Заряд накопительной емкости через индуктивность

Если нагрузкой ИМ является магнетрон, длительности фронта и особенно спада напряжения на нагрузке значительно возрастают. Причина заключена в том, что после окончания импульса на сетке модуляторной лампы, при снижении напряжения на аноде магнетрона его сопротивление резко возрастает. В соответствии с выражениями (20.5) и (20.6) возрастает длительность спада. Для локационной станции это означает увеличение зоны, в которой приемник забит шумами магнетрона.

Чтобы уменьшить длительность спада, используют схему с зарядом накопительной емкости через индуктивность (рис. 20.10).

Рис. 20.10

Во время импульса через индуктивность протекает ток, величина которого к моменту окончания импульса равна

(20.12)

При выводе соотношения (20.27) принято, что скалыванием можно пренебречь (Е_а = const). Энергия, накопленная в индуктивности, равна

(20.13)

График зависимости тока в индуктивности от времени приведен на рис. 20.10.

После окончания импульса в контуре LC_н за счет энергии, накопленной в индуктивности, возникают затухающие колебания (рис. 20.11). Скорость изменения напряжения на спаде при этом может быть существенно большей, чем в схеме с зарядом через резистор.

Рис. 20.11

При следующей отрицательной полуволне напряжения на контуре генератор может открыться вновь. Чтобы этого не произошло, в схему введен демпфирующий диод VL3.

Импульсные модуляторы с тиратронным коммутатором

При построении импульсных модуляторов, которые коммутируют мощности более 20 – 50 МВт, электронные лампы приходится заменять на газонаполненные приборы – тиратроны. Такие коммутаторы только замыкают ключ (рис. 20.3). Выключение тиратрона происходит только после падения напряжения между анодом и катодом до нуля и деионизации газа внутри баллона. Следовательно, при использовании таких коммутаторов накопитель энергии (например, емкость) в модуляторе разряжается полностью. Если использовать в качестве накопителя конденсатор, форма напряжения на генераторе высокой частоты будет «треугольной», что в большинстве случаев недопустимо. Кроме того, как мы уже знаем, КПД цепи заряда при заряде емкости через резистор и полном разряде не превышает 50 %.

Формирование импульса напряжения отрезком длинной линии

Для того чтобы сформировать импульс напряжения прямоугольной формы, можно использовать в качестве накопителя отрезок длинной линии (рис 20.12).

Рассмотрим процессы разряда отрезка длинной линии на резистивную нагрузку. После замыкания ключа К на рис. 20.12,а в линии возникает возмущение, которое будет распространяться по линии от ключа налево. Пока оно не дойдет до правых зажимов линии и, отразившись от них, не вернется к нагрузке, схема замещения линии с нагрузкой будет соответствовать рис. 20.12,б.

При равенстве сопротивлений нагрузки R_н и волнового сопротивления линии W напряжение на нагрузке будет равно половине того напряжения, до которого заряжена линия (E/2). Возмущение, которое возникает на зажимах линии и начинает распространяться справа налево, также равно половине напряжения линии. На левых разомкнутых зажимах линии происходит отражение этого напряжения со сменой знака. Эти процессы изображены на рис. 20.12, в. Там же показана форма напряжения на нагрузке. Это напряжение представляет из себя прямоугольный импульс величиной U_н = E/2 и длительностью _и = 2l/V_ФАЗ. Здесь l – длина линии, V_ФАЗ – фазовая скорость распространения возмущения в линии.

На рис. 20.12, г показаны процессы, протекающие при сопротивлении нагрузки R_Н > W. Форма напряжения на нагрузке представляет собой затухающую последовательность ступенек одного знака.

Рис. 20.12

На рис. 20.12, д показаны процессы, протекающие при сопротивлении нагрузки R_н < W. Форма напряжения на нагрузке представляет собой затухающую последовательность разнополярных импульсов.

Для формирования импульсов в модуляторах отрезки реальных длинных линий не используются, так как длины отрезков получаются слишком большими. Предположим, что в качестве линии используется коаксиальный кабель, диэлектрик которого обладает диэлектрической постоянной  = 2 (полиэтилен).

Вычисляя длину линии по формуле получим для  _И= 1 мкс и (С – скорость света, С = 310⁸ м/с) l = 105 м.

Поэтому для формирования импульсов используются «эквиваленты» отрезков длинной линии (ЭЛ), например цепочечный (рис. 20.13).

Рис. 20.13