3.2.2. Блок модулятора с выпрямителем 17 кВ

Блок модулятора и выпрямителя 17 кВ конструктивно объединяет каскад мощного усилителя-модулятора (УМ на рис.3.3), элементы выход­ной цепи модулятора, выпрямитель анодного напряжения +17 кВ, выпря­митель экранного напряжения +1400 В и вентилятор обдува ламп модуля­тора и магнетрона. В качестве модулятора используется каскад на мощной модуляторной лампе ГМИ-90, на анод которой подается высокое напряже­ние +17 кВ от высоковольтного выпрямителя. Модулятор ПРЛ-10МН по­строен по схеме с неполным разрядом накопительного конденса­тора. Ох­лаждение моду­лятора осуществляется специальным вентилятором. Во время паузы между ЗИ лампа закрыта и накопительный конденсатор заря­жается от источника питания до напряжения +17 кВ. Поступивший на управляющую сетку по­ложительный импульс амплитудой примерно 850 В отпирает лампу, внут­реннее сопротивление ее резко уменьшается и нако­пительный конденсатор разряжается через магнетрон. При этом на время действия ЗИ к магне­трону прикладывается почти полное напряжение, до которого заряжен на­копительный конденсатор, и магнетрон генерирует мощный ВЧ импульс.

Выпрямитель 17 кВ предназначен для питания анода лампы модуля­тора. Выпрямитель выполнен по схеме удвоения на шести высоковольтных диодах, зашунтированных высоковольтными конденсаторами. На выходе выпрямителя установлен фильтр, который служит для сглаживания пуль­саций напряжения. Анодные трансформаторы высоковольтного выпрями­теля имеют по две первичные обмотки и одну вторичную высоковольтную обмотку. Напряжение сети поступает на одну пару первичных обмоток. Магнитный поток, создаваемый ими, инициирует во вторичных высоко­вольтных обмотках напряжение, равное половине номинального, которое поступает на выпрямитель. На выходе выпрямителя появляется напряже­ние приблизительно 10 кВ при холостом ходе. Затем с помощью вариака напряжение сети подается на вторую пару первичных обмоток, магнитный поток которых складывается с магнитным потоком первой пары обмоток, при этом выходное напряжение выпрямителя повышается. При повороте ручки вариака напряжение выпрямителя плавно поднимается до нужного значения, которое определяется режимом работы магнетрона.

3.2.3. Блок магнетронного генератора

Магнетронный генератор вырабатывает кратковременные импульсы электромагнитной энергии СВЧ. В нем применен быстроперестраиваемый пакетированный магнетрон. Магнетронный генератор работает на одной из двух фиксированных частот, лежащих в его рабочем диапазоне. Мощность в импульсе при любом режиме работы не менее 70 кВт. Магнетрон – один из самых важных функциональных узлов ПРД и от его надежности и ис­правности зависят почти все эксплуатационные показатели ПРЛ-10МН. Рассмотрим некоторые особенности и причины отказов магнетронов.

Тщательный анализ отказов магнетронов показывает, что большин­ство из них является следствием следующих причин.

Ухудшение вакуума магнетрона. Это явление происходит за счет диффу­зии воздуха через металл, стекло и сплав металла со стеклом в вакуумную полость магнетрона. В результате такой диффузии (натекания) воздуха происходит повышение давления в вакуумной полости, приводящее к ухудшению параметров магнетрона и в конечном итоге к его отказу при работе. Характерными признаками ухудшения вакуума при работе магне­трона в РЛС является отсутствие излучения СВЧ энергии и завышенные показания прибора, контролирующего средний ток магнетрона при вклю­чении высокого напряжения. Внезапное полное натекание может быть вы­звано прожогом стекла у вывода энергии магнетрона. Причинами этого могут быть включение магнетрона на несогласованную нагрузку, пробои в волноводном тракте, неправильное сочленение волноводов, наличие в вол­новодном тракте посторонних частиц.

Размагничивание магнитной системы магнетрона. Это происходит, как правило, в результате небрежного обращения с магнетроном. Работа с маг­нетроном допускается только с использованием ферромагнитного инстру­мента. Следует помнить, что частичное размагничивание магнетрона при установке приводит к быстрому ухудшению качества работы магнетрона при воздействии других факторов и к его отказу в результате уменьшения генерируемой мощности.

О брыв нити накала подогревателя. Как правило, такие неисправно­сти воз­никают при нарушении режима питания цепи накала. Важной ха­рактеристикой магнетрона является зависимость необходимой величины напряжения накала U_н от подводимой к магнетрону средней мощности P_ср при постоянной температуре ка­тода (рис.3.4).

Рис.3.4. Накальная характеристика

Эта зависимость получила на­звание на­кальной харак­те­ри­стики, она дает воз­мож­ность правильно оп­­ределить напря­жение накала ма­гне­­трона в ра­бочем ре­жиме. Пе­ред вклю­че­нием высокого на­пря­же­ния на магнетрон по­дается на­чаль­ное но­миналь­ное на­пря­жение на­ка­ла U_НОМ. Для получе­ния определенной первичной элек­тронной эмиссии ка­тод магнетрона разо­гревают в течение несколь­ких ми­нут, после чего пла­в­но или ступенями вводится анодное на­пряжение. Од­новременно с этим на­пря­жение накала понижается в соответствии с на­кальной характе­ристикой до значения U_Н.раб, кото­рое в некоторых случаях может быть равно нулю. Если напря­жение накала не будет уменьшено, то температура катода уве­личится за счет бомбардировки его возвращающи­мися электро­нами и срок службы магнетрона значительно сократится. Опыт показывает, что повы­шение температуры оксидного катода на 50…100⁰ С по сравне­нию с номи­нальной величиной приводит к сокраще­нию срока службы магнетрона в 2…3 раза. Во всех практических схемах пере­датчиков, вклю­чая и ПРЛ-10МН, сниже­ние напряжения или выклю­чение накала произво­дится авто­матически по­сле включения высо­кого на­пряжения.

Искрение. Такая неисправность является признаком нестабильной работы магнетрона. Искрения свойственны почти всем импульсным магнетронам, однако допустимыми являются искрения, повторяющиеся приблизительно через 50…60 с. Обычно искрят магнетроны, не оттренированные после длительного хранения или после продолжительного перерыва в работе. Магнетроны должны тренироваться после хранения или перерыва в работе свыше трех месяцев. Запрещается включать ПРД без обдува магнетрона.