Генератор для радиовысотомеров, работающих в международном диапазоне частот 4.2...4.4 ГГц, выполнен на биполярном транзисторе 2Т643А-2 по схеме с общей базой по технологии ГИС. Контурная система в виде отрезков МПЛ размещена на плате размером 24x30x1 мм. СВЧ мощность выводится из коллекторной цепи транзистора. Транзистор 2Т643А-2 имеет два базовых вывода, один из которых служит для заземления базы, а второй соединен с микрополосковым шлейфом. Шлейф имеет разрыв, в который включен бескорпусной варактор. Для развязки цепей питания и генераторного контура по СВЧ используются фильтры нижних частот на основе четвертьволновых отрезков МПЛ. Блокировочная емкость между эмиттером и базой (около 3...4 пФ) устраняет перескоки частоты. Питание генератора осуществляется через напыленные танталовые резисторы с поверхостным сопротивлением 100 Ом/квадрат для защиты транзистора от перенапряжений и предотвращения возбуждения низкочастотных паразитных колебаний. Кроме этого, для обеспечения монотонности ЧХ за счет поглощения излучения СВЧ энергии по цепям питания напряжение подается по меандровым высокоомным МПЛ, вдоль которых нанесено поглощающее покрытие, а также используются блокировочные конденсаторы. В качестве развязывающего устройства в генераторе применен ферритовый вентиль ФВП2-2.
Линеаризация частоты осуществляется путем включения в схему питания варактора диодно-резистивного делителя с опорным напряжением. Резисторы выполнены по тонкопленочной технологии на поликоровой плате размером 30x24x1 мм. Подбирая значения сопротивлений, можно линеаризовать ЧХ в заданном частотном диапазоне. В линеаризаторе применены три диодных матрицы типа 2ДС523Г (по 4 диода в каждой), что обеспечивает необходимую величину перепада дифференциальной крутизны электрической перестройки. Включение линеаризатора позволяет уменьшить перепад дифференциальной крутизны с 1.5...2 раз до 1.02...1.05 раза в заданном диапазоне электрической перестройки частоты.
Созданный генератор характеризуется следующими параметрами:
- диапазон частот 4.2...4.4 ГГц;
- выходная мощность не менее 100 мВт;
- крутизна электрической перестройки 8...16 МГц/В;
- перепад дифференциальной крутизны не более 1.1 раза;
- уровень шумов на частотах, отстоящих от несущей на 10 кГц:
- амплитудных не выше - 145 дБ/гц;
- частотных не более - 100 дБ/Гц;
- напряжения питания:
- коллектора 15 В + 5%;
- эмиттера -6 В + 5%;
- линеаризатора 40 В + 5%;
- потребляемая мощность не более 3 Вт;
- долговечность 5000 ч.
Генератор работает в интервале температур от - 60 С до + 85 С в условиях механических и климатических воздействий, оговоренных для бортовой авиационной и ракетной аппаратуры. Он стал основой разработанных в ГНПП «Исток» передающего и приемо - передающего модулей радиовысотомеров 4 - го поколения.
3. ГУН с диодно-резистивным линеаризатором, хотя и обеспечивает высокую линейность частотной характеристики, имеет ряд существенных недостатков. К ним относятся: низкая (менее 0.5 МГц) частота модуляции, что не позволяет работать на предельно малых высотах от долей до единиц метров; - наличие изломов на кривой дифференциальной крутизны, вызывающих появление в спектре частотно-модулированного сигнала боковых составляющих, которые ухудшают чувствительность приемника радиовысотомера; необходимость в дополнительном источнике опорного напряжения линеаризатора, что приводит к увеличению массы, габаритов и энергопотребления и повышению его стоимости.
Эти недостатки стали серьезным препятствием в последних разработках радиовысотомеров. Они устранены в ГУНе, в котором линеаризация частоты осуществлена с помощью последовательного LС - контура, подключенного параллельно варакторному диоду.
Результаты анализа положены в основу разработки конструкции генератора с LC - линиарезатором и способа его настройки.
Контроль линейности частотной характеристики генератора осуществляется с помощью специально созданной панорамной установки, на экране которой можно наблюдать зависимость крутизны перестройки от управляющего напряжения.
Введение LС-линеаризатора позволило качественно улучшить параметры ГУНа: в 5 раз увеличилась предельная частота модуляции, устранены изломы крутизны на частотной характеристики, исключен дополнительный источник опорного напряжения линиаризатора. Кроме этого изготовление LС - линеаризатора производится в едином цикле с изготовлением микрополосковой платы генератора и не требует дополнительных трудовых затрат.
Модернизация ГУНа для радиовысотомеров малых высот, в котором диодно - резистивный линеаризатор заменен последовательным LС-контуром, включенном параллельно варактору, позволила не только улучшить параметры прибора, но и привела к снижению трудоемкости.
На основании проведенного анализа авторами предложены и защищены авторскими свидетельствами на изобретения конструкция СВЧ генератора с LC-линеаризатором и способ его настройки. Эти изобретения положены в основу передающего модуля (ПМ) М51102 для радиоваысотомеров четвертого поколения. В его состав, кроме автогенератора с линейной ЧХ, входит также блок из двух резонаторов с детекторными секциями для стабилизации полосы модуляции, направленный ответвитель для подачи сигнала на резонаторы и два микрополосковых вентиля с общим обратным ослаблением 70...80 дБ. Для снижения паразитного излучения по вводам питания авторами предложена оригинальная конструкция фильтров питания и управления, защищенная авторским свидетельством. На экспериментальных образцах генератора, работающих в диапазоне частот 4,2 4,4 ГГц с выходной мощностью 150 200 мВт при средней крутизне перестройки 10...15 МГц/В, перепад дифференциальной крутизны составил 1,02...1,03 раза. Этот модуль стал основой разработанного приемо-передающего модуля М-45305 внешний вид и устройство которого показаны. Параметры передающего и приемо-передающего модулей согласно техническим условиям приведены в табл.3. Там же для сравнения указаны основные параметры приемо-передающего модуля одного из лучших зарубежных радиовысотомеров AN/APN-201 (США). Созданные модули соответствуют мировому уровню.