блок приемопередающих модулей активной фазированной антенной решетки

Формула изобретения

1. Блок приемопередающих модулей (ППМ), содержащий теплоотводящее основание, на котором размещены ППМ, каждый из которых содержит излучатель, соединенный со вторым контактом первого переключателя, третий и первый контакты которого соответственно соединены со входом приемного и с выходом передающего канала, выход приемного канала и вход передающего канала соединены с третьим и первым контактами второго переключателя, управляющие входы переключателей соединены с выходом синхронизатора, приемный канал каждого ППМ включает последовательно соединенные малошумящий усилитель-ограничитель, управляемый аттенюатор, управляемый фазовращатель, и усилитель, а передающий канал содержит последовательно соединенные управляемые фазовращатель, управляемый аттенюатор, предварительный усилитель и усилитель мощности, блок также содержит разьемы, соединенные с приемопередающим блоком активной фазированной антенной решетки (АФАР), отличающийся тем, что блок содержит четное количество ППМ, лежащее в пределах от двух до шести, и в него введены циркуляторы, число которых вдвое меньше числа ППМ и последовательно соединенные фильтры и модуляторы, число которых равно количеству ППМ, при этом первые и вторые входы циркуляторов соединены со вторыми контактами вторых переключателей двух ППМ, выходы циркуляторов, соединены с соответствующими разъемами блока, входы всех фильтров подключены к источнику постоянного напряжения, выходы модуляторов - к управляющим входам усилителей мощности передающих каналов ППМ, а управляющие входы модуляторов соединены с выходом синхронизатора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплоотводящее основание блока выполнено в виде прямоугольной металлической пластины, на которой размещены ППМ симметрично относительно ее продольной оси, при этом допуски на изготовление стороны блока АФАР и прилегающего к нему теплоотводящего основания соответствуют плотной посадке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приемопередающим устройствам СВЧ колебаний, предназначенным для работы в составе активной фазированной антенной решетки (АФАР) бортовой радиолокационной станции (БРЛС), устанавливаемой на самолете-истребителе.

Известен блок приемопередающих модулей (ППМ), содержащий теплоотводящее основание, на котором размещены шестнадцать ППМ. Каждый ППМ содержит излучатель, соединенный со вторым контактом первого переключателя, третий и первый контакты которого соответственно соединены со входом приемного и с выходом передающего канала, выход приемного канала и вход передающего канала соединены с третьим и первым контактами второго переключателя, управляющие входы переключателей соединены с выходом синхронизатора, второй контакт второго переключателя каждого ППМ соединен с разъемом для подключения приемопередающего блока АФАР.

Приемный канал каждого ППМ включает последовательно соединенные малошумящий усилитель-ограничитель, управляемые фазовращатель, аттенюатор и усилитель, а передающий канал содержит последовательно соединенные усилитель мощности, предварительный усилитель и управляемые фазовращатель и аттенюатор.

Для охлаждения шестнадцати ППМ теплоотводящее основание блока выполнено в виде полого металлического корпуса, заполненного теплоотводящей жидкостью, и снабжено входом и выходом жидкостной системы охлаждения, соединенными с ее подающей магистралью и магистралью слива. Теплоотводящее основание закреплено на корпусе АФАР посредством резьбового соединения (Под ред. Д.И.Воскресенского и А.И.Канащенкова «Активные фазированные антенные решетки, «Радиотехника». М., 2004, стр.78, рис.4.6, стр.29, рис.1.10, стр.24).

В этом устройстве для замены вышедшего из строя одного или нескольких из шестнадцати ППМ, входящих в блок, вследствие невозможности его ремонта в полевых условиях необходимо снятие блока из корпуса АФАР. Для этого требуется демонтировать двадцать два резьбовых соединения - развернуть четыре винта, крепящих теплоотводящее основание к корпусу АФАР, развернуть и отстыковать входы и выходы системы жидкостного охлаждения теплоотводящего основания блока, развернуть шестнадцать разъемов ППМ и снять блок с корпуса АФАР. После чего заменить блок ППМ на исправный и произвести монтаж в обратном порядке. Демонтаж и монтаж двадцати двух разъемных соединений приводит к большому времени замены блока, недопустимому для истребительного комплекса, для которого время готовности к полету является определяющим параметром.

Таким образом, наиболее затратными по времени операциями при замене блока при отказе ППM в приведенном аналоге является отстыковка системы жидкостного охлаждения и отсоединение блока ППМ от АФАР.

Недостаток известного устройства - большое время, затрачиваемое на замену блока при выходе из строя ППМ.

Задача изобретения - уменьшение времени замены блока при отказе ППМ в процессе эксплуатации АФАР самолета-истребителя.

Решение поставленной задачи достигается исключением из схемы блока резьбовых соединений и креплением его в корпусе АФАР плотной посадкой. Для этого в блоке устанавливают не шестнадцать, а от двух до шести ППМ и применяют схему импульсного питания, что позволяет уменьшить величину выделяемой мощности, выполнить теплоотводящее основание в виде плоской пластины и установить ее плотной посадкой в корпусе АФАР. А для соединения блока ППМ с приемопередающим блоком АФАР и удобства его замены предлагается ввести разъемы типа «выступ-впадина» и циркуляторы, которые уменьшают вдвое количество разъемов.

На фиг.1 представлена схема блока, в котором установлены, например, четыре ППМ, на фиг.2 - схема приемного и передающего каналов ППМ, на фиг.3 - общий вид блока ППМ, размещенного в корпусе АФАР. На фиг.3 корпус АФАР с ответными частями разъемов обозначен штриховыми линиями.

В состав блока ППМ (фиг.1) входят теплоотводящее основание 1 в виде металлической пластины, на котором размещены четыре ППМ 2 с излучателями 3, боковые стенки 4 и 5 теплоотводящего основания 1, разъемы 6, модуляторы 7, фильтры 8 и циркуляторы 9. ППМ 2 содержит приемный канал 10, передающий канал 11, первый 12 и второй 13 переключатели. Приемный канал (фиг.2) содержит последовательно соединенные малошумящий усилитель-ограничитель 14, управляемый аттенюатор 15, управляемый фазовращатель 16 и усилитель 17. Передающий канал (фиг.2) содержит последовательно соединенные управляемые фазовращатель 16 и аттенюатор 15, предварительный усилитель 18 и усилитель мощности 19, а также синхронизатор 20.

Излучатель 3 каждого ППМ соединен со вторым контактом первого переключателя 12, третий и первый контакты которого соответственно соединены со входом приемного 10 и с выходом передающего 11 канала, выход приемного 10 канала и вход передающего 11 канала соединены с третьим и первым контактами второго переключателя 13, управляющие входы переключателей соединены с выходом синхронизатора 20.

Первый и второй входы циркуляторов 9 соединены со вторыми контактами вторых переключателей 13 двух ППМ 2, управляющие входы модуляторов 7 соединены с выходом синхронизатора 20, выходы циркуляторов 9 - с соответствующими разъемами 6 блока, а выходы модуляторов 7 - с управляющими входами усилителей мощности 19 передающих каналов 11 ППМ 2.

Теплоотводящее основание 1 (фиг.3) выполнено в виде прямоугольной металлической пластины, на которой размещены четыре ППМ 2 симметрично относительно продольной оси пластины, что позволяет равномерно распределить выделяемую мощность по ее площади. Излучатели 3 и разъемы 6 расположены соответственно на стенках 4 и 5. А допуски на изготовление стороны корпуса АФАР и прилегающего к нему теплоотводящего основания 1 соответствуют плотной посадке (фиг.3), чем обеспечивается эффективный отвод тепловой энергии от ППМ блока к корпусу АФАР.

Для извлечения блока из корпуса АФАР необходимо к теплоотводящему основанию 1 приложить усилие, превышающее силу трения между корпусом АФАР и теплоотводящим основанием 1 и силу трения в разъемах 6. Поэтому для уменьшения прилагаемого усилия, требующегося для извлечения блока, в блок введены циркуляторы 9, позволяющие в два раза сократить количество разъемов 6. А применение разъемов типа «выступ-впадина» позволяет сократить время замены блока.

Опыт разработки блоков ППМ для самолетных АФАР показал, что наилучшим с точки зрения выделяемой мощности в условиях допустимого теплоотвода корпуса самолетной АФАР и уменьшения количества разъемов является размещение в блоке четного количества ППМ, число которых лежит в пределах от двух до шести.

Устройство работает следующим образом. При наличии на выходе синхронизатора 20 сигнала уровня логического нуля все ППМ 2 блока работают на передачу, при этом переключатели 12 и 13 находятся в исходном положении, при котором их первый и второй контакты замкнуты между собой, а к разъемам 6 подключается генератор СВЧ колебаний (на чертеже не показан). При поступлении сигнала уровня логического нуля на управляющие входы модуляторов 7 они срабатывают, подключая источник постоянного напряжения через фильтр 8 ко входу усилителя мощности 19 каждого ППМ 2 только на время его работы на передачу. При наличии на управляющем входе модулятора 7 сигнала уровня логической единицы (при работе ППМ на прием) он запирается, отключая источник напряжения от входа усилителя мощности 19. Такая схема питания наиболее мощного элемента ППМ 2 позволяет до 40% снизить энергопотребление блока, а наличие фильтров 8 позволяет произвести развязку ППМ 2 по питанию. Благодаря плотной посадке теплоотводящего основания 1 к корпусу АФАР (фиг.3) тепловая мощность, выделяемая всеми ППМ 2, равномерно распределяясь по его площади, передается на неподвижное основание АФАР, где и производится ее отвод.

При наличии управляющего сигнала уровня логического нуля сигнал с выхода генератора СВЧ колебаний через циркуляторы 9 и последовательно соединенные переключатель 13, передающий канал 11, переключатель 12 поступает на излучатели 3 и излучается в пространство.

При наличии на выходе синхронизатора 20 сигнала уровня логической единицы все ППМ 2 работают на прием, при котором происходит срабатывание переключателей 12 и 13, их первый и второй контакты размыкаются, а замыкаются второй и третий контакты, при этом к ним через последовательно соединенные малошумящий усилитель-ограничитель 14, управляемые аттенюатор 15 и фазовращатель 16, а также усилитель 17 и соответствующий разъем 6 (фиг.1) подключается приемное устройство (не показано).

Отраженный сигнал, поступающий на вход излучателей 3, в каждом ППМ 2 через последовательно соединенные замкнутые второй и третий контакты переключателя 12, приемный канал 10 и второй и третий контакты переключателя 13, циркулятор 9 и разъемы 6 поступает на вход премного устройства. Такая схема подключения ППМ к разъемам блока позволяет вдвое сократить их количество.

При выходе из строя одного или нескольких ППМ 2, входящих в блок, оперативный ремонт и ввод в строй АФАР осуществляют следующим образом. Открывают обтекатель самолета и посредством штатной диагностики определяют блок с отказавшим ППМ. После чего при помощи съемника (на фиг.3 не показан) к теплоотводящему основанию 1 прикладывают усилие (показано стрелкой Р на фиг.3), превышающее усилие его плотной посадки в корпусе АФАР, и силу трения в разъемах 6, в результате чего разъемы 6 конструкции «выступ-впадина» отстыковываются от его ответных частей на основании АФАР (фиг.3) и блок вместе с теплоотводящим основанием 1 извлекается из состава АФАР. После чего производится замена отказавшего блока ППМ на исправный.

Размещение в составе блока четного количества ППМ, лежащего в пределах от двух до шести, применение схемы импульсного питания усилителей мощности, выполнение теплоотводящего основания в виде прямоугольной пластины и установка ее плотной посадкой в корпусе АФАР позволяют отказаться от демонтажа и монтажа резьбовых соединений, чем сократить время замены блока при отказе ППМ.

Вновь введенные циркуляторы, фильтры и модуляторы являются типовыми элементами радиоэлектронной аппаратуры, что позволяет без проблем воспроизвести предложенную схему блока ППМ в полном объеме.