами) известной ширины, известной толщины подложки и известной длины. При этом первый вывод конструктивной индуктивности соединен с общим проводом, а ее второй вывод соединен по переменному току с истоком полевого транзистора. На третий вывод конструктивной индуктивности подают входной микроволновый или радиочастотный сигнал. С этого же вывода снимают выходной усиленный микроволновый или радиочастотный сигнал. При этом четвертый вывод конструктивной индуктивности соединен по переменному току с затвором полевого транзистора, что обеспечивает формирование положительной обратной связи. При этом сток полевого транзистора соединен по переменному току через блокировочный конденсатор с общим проводом, а по постоянному току с клеммой подачи напряжения питания. Дополнительно имеется возможность подавать управляющее напряжение постоянного тока на первый или второй затвор полевого транзистора или на его исток. Отводы конструктивной индуктивности, параметры полевого транзистора и/или уровень управляющего напряжения подобраны таким образом, чтобы не выполнялось условие самовозбуждения схемы и генерация сигналов не наступала.

Каскадный однопортовый резонансный транзисторный усилитель // 2594337

Изобретение относится к области радиотехники и может применяться для построения радиотехнических и телекоммуникационных систем различного назначения. Экспериментально удалось показать, что особенно полезным является использование такого каскадного однопортового усилителя при построении приемо-передающих устройств, например, транспондеров, функциями которых являются прием, обработка, и переизлучение радио- или сверхвысокочастотных сигналов в направлении антенной системы считывающего устройства. Новым в изобретении является включение дополнительных каскадов для усиления сигналов в области микроволн и радиочастот. Каждый каскад усилителя построен по регенеративной схеме. При этом положительная обратная связь формируется за счет выполнения конструктивной индуктивности либо в качестве катушки индуктивности с отводами (выводами) известного диаметра, известной длины и с известным количеством витков, либо в качестве отрезка микрополосковой линии с отводами (выводами) известной ширины, известной толщины подложки и известной длины. Каскадный однопортовый резонансный транзисторный усилитель обладает новыми свойствами, заключающимися в существенно повышенном коэффициенте усиления (порядка 40 дБ и более), что позволяет использовать его в радиотехнических системах различного назначения, например, системах радиочастотной идентификации, что обеспечивает повышенную дальность их действия. Причем активный элемент усилителя выбирается стандартным, а рабочий режим транзистора по постоянному току выбирают таким, чтобы усиление каждого каскада было небольшим, что исключает дополнительную настройку усилителя и обеспечивает его стабильную работу. Количество подключаемых каскадов может быть произвольным, но как показывает опыт, обычно оно ограничивается двумя-тремя. Большее число каскадов в таком усилителе приводит к повышению общего коэффициента усиления (выше 40 дБ), что в свою очередь приводит к неустойчивой работе усилителя в составе транспондера радиотехнической системы в целом.