Резервированный усилитель мощности бортовой аппаратуры командно-измерительной системы


 


Владельцы патента RU 2541891:

Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") (RU)

Изобретение относится к передающим устройствам и может найти применение в бортовой аппаратуре командно-измерительных систем (БА КИС) космических аппаратов. Технический результат заключается в уменьшении массы и снижении энергопотребления. Резервированный усилитель мощности (РУМ) для БА КИС содержит разветвитель с несколькими входами, каждый выход которого соединен с входом одного из двух маломощных усилителей, выходы которых соединены с входами двух мощных усилителей через устройство перекрестного резервирования, и три выхода РУМ, два из которых являются выходами мощных усилителей, при этом каждый маломощный и каждый мощный усилитель подключены к своему источнику вторичного электропитания, каждый из которых включается внешней командой. В качестве устройства перекрестного резервирования применен переключатель, содержащий два входа, которые коммутируются синхронно: либо первый его вход к первому его выходу, соединенному с входом одного мощного усилителя, а второй его вход ко второму выходу переключателя, являющемуся вторым выходом РУМ, либо первый вход ко второму его выходу, а второй вход к третьему выходу, соединенному с входом второго мощного усилителя. 1 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к передающим устройствам и может найти применение в бортовой аппаратуре командно-измерительной системы (БА КИС) космических аппаратов.

Для обеспечения срока активного существования (САС) на орбите необходимо осуществлять резервирование усилителей мощности. В разные периоды движения космического аппарата (КА) командно-измерительным системам целесообразно иметь выходные мощности, отличающиеся одна от другой на 7-10 дБ:

- при выводе КА на орбиту, когда его полет происходит в неориентированном режиме, для радиосвязи требуется большая мощность (примерно в течение от 24 ч до 1 месяца);

- в ориентированном режиме - необходимая для радиосвязи мощность невелика (в течение всего САС - приблизительно 10-15 лет).

Уровень техники

Известны резервированные усилители мощности (РУМ), у которых осуществляется резервирование для парирования отказов на САС (см. Коновалов С.Д., Тазиков А.А., Алыбин В.Г. «Повышение надежности и улучшение массогабаритных параметров усилителей мощности СВЧ для бортовой аппаратуры командно-измерительных систем». Сборник материалов по итогам научно-практической конференции 4-6 апреля 2011 г. Часть 1, стр.118-120, рисунок 1, г. Королев Московской области 2012 г.).

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности переключения выходной мощности УМ при переходе КА из неориентированного режима в ориентированный, приводящее к непроизводительному высокому энергопотреблению на САС.

Наиболее близким к заявленному изобретению является РУМ, описанный в статье Коновалов С.Д., Тазиков А.А., Алыбин В.Г. «Повышение надежности и улучшение массогабаритных параметров усилителей мощности СВЧ для бортовой аппаратуры командно-измерительных систем.» Сборник материалов по итогам научно-практической конференции 4-6 апреля 2011 г. Часть 1, стр.118-120, рисунок 2, г. Королев Московской области, 2012 г.).

Резервированный усилитель мощности для бортовой аппаратуры командно-измерительных систем содержит разветвитель с несколькими входами, выходы которого соединены со входами двух маломощных усилителей, выходы которых соединены с двумя входами мощных усилителей с помощью устройства перекрестного резервирования, и три выхода, два из которых являются выходами мощных усилителей, при этом напряжение питания подается на каждый маломощный и мощный усилитель от отдельного источника вторичного электропитания.

К недостаткам известного технического решения можно отнести работу РУМ в режиме максимальной выходной мощности в течение всего САС. В случае отказа одного из УМ подключаются другие, т.е. в ориентированном режиме практически в течение всего САС РУМ потребляет и выдает на порядок большую мощность, чем требуется.

Раскрытие изобретения

Заявленное изобретение направлено на устранение данных недостатков.

Технический результат изобретения заключается в уменьшении массы и снижении энергопотребления на САС РУМ.

Технический результат достигается тем, что резервированный усилитель мощности бортовой аппаратуры командно-измерительной системы, содержащий разветвитель, n входов которого являются входами резервированного усилителя мощности, где n≥2, а каждый выход которого соединен с входом одного из двух маломощных усилителей, выходы которых соединены с входами двух мощных усилителей через устройство перекрестного резервирования, и три выхода резервированного усилителя мощности, два из которых являются выходами мощных усилителей, при этом каждый маломощный и каждый мощный усилитель подключены к своему источнику вторичного электропитания, каждый из которых включается внешней командой, отличающийся тем, что в качестве устройства перекрестного резервирования применен переключатель, содержащий два входа, которые коммутируются синхронно: либо первый его вход к первому его выходу, соединенному с входом одного мощного усилителя, а второй его вход ко второму выходу переключателя, являющемуся вторым выходом РУМ, либо первый вход ко второму его выходу, а второй вход к третьему выходу, соединенному с входом второго мощного усилителя.

На фиг.1 представлена структурная схема резервированного усилителя мощности для бортовой аппаратуры командно-измерительной системы, где:

1. Резервированный усилитель мощности для бортовой аппаратуры командно - измерительной системы (РУМ).

2. Разветвитель.

3. Первый маломощный усилитель (УМ1А).

4. Второй маломощный усилитель (УМ1Б).

5. Устройство перекрестного резервирования (ПК - переключатель).

6. Первый мощный усилитель (УМ2А).

7. Второй мощный усилитель (УМ2Б).

8. Первый источник вторичного электропитания (ИВЭП1А).

9. Второй источник вторичного электропитания (ИВЭП1Б).

10. Третий источник вторичного электропитания (ИВЭП2А).

11. Четвертый источник вторичного электропитания (ИВЭП2Б).

Устройство содержит три входа «Вх1РУМ», «Вх2РУМ», «Вх3РУМ», разветвитель с n входами и двумя выходами, где n≥2, два маломощных усилителя УМ1А и УМ1Б, устройство перекрестного резервирования в виде переключателя ПК, у которого входы «Вх1» и «Вх2» коммутируются синхронно либо «Вх1 - Вых1», «Вх2 - Вых2», либо «Вх1 - Вых2», «Вх2 - Вых3», два мощных усилителя УМ2А и УМ2Б. При этом «Вых1РУМ» является выходом УМ2А, «Вых3РУМ» является выходом УМ2Б, а «Вых2РУМ» - выходом «Вых2» ПК. Каждый из УМ1 и УМ2 запитывается от своего источника вторичного электропитания ИВЭП1А, ИВЭП1Б, ИВЭП2А, ИВЭП2Б, включаемыми внешними командами «УПР».

Осуществление изобретения

РУМ работает следующим образом. Сигнал поступает на один из входов «Вх1», «Вх2» или «Вх3» разветвителя, количество которых определяется степенью резервирования предшествующих РУМ устройств передающего тракта. В разветвителе происходит деление сигнала, поступающего на один из входов, на два равных по уровню мощности сигнала на выходах «Вых1» и «Вых2», которые поступают на вход «Вх» маломощного усилителя УМ1А и на вход «Вх» маломощного усилителя УМ1Б соответственно. С «Вых» УМ1А усиленный сигнал поступает на вход «Вх1» переключателя ПК, а с «Вых» УМ1Б усиленный сигнал поступает на вход «Вх2» переключателя ПК. Во время полета КА в неориентированном режиме напряжение источника вторичного электропитания ИВЭП1А и ИВЭП2А подается на УМ1А и на УМ2А, а ПК включен в положение «Вх1-Вых1» и «Вх2 - Вых2». При этом с «Вых1РУМ» снимается сигнал максимальной мощности, а на остальных выходах мощность отсутствует. В случае возникновения нештатной ситуации, например, отказа УМ1А или УМ2А, напряжение источника вторичного электропитания ИВЭП1Б и ИВЭП2Б по внешней команде подается на УМ1Б и на УМ2Б, а ПК переключается в положение «Вх1 - Вых2» и «Вх2 - Вых3». Сигнал максимальной мощности снимается с «Вых3РУМ».

В ориентированном режиме напряжение источника вторичного электропитания ИВЭП1А подается на УМ1А, а ПК включается в положение «Вх1 - Вых2» и «Вх2 - Вых3». Сигнал малой мощности поступает на «Вых2РУМ». При отказе УМ1А напряжение источника вторичного электропитания ИВЭП1Б подается на УМ1Б, а ПК переключается в положение «Вх1 - Вых1» и «Вх2 - Вых2». Сигнал малой мощности по-прежнему снимается с «Вых2РУМ».

Таким образом, в предложенном РУМ одновременно осуществляется раздельное резервирование мощных и маломощных усилителей и переключение выходной мощности РУМ для ориентированного и неориентированного режимов без потери КПД благодаря возможности отключения питания от неработающих усилителей. Это позволяет уменьшить энергопотребление на САС.

Отключение в ориентированном режиме мощных усилителей позволяет ограничиться их дублированием вместо троирования (в прототипе) и при этом сохранить приемлемую вероятность безотказной работы на САС до 15 лет. Это обеспечивает уменьшение массы РУМ и снижение стоимости.

В связи с небольшим сроком нахождения КА в неориентированном режиме для наиболее дорогостоящих узлов РУМ (мощных усилителей и их источников вторичного электропитания) не требуется электронная компонентная база наивысшего уровня качества, что существенно уменьшает стоимость РУМ.

Резервированный усилитель мощности бортовой аппаратуры командно-измерительной системы, содержащий разветвитель, n входов которого являются входами резервированного усилителя мощности, где n≥2, а каждый выход которого соединен с входом одного из двух маломощных усилителей, выходы которых соединены с входами двух мощных усилителей через устройство перекрестного резервирования, и три выхода резервированного усилителя мощности, два из которых являются выходами мощных усилителей, при этом каждый маломощный и каждый мощный усилитель подключены к своему источнику вторичного электропитания, каждый из которых включается внешней командой, отличающийся тем, что в качестве устройства перекрестного резервирования применен переключатель, содержащий два входа, которые коммутируются синхронно: либо первый его вход к первому его выходу, соединенному с входом одного мощного усилителя, а второй его вход ко второму выходу переключателя, являющемуся вторым выходом резервированного усилителя мощности, либо первый вход ко второму его выходу, а второй вход к третьему выходу, соединенному с входом второго мощного усилителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах связи с фазоманипулированными сигналами для передачи данных по радиоканалу. Достигаемый технический результат - обеспечение повышенной скорости манипуляции фазы фазоманипулированных сигналов за счет снижения времени переходных процессов при установлении новой фазы.

Изобретение относится к технике цифровой связи и может быть использовано для синхронизации канала управления динамического мультиплексора с временным или кодовым разделением каналов.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах радиосвязи и радиоконтроля в широкой полосе частот. Достигаемый технический результат - повышение помехозащищенности и эффективности панорамного радиоприемника при приеме и контроле радиосигналов с различными видами модуляции.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве выходных устройств передатчиков помех. Технический результат - повышение мощности излучаемого помехового сигнала и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности излучения помехового сигнала на разных поляризациях.

Изобретение относится к системам мобильной связи, которые динамически соотносят пользовательские устройства связи с персональным устройством шлюза живучести. Шлюз может поддерживать установление услуг связи в случае отказа сети между местоположением, в котором расположены пользовательские устройства связи, и местоположением, которое предоставляет пользовательские услуги связи.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиоприемных устройствах. Приемник с прямым понижающим преобразованием содержит радиочастотный (РЧ) входной блок, выполненный с возможностью усиления, понижающего преобразования, по существу, с постоянным коэффициентом усиления и оцифровки принятого сигнала для обеспечения выборок, устройство подавления смещения постоянного тока, выполненное с возможностью коррекции смещения постоянного тока в выборках.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для подавления флуктуационных шумов, сосредоточенных по спектру и времени помех, что необходимо для обеспечения режима качественного приема сообщений.

Изобретение относится к технике радиоэлектронной борьбы (РЭБ) и может быть использовано для радиоподавления навигационной аппаратуры потребителей глобальной навигационной спутниковой системы (НАП ГНСС) противника.

Группа изобретений относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в обеспечении достоверности, необходимой для обеспечения высокой степени подавления нежелательных сигналов и сохранения качества канала данных.

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано для оперативного выбора рабочих частот на пунктах ионосферно-волновой и частотно-диспетчерской службы радиоцентров при ограниченности частотного ресурса декаметрового диапазона.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат заключается в уменьшении уровня нелинейных искажений и шумов в цепи нагрузки широкополосного усилителя мощности с инвертирующим выходным каскадом.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в различных аналоговых устройствах на полевых и биполярных транзисторах в качестве выходного (буферного) усилителя.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в усилителях мощности передатчиков. Достигаемый технический результат - повышение энергетической эффективности и повышение линейности.

Изобретение относится к области формирования предыскажений для радиочастотных усилителей и может использоваться в приемных устройствах. Достигаемый технический результат - осуществление предварительного предыскажения для эффективной обработки входного сигнала, компенсации нелинейных эффектов усилителя.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве приемного усилителя активных фазированных антенных решеток (АФАР) со встроенной системой тестирования и калибровки, где требуются высокие показатели чувствительности.

Настоящее изобретение относится к схеме беспроводной связи. Беспроводная схема в электронном устройстве содержит схему выходного усилителя мощности для усиления передаваемых сигналов радиочастоты.

Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнике и может быть использовано в области радиосвязи и радиолокации. Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом малошумящем полосовом балансном усилителе СВЧ, содержащем два однокаскадных транзисторных усилителя, включенных между входным и выходным каскадно-соединенными трехдецибельными направленными ответвителями, выходы транзисторных усилителей подключены к входам выходного трехдецибельного направленного ответвителя через линии передачи, соединенные последовательно с полосно-пропускающими фильтрами, отражающими энергию за пределами полосы пропускания, причем фазовый набег ϕ каждой линии передачи на частоте, расположенной в области подъема АЧХ входных согласующих цепей транзисторных усилителей, составляет φ = [ a r c t g ( − j X f j Z ) + a r c t g ( − j X T j Z ) ] Технический результат заключается в существенном улучшении интермодуляционной избирательности радиоприемников при сохранении высокой чувствительности.
Изобретение относится к вычислительной и микропроцессорной технике и предназначено для защиты электронной аппаратуры от выхода из строя вследствие перенапряжений на линиях передачи сигналов.

Изобретение относится к многопортовым усилителям и может быть использовано в системе спутниковой связи. .

Изобретение относится к области транзисторных усилителей электрических сигналов. Технический результат заключается в снижении нелинейных интермодуляционных и других видов искажений, ограничении их спектра, расширении диапазона входных сигналов и повышении КПД транзисторного усилителя. Технический результат достигается за счет того, что в усилителе с параллельным управлением резистор, включенный между коллектором нижнего транзистора и эмиттером верхнего транзистора, заменен на двухполюсник, характеристика ток - падение напряжения которого является функцией, обратной по отношению к функции, описывающей передаточную характеристику нижнего транзистора. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх