ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР НА «МЯГКОЙ» ЛАМПЕ

В качестве «мягкого» коммутаторного устройства применяются газоразрядные приборы, чаще всего водородные тиратроны. Их преимущества: а) малое падения напряжения при газовом разряде; б) возможность пропускания очень больших токов разряда; в) более простые требования к управляющим импульсам.

При полном разряде накопительной ёмкости коммутатор не размыкает цепь разряда до полного прекращения тока в ней. Форма импульса напряжения на нагрузке получается экспоненциальной.

Этот недостаток можно устранить путём применения в качестве накопителей энергии искусственных линий. При этом сохраняются все преимущества использования полного разряда.

Применение линий обусловлено возможностью получения прямоугольных импульсов при разряде разомкнутого отрезка длинной линии длиной ℓ, заряженного до напряжения U0 , на активное сопротивление RН , равное волновому сопротивлению линии Z0. Величина напряжения на нагрузке равна U0/2, а линия разряжается в течение

где v – скорость распространения электромагнитных волн в линии. Время разряда определяет длительность импульса на нагрузке.

В начале процесса разряда отрезка линии напряжение U0 делится пополам между

ИЛ –разомкнутый отрезок длинной линии,Анод ведет себя как ёмкость.

Т – тиратрон (активный элемент коммутатора), КЛ- коаксиальная линия. В паузе Т заперт, ИЛ накапливает энергию. UУПР отпирает тиратрон.

ИЛ разряжается отдавая энергию в нагрузку (АЭ-М) (тиратрон эквивалентен

тиристору). ИЛ разряжается полностью от Umax до Umin=0.

ИЛ ведет себя как конденсатор во время заряда (С0) через индуктивность LЗ и формирует прямоугольный импульс напряжения при разряде.

КПД цепи разряда стремится к 1, если Uсред Еп, а для Umin=0 это значит

Umax 2 Еп. Реализовать такое напряжение можно, если использовать особенности переходного процесса при подключении источника ЕП=const к последовательному

Ёмкость ячеек может быть определена из условия равенства запасённой в ИЛ энергии, и энергии, которая расходуется в RН за один импульс, что отображается

где k – число ячеек ИЛ, U0 2 Uн – напряжение заряда ИЛ.

Для работы с разными длительностями импульсов применяются сменные ИЛ, либо переключается число ячеек ИЛ («длина» ИЛ), пропорционально которому изменяется и длительность импульса.

Мощность, отдаваемая ИЛ во время импульса в согласованную нагрузку равна

необходимое напряжение заряда линии

U0 4 PИ

Обычно ИЛ проектируются на волновые сопротивления от 25 до 80 Ом.

Диод Д1 должен быть достаточно высоковольтным и поэтому имеет высокое сопротивление, что снижает КПД цепи заряда до η=0.8…0.85.

Часть энергии теряется в ИТ, поэтому ηР приблизительно равно ηИТ=0.8…0.9. Общий ηМ=ηЗ·ηР=0.7…0.8, т.е. того же порядка, что КПД на «жесткой» лампе.

Импульсные модуляторы с искусственными линиями широко применяются на

Обычно известны сопротивление нагрузки RАЭ и длительность радиоимпульса И.

АЭ автогенератора к источнику модулирующего напряжения подключают через повышающий импульсный трансформатор (для понижения напряжения питания

модулятора), при этом сопротивление нагрузки для ИЛ Rн = RАЭ/Кит2, где

Кит – коэффициент трансформации.

Необходимое волновое сопротивление линии w= Rн связано с погонными LП

индуктивностью и емкостью Cп соотношениями w= v Lп= 1/vCп (v – скорость распространения волн в линии).

Т.к. длина линии l=0.5 иv и Lп = w/v, CП= 1/vw, то значения полной индуктивности и емкости линии L0=lLп =0.5 иw; C0=lCп=0.5 и/w.

В случае линии с воздушным заполнением пространства между проводами v И 3 108 10 6

скорость распространения электромагнитной150 волны v ≈ 3·108 м/с и для формирования

2 2

импульса длительностью τИ = 1 мкс потребуется отрезок линии длиной

.

Очевидно, такая длина неудобна даже при свёртывании линии в моток. Линия с распределенными параметрами на практике заменяется LC- ячейками

количеством n >(6 - 12) с индуктивностью и емкостью каждой ячейки L=L0/n, 18

C=C /n, соответственно. При этом форма импульса остается близкой к

МАГНИТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР (МИМ)

В качестве коммутирующего прибора в таком модуляторе используется нелинейная индуктивность.

Магнитные коммутирующие устройства по сравнению с другими коммутаторами, в частности, с электронными лампами и водородными тиратронами, обладают рядом преимуществ, основными из которых являются:

1)высокая эксплуатационная надёжность, практически неограниченный срок службы;

2)постоянная готовность к работе, не требуют предварительного разогрева, тогда как тиратроны требуют предварительного разогрева в течение нескольких минут;

3)отсутствие предельных токов в схеме, подобно току эмиссии в ЭВП;

4)при рациональном конструировании габариты и вес МИМ могут быть меньше, чем лампового импульсного модулятора;

5)высокая механическая прочность и др.

Магнитные импульсные модуляторы могут коммутировать мощности в единицы

Частота 0 источника равна частоте следования импульсов. Конденсатор С (ИЛ) является накопительной ёмкостью, L0 – зарядная индуктивность, L –

коммутирующий дроссель (нелинейная индуктивность), ИТ – импульсный трансформатор.

Собственная частота цепи заряда выбирается равной частоте 0

1

L0C 0

Рабочая точка дросселя L выбирается у нижнего загиба кривой намагничивания

(точка 1) - сердечник отрицательно насыщен при помощи системы подмагничивания выбором тока IП . В начале каждого периода напряжение на конденсаторе С равно

нулю. Для цепи заряда справедливы дифференциальные уравнения (IL const, r1ИТ 0,