Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие]

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

27.10.2023

Размер:

19.21 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 5219 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

Искажения, которые возникают при трансформации прямо угольного импульса, сводятся к растяжению фронтов импульса, увеличению спада на плоской вершине импульса &U, а также появлению колебаний на вершине импульса (рис. 1.143).

Правильным выбором параметров трансформатора эти иска жения можно свести к допустимому минимуму.

Схема, подобная рассмотренной, используется также и для им пульсной модуляции генератора метровых волн.

4. Схемы импульсной модуляции с ионными коммутирующими устройствами

Как указывалось выше, в импульсных модуляторах с ионными коммутаторами форма и длительность формируемого модулирую щего видеоимпульса практически не зависят от формы и длитель ности управляющих импульсов, а определяются свойствами на копителя. Поэтому при применении ионных коммутаторов конден саторы в качестве накопителей энергии не применяются, так как при этом форма модулирующего импульса соответствует кривой разряда конденсатора — экспоненте. В модуляторах с ионными коммутаторами в качестве накопителя энергии обычно использует ся искусственная длинная линия.

Известно, что при разряде длинной линии на нагрузочное со противление, равное ее волновому сопротивлению, на нагрузке формируется прямоугольный импульс, длительность которого тп зависит от длины линии / и скорости распространения электро-

				21
магнитной	энергии	вдоль линии	v: ча = —.
				v
Однако	реальная	длинная линия с		распределенными параме
трами не	может использоваться		для	формирования импульсов
вследствие	ее громоздкости.

На практике в качестве накопителя энергии используется ра зомкнутая искусственная линия, состоящая из сосредоточенных

индуктивностей		и емкостей	(рис. 1.144,а).	Искусственная		длин
ная линия не может являться точным эквивалентом					однородной
длинной	линии,	и поэтому	она формирует	несколько	искаженный
импульс	(рис. 1.144,6).
Чем	больше	ячеек в искусственной линии, тем круче				фронты

формируемого ею импульса. Однако увеличение числа ячеек при


водит к	уменьшению индуктивностей и емкостей каждой ячейки,
которые	становятся соизмеримыми с паразитными			параметрами
схемы.	Поэтому	при длительности	формируемого импульса		0,5—
2 мксек	обычно	ограничиваются	тремя — четырьмя	ячейками, и
лишь при длительности формируемых импульсов тц=(2—5)					мксек
число ячеек искусственной линии			может быть увеличено до 5—8.

В качестве ионного коммутирующего устройства в модуляторах чаще всего применяются водородные тиратроны, реже (при боль

ших мощностях) —тригатроны. 180

Линия может быть заряжена от источника высокого напряже ния через дроссель, обладающий практически бесконечным сопро тивлением на частотах, соответствующих основным гармоническим составляющим формируемого линией импульса. Поэтому этот дроссель отделяет источник питания от линии при формировании


импульса, т. е. при разряде			линии. Поскольку заряд линии проис
ходит сравнительно		медленно,		то влиянием индуктивностей ячеек
при	заряде можно	пренебречь,		т. е считать, что емкости ячеек ли
нии	включены параллельно,		составляя эквивалентную емкость Сэ =
— пС\, где п — число ячеек,			а С\ — емкость одной ячейки.

	Рис. 1.144. Искусственная линия (а) и
	формируемый ею импульс		(б)
Энергия, накопленная в линии к концу			ее заряда, может быть
выражена формулой W — —g—> г Д е		— напряжение, до ко
торого заряжена	линия.
Искусственная линия может быть заряжена как от источника
постоянного тока, так и от источника		переменного тока. Ниже бу
дут рассмотрены	схемы импульсной	модуляции магнетрона с ис

пользованием искусственной линии, соответствующие этим двум случаям.

С х е м а и м п у л ь с н о й м о д у л я ц и и	м а г н е т р о н а
с з а р я д о м и с к у с с т в е н н о й д л и н н о й л и н и и
от и с т о ч н и к а п о с т о я н н о г о	т о к а

Принципиальная схема импульсной модуляции магнетрона с использованием тиратронного коммутатора и зарядом искусствен

ной	длинной	линии от источника постоянного		тока	показана на
рис.	1.145.
Величина		индуктивности зарядного	дросселя	L 3 a p	подбирается
так, чтобы вместе с емкостью линии Сэ			она составляла последова
тельный колебательный контур, период			собственных		колебаний ко-

181

торого Т0 должен быть в два раза больше периода повторения им пульсов Тп:

Та — 2^ К^зарСэ — 27",,.

Эквивалентная схема цепи заряда линии от источника постоянного тока показана на рис. 1.146, а. На этой схеме сопротивление г представляет собой суммарное сопротивление цепи заряда, ко торое складывается из активного сопротивления дросселя и вну треннего сопротивления источника питания.

л.

Рис. 1.145. Принципиальная схема импульсной модуляции магнетрона с тиратронным коммутатором и зарядом искусственной липни от источника постоян ного тока

Величина сопротивления г должна быть меньше удвоенного значения характеристического сопротивления колебательной си стемы. Только в этом случае в цепи возникает колебательный за ряд линии.

Если коэффициент затухания зарядного контура 8=757— д о "

•^'-:iap

статочно

мал, то

напряжение

на

эквивалентной

емкости

линии

можно приближенно

определить из формулы

ц е а ж £ , , с т ( 1 —e-M cos(o0 0,

(1.107)

где

соо — частота

собственных

колебаний

зарядного

контура.

На рис. 1.146,6 показан график изменения

напряжения

на ли

нии

при ее заряде

от источника

постоянного

тока.

Коммутатор

замыкает

линию

на

разряд в

первый

максимум

напряжения

на

линии, когда это напряжение близко к удвоенному

значению на

пряжения

источника, т. е. в момент /, =

—• =

тс

УL3apC3.

Чтобы нестабильность параметров зарядного дросселя и искус

ственной

линии,

вызывающая

изменение

периода

колебаний

Т3,

не влияла на величину напряжения на линии в момент переклю

чения последней	с заряда на разряд, последовательно с дроссе
лем включается	диод	Л\. Этот диод	запирается и разрывает цепь
заряда в тот момент,		когда линия заряжена до максимального на
пряжения. Тем	самым устраняется		возможность обратного раз-

182

RKCK,

ряда линии, и напряжение на ней остается практически постоян ным до момента подачи управляющего импульса, зажигающего тиратрон Л2. При добротности зарядного контура Q = 15 это мак симальное напряжение равно примерно 1,8-Ецст.

Рис. 1.146. Эквивалентная схема цепи заряда линии от источника постоянного тока (а) и график изменения напряжения на линии в процессе заряда (б)

Если сопротивление магнетрона согласовано с волновым со противлением линии (если ^?м = р), то в момент зажигания тира трона г1! напряжение на нагруженном конце линии становится рав


ным		. При этом			в процессе разряда линии на магнетроне
формируется				прямоуголь
ный	импульс			напряжения			с
амплитудой,			равной			gaк с	•
Длительность				этого импуль
са определяется параметра
ми	длинной		линии.		Графи
ки	изменения			напряжения
на линии и нагрузке в рас
сматриваемой				схеме		пока
заны на рис. 1.147.								Рис. 1.147. Графики напряжения на линии
Для		согласования			сопро
тивления магнетрона					с	вол		и нагрузке в схеме с зарядом линии от
новым		сопротивлением				ли		источника постоянного тока

нии	в	схеме		используется

импульсный трансформатор (ИТ). Корректирующая цепь подключенная параллельно первичной обмотке трансформатора, служит для устранения выбросов в модулирующем напряжении магнетрона в момент зажигания, когда магнетрон еще не возбу дился и его сопротивление очень велико, т. е. когда согласование линии с магнетроном еще отсутствует. Сопротивление корректи рующей цепи Яр выбирается приблизительно равным волновому

183

Рис. 1.149. Эквивалентная схема цепи заряда линии от источника перемен ного тока и графики напряжений при резонансном заряде

сопротивлению линии. Поэтому			в момент	зажигания линия		оказы
вается	нагруженной	не на магнетрон, а		на	сопротивление	RK и
согласование не нарушается. В последующие					моменты по мере за
ряда	конденсатора	С к общее	сопротивление корректирующей

цепи увеличивается, стремясь к бесконечности, и эта цепь пере стает влиять на работу схемы. Величина емкости конденсатора корректирующей цепи подбирается экспериментально.

Если импульсный модулятор и модулируемый магнетрон раз несены, то соединение искусственной линии с импульсным транс форматором осуществляется с помощью коаксиального кабеля, как и показано на рис. 1.145. Волновое сопротивление кабеля дол жно быть равно волновому сопротивлению искусственной длинной линии.

	С х е м а и м п у л ь с н о й м о д у л я ц и и							м а г н е т р о н а
	с з а р я д о м и с к у с с т в е н н о й д л и н н о й								л и н и и
			от и с т о ч н и к а п е р е м е н н о г о т о к а
	Искусственные линии в схемах						импульсной	модуляции можно
заряжать не только от источника							постоянного, но и от источника
переменного			тока. В этом			случае	зарядный контур,		составленный
зарядным			дросселем		L 3	a p и
эквивалентной				емкостью		ли		1о6ш
нии Сэ , должен				быть настроен
							"ист" "г
в	резонанс		с частотой		источ
ника переменного тока.
	Упрощенная			схема	тако
го	модулятора			показана		на
рис. 1.148.
	Если	в	начальный		момент
(£ = 0),		емкость		линии	Сэ	раз
ряжена, то напряжение					на ней

Рис. 1.148. Упрощенная схема модулятора с зарядом линии от источника переменного тока

в любой последующий момент может быть вычислено (без учета потерь) по формуле

Uc^ — —~- (sin со/ — со/ COS с о / ) .

(1.108)

184

Согласно этой формуле амплитуда напряжения на емкости ра

стет	до бесконечности. Практически же, если учесть потери, то
это	напряжение,	как и в любом колебательном контуре,	ограни
чено	значением	^ m 2 Q , где Q — добротность зарядного	контура

(рис. 1.149,6).

Разряд емкости линии производят в те моменты, когда напря жение на линии принимает максимальные значения. Чаще всего период повторения импульсов станции соответствует одному пе риоду колебаний питающего напряжения. Это упрощает схему коммутации. В этом случае линия должна разряжаться в конце

Рис. 1.150. Принципиальная схема импульсной модуляции магнетрона с тиратронным коммутатором и зарядом искусственной линии от источника перемен ного тока


каждого периода	( n p H ^	=	- ^ - j ,	когда напряжение на линии в
тс раз превышает	амплитуду		напряжения		источника:
иС э = \		(0 -	2т. cos 2*)		=-*Um.

При заряде линии чаще используют низковольтный первичный источник напряжения, а необходимую амплитуду переменного на


пряжения получают при помощи повышающего					трансформатора.
На принципиальной схеме, приведенной на рис. 1.150, таким по
вышающим	трансформатором является трансформатор Тр\ с коэф
фициентом	трансформации
Эквивалентная схема цепи			зарядной линии		приведена		на
рис. 1.149, а. В		сопротивлении	г учитываются	активные		потери	в
трансформаторе		Тр\, активное	сопротивление	зарядного		дросселя

и внутреннее сопротивление источника тока, пересчитанное во вторичную цепь трансформатора Трх. Суммарная индуктивность £общ в цепи заряда складывается из индуктивности рассеивания трансформатора Тр\ и индуктивности зарядного дросселя.

Коммутация осуществляется с помощью тиратрона Л, на сетку которого подаются поджигающие импульсы. Импульсный транс форматор Тр2 — повышающий. Он служит для согласования со противления магнетрона с волновым сопротивлением линии и од-

185

непременно для увеличения амплитуды модулирующего видеоим пульса.

Графики напряжений и токов в этой схеме приведены на рис. 1.151.

Поскольку зарядная цепь настроена в резонанс с частотой пи1 тающего напряжения, то зарядный ток совпадает по фазе с на

пряжением

источника.

Если

первичный источник имеет напряже-

ние 220 в

(амплитуда

i7mi~310

в),

то при

коэффициенте

транс

формации

/г 1 = 30

амплиту

9кв

ду

напряжения

на

вторич

ной

обмотке

Um2

можно

считать приближенно

рав

ной 9 кв.

Практически из-за нали

чия потерь в зарядном кон

туре

максимальное

напря

жение, до которого заря

жается линия за время од

ного

периода,

увеличивает

ся не в тс, а в 2,1—2,3 раза

по

сравнению

амплитудой

напряжения

£/,„2, т.

е.

на

пряжение на линии в мо

мент

коммутации

примерно

равно 20

кв.

Коэффициент

трансфор

мации

импульсного

транс

.]I

форматора

П2 зависит or со

противления

магнетрона RN

Рис. 1.151. Графики

напряжений

токов

и волнового

сопротивления

в схеме с зарядом липни от цепи

перемен

линии

р. От

него

зависит

ного

тока

согласование

линии

на

грузкой.

Если

принять /?м

= 500

ом,

а р = 55

ом, то

необходимый

коэффи

циент

трансформации

равен

/Л,

500

п 2

— у '

ИЛИ

112^3.

Поскольку амплитуда видеоимпульса на первичной

обмотке

импульсного трансформатора составляет

половину

напряжения, до

которого заряжается линия, то амплитуда выходного видеоим пульса (пренебрегая потерями в импульсном трансформаторе) бу дет достигать 30 кв.

Основным преимуществом рассмотренной схемы по сравнению с предыдущей является отсутствие высоковольтного выпрямителя,

недостатком — необходимость точной синхронизации	источника
поджигающих импульсов (подмодулятора) с первичным	источни
ком переменного напряжения.

186

5.Магнитный импульсный модулятор

Вмагнитных импульсных модуляторах в качестве коммутирую щего устройства используются дроссели с сердечником из спе циального ферромагнитного материала типа никелевых сплавов (например, супермаллоя, молибденового пермаллоя и др.).

Ферромагнитные сердечники такого типа обладают очень вы сокой магнитной проницаемостью до определенною значения маг нитной индукции, при которой материал внезапно насыщается, а

	6
Рис. 1.152. Гистерезисная петля	(а) и кривая намагничива
ния (б) ферромагнитных материалов, используемых в маг
нитных импульсных модуляторах
его дифференциальная магнитная	проницаемость p _ = - j j j резко

уменьшается и становится близкой к проницаемости воздуха. Ги стерезисная петля подобных материалов узкая, с малым значе нием коэрцитивной силы, форма ее близка к прямоугольной. На рис. 1.152 приведена линейная аппроксимация кривой намагничи вания и гистерезисная петля таких ферромагнетиков.

Индуктивное сопротивление дросселя с сердечником из такого

материала	велико,	когда сердечник не насыщен, и мало при его
насыщении	( H - ^ I	^ P ^ ) -

Поскольку значение магнитной индукции дросселя определяет

ся по формуле В = k \ udt(k — постоянный коэффициент), то, если

приложить к этому дросселю переменное синусоидальное напря жение достаточной амплитуды, ток в цепи будет иметь вид им пульсов (рис. 1.153,6). Максимальное значение тока при этом отстает по фазе на четверть периода от максимального значения напряжения, так как магнитная индукция В принимает макси мальные значения и обеспечивает насыщение именно "в те момен ты, когда синусоидальное напряжение на дросселе u=Umsmut

меняет свой знак. Это объясняется тем, что интеграл от синусои-

187

дальнои величины принимает максимальные значения в моменты

времени,

кратные

длительности

полупериода

синусоиды

-^ .

A w e

= k l

Vms i n

®t dt,

где n—целое

число.

Импульсный характер тока объясняется резким уменьшением

сопротивления

дросселя в момент

насыщения. Такое

устройство

называется

пульсатором.

Пульсатор

можно

использовать как

переключатель, если

его

переводить

момент

коммутации

из

ненасыщенного

состояния в состояние насыщения. Одна

ко следует учесть, что такой

пульсатор

не

является

идеальным переключателем,

так

как величины

полного

сопротивле

ния

ненасыщенном

состоянии

и при

насыщении

соответственно

не

равны

бесконечности

и нулю.

На

рис. 1.154

показана

простейшая

схема использования пульсатора для им

пульсной

модуляции

генератора

СВЧ.

схеме

используется

резонансный

за

Рис. 1.153.

Схема

пульса

ряд

накопительного

конденсатора

С„йк

тора (а) и графики напря

от

источника

переменного

тока.

Транс

жения и

тока

пульса

форматор Тр\

повышающий. Параллель

торе (б)

но

к накопительному

конденсатору

Снш

подключены

последовательно

соединен

ные пульсатор П и первичная обмотка

импульсного

трансформа

тора Тр2. Во вторичную

обмотку

трансформатора

Тр2

включена

нагрузка — генератор СВЧ

внутренним

сопротивлением

Rreu.

+ .

ООмотко

поймагничиоания

Рис. 1.154. Простейшая схема магнитного импульсного

	модулятора
Для того чтобы насыщение пульсатора		наступало	только один
раз за период питающего	напряжения, в схему включена обмотка
подмагничивания L n . Ток в этой обмотке		должен быть такой ве
личины, чтобы в исходном	режиме (в момент / = 0)		напряженность

188

магнитного поля была близка к Я к р и рабочая					точка находилась
и области	отрицательного		насыщения (точка	/	на рис. 1.152,6).
Конденсатор в этот		момент	разряжен: « с = 0	(рис. 1.155,6).
После	момента	/ = 0 в	схеме происходит	резонансный заряд

накопительного конденсатора, при этом напряжение на конденса торе изменяется в соответствии с формулой 1.108 и рис. 1,149,6.

Это напряжение через первичную обмотку импульсного трансфор матора приложено к пульсатору Я, и поэтому магнитная индук ция пульсатора, а следовательно, и положение • рабочей точки на кривой намагничивания при заряде конденсатора изменяются по закону

B = -B0 + k\ucdt,

189

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 5219 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ