Модулятор

Модулятор предназначен для формирования кратковременных импульсов анодного напряжения магнетрона, то есть он задает импульсный режим работы генератора СВЧ за счет питания его анодной цепи кратковременными импульсами высокого напряжения. С этой целью переменное напряжение 115В 400 Гц преобразуется в импульсы длительностью 3,5мкс, амплитудой 7,4кВ и частотой повторения 400 Гц.

Преобразование переменного напряжения в импульсы происходит в модуляторе путем сравнительно медленного накопления энергии, в течение действия волны питающего напряжения 2500мкс в емкостных накопителях и последующего быстрого 3,5мкс разряда их через магнитотиристорное ключевое устройство на нагрузку. Питающее напряжение 115В 400 Гц подается на модулятор через схему задержки включения. Импульсы питания анодной цепи магнетрона получаются на двух высоковольтных обмотках выходного трансформатора. Дополнительная низковольтная обмотка того же трансформатора обеспечивает формирование старт и бланк импульсов. Первые используются для запуска канала синхронизации и ВАРУ, вторые - для формирования бланкирующих импульсов, подаваемых на внешние системы.

В модуляторе предусмотрена возможность грубой регулировки амплитуды выходных импульсов за счет перепайки отводов на первичной обмотке входного дросселя-трансформатора модулятора.

Модулятор собран по двухкаскадной схеме с полным разрядом накопительных емкостей.

Его первым каскадом является низковольтный накопитель, составленный из конденсаторов С16—С19, С23 и С24 и тиристорного коммутатора на диодах Д9 и Д13 (рис. 2.6.).

Второй каскад модулятора содержит высоковольтный накопительный конденсатор С15 и магнитный коммутатор ТрЗ.

Напряжение питания 115В 400 Гц через контакты реле Р2 подается на дроссель Др2, конструктивно представляющий собой комбинацию дросселя и трансформатора. Первичная его обмотка наматывается на одном сердечнике, а вторичная на двух сердечниках. Свободный от первичной обмотки сердечник имеет регулируемый зазор, с помощью которого индуктивность вторичной обмотки совместно с емкостью низковольтного накопителя настраивается в резонанс на частоту питающей сети.

Рис.2.6.

Другими словами - сердечник имеет регулируемый зазор, с помощью которого вторичная обмотка совместно с конденсаторами низковольтного накопителя настраивается в резонанс на частоту питающей сети.

В исходном режиме сердечники дросселя Др1 и трансформаторов Тр2, ТрЗ намагничены отрицательно за счет остаточной индукции B₀. Рабочие точки на характеристике намагничивания находятся в положении 1 (рис. 2.6, б). В этом случае, низковольтный накопитель (рис. 2.6, а) разряжен; тиристоры Д9, Д13 закрыты.

При срабатывании схемы задержки включения передатчика напряжение 115В 400 Гц подается на первичную обмотку дросселя Др2. В отрицательный полупериод напряжения (рис. 2.6, а) на вторичной обмотке происходит заряд низковольтного накопителя С16—24 (рис. 2.6, б).

Другими словами - С помощью дросселя Др2 одновременно повышается до необходимого уровня напряжение сети и происходит резонансный заряд низковольтного накопителя.

Ток заряда проходит по цепи:Др2 (9), Тр2 (8—9), Тр4 (1—2), Тр2 (6-7), Тр3 (1—2), С16-24, Др1 (3-2), Др2 (10).

Под действием тока заряда происходит следующее: рабочие точки на характеристиках намагничивания дросселя Др1 и трансформатора Тр3 их сердечники находятся в точке отрицательного насыщения, то есть удерживаются на правой ветви в пределах положения точки 1(рис.2.6,б). Ток заряда мал, поэтому насыщения сердечника ключевого трансформатора Тр3 не происходит. Конденсаторы низковольтного накопителя заряжаются отрицательным напряжением; тиристоры остаются в закрытом состоянии, так как на анодах и управляющих электродах напряжение отрицательное. Магнитное состояние сердечника трансформатора Тр2остается почти неизменным (мало витков, мал ток).

Во второй положительный полупериод питающего напряжения происходит перезаряд конденсаторов низковольтного накопителя (С 16—24).

Ток перезаряда проходит по цепи: Др2 (10), Др1 (2—3), С 16—24, ТР3 (2—1). Тр2 (7—6), Тр4 (2—1), Тр2 (9—8), Др2 (9).

Под действием этого тока перезаряда рабочие точки на характеристиках намагничивания перемещаются в направлении к положению2(рис.2.6,б). Конденсаторы низковольтного накопителя перезаряжаются; на анодах и управляющих электродах тиристоров появляется положительное напряжение, и они открываются; магнитное состояние сердечника трансформатора Тр2 пока не изменяется.

За счет резонансных свойств цепи ток перезаряда во втором полупериоде больше тока заряда, существующего в первом полупериоде, и напряжение на конденсаторе в конце периода достигает значения650 В.

При этом напряжении тиристоры Д9, Д13 открываются и возникает большой ток разряда низковольтного накопителя.

Ток разряда проходит по цепи: С16—24,Др1(3—1),Д9,Д13, Тр2(6—7), Тр3 (1—2), С16—24.

На первой стадии разряда ток мал, так как сердечники дросселя Др1 и трансформатора Тр3 еще не достигли состояния насыщения. Рабочая точка на характеристике намагничивания переходит из положения 2 близко к положению 3.

Задержка между моментом открытия тиристоров и возникновения насыщения сердечника дросселя Др1 значительно облегчает тепловой режим тиристоров, так как за это время проводящая область, возникающая вблизи управляющих электродов, успевает распространиться на большую часть структуры тиристоров.

Как только сердечник дросселя Др1 достигнет отрицательного насыщения, возникнет основной ток разряда. В это время низковольтный накопитель замыкается накоротко, и ток разряда приобретает максимальную величину.

Под действием основного тока разряда низковольтного накопителя сердечник трансформатора Тр3перемагничивается, и в этот момент во вторичной обмотке возникает ЭДС (рис. 2.7, в), заряжающая высоковольтный накопитель С15. Энергия, накопленная в электростатическом поле низковольтного накопителя, переходит в высоковольтный накопитель, после чего сердечник трансформатора Тр2перемагничивается (относительно малым током). Рабочая точка из положения 1 перемещается в положение 2.

При разряде низковольтного накопителя во вторичной обмотке трансформатора ТрЗ появляется ЭДС, под действием которой происходит заряд высоковольтного накопителя.

Ток заряда проходит по цепи: Тр3 (3), С15, Тр2 (4—3), формирующая линия, Тр3 (4).

Под действием тока заряда высоковольтный накопитель заряжается и напряжение на нем в конце заряда составляет 6,1кВ (рис. 2.7, г).

В формирующей линии возникают собственные колебания, препятствующие нарастанию тока заряда. Сердечник трансформатора Тр2 дополнительно не намагничивается, так как суммарные ампервитки обмоток 3—4 и 6—7 равны нулю, а сердечник трансформатора ТрЗперемагничивается.

Как только импульс, заряжающий высоковольтным накопитель, закончится, возникает его разряд. Ток разряда проходит по той же цепи, что и ток заряда, но в противоположном направлении.

Во время разряда высоковольтного накопителя фаза собственных колебаний формирующей линии изменяется и напряжение, существующее на ней, складывается с напряжением высоковольтного накопителя, вследствие чего разряд ускоряется и форма тока разряда улучшается.

Сердечник трансформатора ТрЗперемагничивается, в результате чего сопротивление его обмоток оказывается мало. Сердечник трансформатора Тр2перемагничивается и во вторичных обмотках (1—2 и 3—5) возникает импульс высокого напряжения 7,4кВ длительностью 3,5мкс. С обеих обмоток импульсное напряжение отрицательным знаком подается на катод, а положительным через разделительные конденсаторы С13, С14, корпус - на анод магнетрона (рис. 2.7, д). В конце разряда все элементы схемы модулятора оказываются в исходном состоянии.

Рис.2.7.

Для получения необходимых старт-импульсов к обмотке (10— 11) трансформатора Тр2 подключен формирующий каскад, через трансформатор Тр1 (Тр6 - ?).

С него снимаются:

1. Импульс положительной полярности амплитудой 45— 60В для бланкирования бортовой аппаратуры – САМОЛЕТНЫХ ОТВЕТЧИКОВ (обмотка 5—6);

2. Импульс отрицательной полярности амплитудой 45—60В для бланкирования бортовой аппаратуры - САМОЛЕТНЫХ ОТВЕТЧИКОВ (обмотка 6—7);

3. старт-импульс отрицательной полярности амплитудой 5—7В для запуска канала синхронизации и схемы ВАРУ (обмотка 6—8).