RU180212U1

RU180212U1 - AMPLIFIER-SPLITTER

Info

Publication number: RU180212U1
Application number: RU2017124263U
Authority: RU
Inventors: Константин Валерьевич Князев; Сергей Николаевич Плохов; Евгений Иванович Тыцкий
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2018-06-06

Abstract

Полезная модель относится к области высокочастотной техники и может использоваться для усиления и коммутации от нескольких источников входного синусоидального сигнала частотой до 10 МГц с низким уровнем шума и последующего разветвления на несколько выходов.Усилитель-разветвитель содержит входы и выходы сигналов радиочастоты, входные усилительные каскады, выходные усилительные каскады и промежуточный усилительный каскад. Также усилитель-разветвитель содержит схемы коммутации входов, входы управления и входы подстройки коэффициента усиления. Входные усилительные каскады объединены с соответствующими схемами коммутации входов и соединены с промежуточным усилительным каскадом, который соединен с выходными усилительными каскадами. При этом входы сигналов радиочастоты могут быть подключены к источникам сигнала, соответствующие им входы управления подключаются к источникам управляющих логических сигналов высокого или низкого уровня, выходы сигналов радиочастоты могут быть подключены к нагрузкам, входы подстройки коэффициента усиления могут быть подключены к внешним подстроечным резисторам. При этом устройство реализовано в виде микросборки или микромодуля.Технические результаты полезной модели заключаются в расширении функциональных возможностей, снижении потребляемой мощности без ущерба для качественных характеристик сигнала (таких как коэффициент шума, коэффициент гармонических искажений, наибольший уровень выходного сигнала и др.) и уменьшении габаритно-массовых характеристик устройства за счет разработанной и реализованной схемы коммутации в устройстве для подключения нескольких источников сигнала, разработанной и реализованной схемы усилителя мощности на комплементарных усилительных приборах и выполнении устройства в виде микросборки или микромодуля.The invention relates to the field of high-frequency technology and can be used for amplification and switching from several sources of the input sinusoidal signal with a frequency of up to 10 MHz with a low noise level and subsequent branching into several outputs. The amplifier splitter contains the inputs and outputs of the radio frequency signals, input amplifier stages, output amplifier stages and an intermediate amplifier stage. The amplifier-splitter also contains input switching circuits, control inputs and gain adjustment inputs. The input amplifier stages are combined with the corresponding input switching circuits and connected to an intermediate amplifier stage, which is connected to the output amplifier stages. At the same time, the inputs of the radio frequency signals can be connected to signal sources, the corresponding control inputs are connected to the sources of control logic signals of a high or low level, the outputs of the radio frequency signals can be connected to loads, the gain tuning inputs can be connected to external trim resistors. In this case, the device is implemented as a microassembly or micromodule. The technical results of the utility model are to expand the functionality, reduce power consumption without compromising the quality of the signal (such as noise figure, harmonic distortion, the highest level of the output signal, etc.) and reducing overall -mass characteristics of the device due to the developed and implemented switching scheme in the device for connecting multiple signal sources, developed and second power amplifier circuits realized complementary to the amplifying devices and performing device in the form of micro or micromodule.

Description

Полезная модель относится к области высокочастотной техники и может использоваться для усиления и коммутации от нескольких источников входного синусоидального сигнала частотой до 10 МГц с низким уровнем шума и последующего разветвления на несколько выходов.The utility model relates to the field of high-frequency technology and can be used for amplification and switching from several sources of an input sinusoidal signal with a frequency of up to 10 MHz with a low noise level and subsequent branching to several outputs.

Известен усилитель FS730 фирмы Stanford Research Systems, принятый в качестве прототипа (http://www.thinksrs.com/products/FS730-2), который используется для усиления и разветвления синусоидальных сигналов с низким уровнем шума частотой 5 или 10 МГц и содержит один входной усилительный каскад, семь выходных усилительных каскадов с выходными фильтрами, содержащими катушки индуктивности и промежуточный усилительный каскад на операционном усилителе с функцией подстройки коэффициента усиления. Синусоидальный сигнал поступает на входной усилительный каскад, усиливается и разделяется на 7 выходных усилительных каскадов.Known amplifier FS730 company Stanford Research Systems, adopted as a prototype (http://www.thinksrs.com/products/FS730-2), which is used to amplify and branch sinusoidal signals with low noise frequency of 5 or 10 MHz and contains one an input amplifier stage, seven output amplifier stages with output filters containing inductors and an intermediate amplifier stage on an operational amplifier with a gain adjustment function. A sinusoidal signal is fed to the input amplifier stage, amplified and divided into 7 output amplifier stages.

Недостатком данного устройства является ограничение функциональных возможностей, обусловленное невозможностью подключить сразу несколько источников сигнала к устройству из-за отсутствия схемы коммутации, что не позволяет осуществить выбор сигнала одного из источников. Также недостатком являются большие габаритно-массовые характеристики, обусловленные высокой потребляемой мощностью устройства (что также является недостатком) и размерами деталей, в частности, катушек с высокими значениями индуктивности.The disadvantage of this device is the limited functionality due to the inability to connect several signal sources to the device at once because of the lack of a switching circuit, which does not allow the selection of a signal from one of the sources. Also the disadvantage is the large overall mass characteristics due to the high power consumption of the device (which is also a disadvantage) and the dimensions of parts, in particular, coils with high inductance values.

Технические результаты полезной модели заключаются в расширении функциональных возможностей, снижении потребляемой мощности без ущерба для качественных характеристик сигнала (таких как коэффициент шума, коэффициент гармонических искажений, наибольший уровень выходного сигнала и др.) и уменьшении габаритно-массовых характеристик устройства за счет разработанной и реализованной схемы коммутации в устройстве для подключения нескольких источников сигнала, разработанной и реализованной схемы усилителя мощности на комплементарных усилительных приборах и выполнении устройства в виде микросборки или микромодуля.The technical results of the utility model are to expand the functionality, reduce power consumption without compromising the quality characteristics of the signal (such as noise figure, harmonic distortion, the highest level of output signal, etc.) and reduce the overall mass characteristics of the device due to the developed and implemented scheme switching in a device for connecting several signal sources, a developed and implemented circuit of a power amplifier using complementary amplifiers dispensers and the implementation of the device in the form of a microassembly or micromodule.

Для достижения указанных технических результатов усилитель-разветвитель содержит входы и выходы сигналов радиочастоты, входные усилительные каскады, выходные усилительные каскады и промежуточный усилительный каскад. Также усилитель-разветвитель содержит схемы коммутации входов, входы управления и входы подстройки коэффициента усиления. Входные усилительные каскады объединены с соответствующими схемами коммутации входов и соединены с промежуточным усилительным каскадом, который соединен с выходными усилительными каскадами. При этом входы сигналов радиочастоты могут быть подключены к источникам сигнала, соответствующие им входы управления подключаются к источникам управляющих логических сигналов высокого или низкого уровня, выходы сигналов радиочастоты могут быть подключены к нагрузкам, входы подстройки коэффициента усиления могут быть подключены к внешним подстроечным резисторам. При этом устройство реализовано в виде микросборки или микромодуля.To achieve these technical results, the amplifier-splitter contains the inputs and outputs of the radio frequency signals, input amplifier stages, output amplifier stages and an intermediate amplifier stage. The amplifier-splitter also contains input switching circuits, control inputs and gain adjustment inputs. The input amplifier stages are combined with the corresponding input switching circuits and connected to an intermediate amplifier stage, which is connected to the output amplifier stages. At the same time, the inputs of the radio frequency signals can be connected to signal sources, the corresponding control inputs are connected to the sources of control logic signals of a high or low level, the outputs of the radio frequency signals can be connected to loads, the gain tuning inputs can be connected to external trim resistors. In this case, the device is implemented as a microassembly or micromodule.

Полезная модель поясняется функциональной схемой, приведенной на фиг. 1.The utility model is illustrated by the functional diagram shown in FIG. one.

Усилитель-разветвитель содержит:Amplifier-splitter contains:

1, 2 - входные усилительные каскады;1, 2 - input amplifier stages;

3, 4 - схемы коммутации входов;3, 4 - circuit switching inputs;

5 - промежуточный усилительный каскад;5 - intermediate amplification stage;

6, 7…n - выходные усилительные каскады;6, 7 ... n - output amplifier stages;

8, 9 - входы сигналов радиочастоты;8, 9 - inputs of radio frequency signals;

10, 11…m - выходы сигналов радиочастоты;10, 11 ... m - outputs of the radio frequency signals;

12, 13 - входы управления;12, 13 - control inputs;

14, 15 - входы подстройки коэффициента усиления.14, 15 - gain adjustment inputs.

Входные усилительные каскады 1, 2 объединены со схемами коммутации входов 3, 4 и соединены с промежуточным усилительным каскадом 5, который соединен с выходными усилительными каскадами 6, 7…n. Входы сигналов радиочастоты 8, 9 подключают усилитель-разветвитель к источнику высокочастотного сигнала. Выходы сигналов радиочастоты 10, 11…m подключают усилитель-разветвитель к внешним устройствам (например, преобразователям частоты, синтезаторам частоты и др.). Входы управления 12, 13 подключают усилитель-разветвитель к источнику управляющих сигналов. Входы подстройки коэффициента усиления 14, 15 соединяют усилитель с внешними подстроечными резисторами.Input amplifier stages 1, 2 are combined with switching circuits of inputs 3, 4 and connected to an intermediate amplifier stage 5, which is connected to output amplifier stages 6, 7 ... n. The inputs of the radio frequency signals 8, 9 connect the amplifier-splitter to the source of the high-frequency signal. The outputs of the radio frequency signals 10, 11 ... m connect the amplifier-splitter to external devices (for example, frequency converters, frequency synthesizers, etc.). The control inputs 12, 13 connect the amplifier-splitter to the source of control signals. The gain tuning inputs 14, 15 connect the amplifier to external tuning resistors.

Входные усилительные каскады 1, 2 осуществляют предварительное усиление входного сигнала. Схемы коммутации входов 3 и 4 предназначены для выбора необходимого источника сигнала за счет отключения соответствующего входного усилительного каскада 1 или 2. Промежуточный усилительный каскад 5 предназначен для объединения выходов предварительных усилителей и для развязки их от выходных каскадов. Выходные усилительные каскады 6, 7…n предназначены для усиления мощности. Входы сигналов радиочастоты 8, 9 являются входами усилителя-разветвителя, на которые поступают синусоидальные высокочастотные сигналы от внешних источников. Выходы сигналов радиочастоты 10, 11…m являются выходами усилителя-разветвителя, с которых снимают усиленные синусоидальные высокочастотные сигналы. Входы управления 12, 13 являются входами усилителя разветвителя, на которые поступают сигналы дискретного уровня, определяющие работу схем коммутации входов. Входы подстройки коэффициента усиления 14, 15 служат для подключения резистора, регулирующего коэффициент усиления предварительных усилителей. Источник напряжения U представляет собой внешний источник питания усилителя-разветвителя +12 В.Input amplifier stages 1, 2 carry out preliminary amplification of the input signal. Switching circuits of inputs 3 and 4 are designed to select the necessary signal source by disabling the corresponding input amplifier stage 1 or 2. The intermediate amplifier stage 5 is designed to combine the outputs of the preliminary amplifiers and to decouple them from the output stages. The output amplification stages 6, 7 ... n are intended for power amplification. The inputs of the radio frequency signals 8, 9 are the inputs of the amplifier-splitter, which receives sinusoidal high-frequency signals from external sources. The outputs of the radio frequency signals 10, 11 ... m are the outputs of the amplifier-splitter, from which amplified sinusoidal high-frequency signals are removed. The control inputs 12, 13 are the inputs of the splitter amplifier, to which signals of a discrete level are received, which determine the operation of the input switching circuits. The gain adjustment inputs 14, 15 are used to connect a resistor that regulates the gain of the preliminary amplifiers. The voltage source U is an external power supply of the amplifier-splitter +12 V.

С входов сигналов радиочастоты 8, 9 синусоидальные высокочастотные сигналы поступают на входные усилительные каскады 1, 2. Если на вход управления 12 подается управляющий сигнал высокого уровня, а на вход управления 13 подается управляющий сигнал низкого уровня, то схема коммутации 3 отключает входной усилительный каскад 1, а схема коммутации 4 подключает входной усилительный каскад 2. Если на вход управления 12 подается управляющий сигнал низкого уровня, а на вход управления 13 подается управляющий сигнал высокого уровня, то схема коммутации 3 подключает входной усилительный каскад 1, а схема коммутации 4 отключает входной усилительный каскад 2. При отключении входного усилительного каскада 1 или 2 прекращается передача высокочастотного сигнала к последующим усилительным каскадам, при этом высокочастотный сигнал шунтируется соответствующими ключами, входящими в состав схем коммутации входов 3, 4, тем самым минимизируя влияние сигнала отключенного входа на спектральные характеристики высокочастотных сигналов с выходов 10, 11…m устройства. С входного усилительного каскада 1 или 2 высокочастотный сигнал поступает на промежуточный усилительный каскад 5, затем сигнал поступает на выходные усилительные каскады 6,7…n, где происходит усиление сигнала по мощности, и затем на выходы сигналов радиочастоты 10, 11…m.From the inputs of the radio frequency signals 8, 9, sinusoidal high-frequency signals are fed to the input amplifier stages 1, 2. If a high level control signal is supplied to the control input 12, and a low level control signal is supplied to the control input 13, then the switching circuit 3 disconnects the input amplifier stage 1 , and the switching circuit 4 connects the input amplifier stage 2. If a low level control signal is supplied to the control input 12, and a high level control signal is supplied to the control input 13, then the switching circuit 3 p turns on the input amplifier stage 1, and switching circuit 4 turns off the input amplifier stage 2. When the input amplifier stage 1 or 2 is turned off, the high-frequency signal is transmitted to the subsequent amplifier stages, while the high-frequency signal is shunted by the corresponding keys that are part of the switching circuits of inputs 3, 4 thereby minimizing the effect of the disabled input signal on the spectral characteristics of high-frequency signals from outputs 10, 11 ... m of the device. From the input amplifier stage 1 or 2, the high-frequency signal is fed to the intermediate amplifier stage 5, then the signal is fed to the output amplifier stages 6,7 ... n, where the signal is amplified by power, and then to the outputs of the radio frequency signals 10, 11 ... m.

В усилителе-разветвителе разработана и реализована схема коммутации, с помощью которой можно подключать к устройству сразу несколько источников сигнала и осуществить выбор сигнала одного из источников для прохождения далее по цепи, что расширяет функциональные возможности устройства.In the amplifier-splitter, a switching circuit is developed and implemented, with which you can connect several signal sources to the device at once and select a signal from one of the sources to pass further along the circuit, which extends the functionality of the device.

В устройстве разработана и реализована схема усилителя мощности на комплементарных усилительных приборах, что позволяет снизить потребляемую мощность устройства без ущерба для качественных характеристик сигнала (таких как коэффициент шума, коэффициент гармонических искажений, наибольший уровень выходного сигнала).The device has developed and implemented a power amplifier circuit on complementary amplification devices, which allows to reduce the power consumption of the device without compromising the quality characteristics of the signal (such as noise figure, harmonic distortion, the highest level of output signal).

Применение схемы усилителя мощности на комплементарных усилительных приборах позволяет выполнить устройство в виде микросборки или микромодуля, что приводит к уменьшению габаритно-массовых характеристик устройства.The use of a power amplifier circuit on complementary amplification devices allows the device to be implemented as a microassembly or micromodule, which leads to a decrease in the overall mass characteristics of the device.

Таким образом, использование предложенного технического решения для усиления и коммутации от нескольких источников входного синусоидального сигнала с низким уровнем шума и последующего разветвления на несколько выходов за счет схемы коммутации в устройстве для подключения нескольких источников сигнала, схемы усилителя мощности на комплементарных усилительных приборах и выполнении устройства в виде микросборки или микромодуля позволяет расширить функциональные возможности, снизить потребление питания без ущерба для качественных характеристик сигнала и уменьшить габаритно-массовые характеристики устройства.Thus, the use of the proposed technical solution for amplification and switching from several sources of the input sinusoidal signal with a low noise level and subsequent branching into several outputs due to the switching circuit in the device for connecting multiple signal sources, the circuit of the power amplifier on complementary amplifying devices and the device as a microassembly or micromodule allows you to expand functionality, reduce power consumption without compromising quality signal characteristics and reduce the overall mass characteristics of the device.

Claims

An amplifier splitter containing the inputs and outputs of the radio frequency signals, input amplifier stages, output amplifier stages, and an intermediate amplifier stage, characterized in that it further comprises input switching circuits, control inputs and gain adjustment inputs, input amplifier stages combined with corresponding input switching circuits and connected to an intermediate amplifier stage, which is connected to the output amplifier stages, while the inputs of the radio frequency signals could l are connected to signal sources, their corresponding control inputs are connected to high or low level logic control signal sources, radio frequency signal outputs can be connected to loads, gain adjustment inputs can be connected to external trim resistors, while the device is implemented as a microassembly or micromodule.