5.7. Модулятор источника анодного питания и катодной цепи выходного каскада усилителя мощности свч.

Блок – схема модулятора источника анодного питания и катодной цепи выходного каскада СВЧ представлена на рис.5.6, принципиальная схема на рис.5.7.

Модулятор осуществляет анодную импульсную модуляцию без использования дополнительных накопительных емкостей и мощного выходного высоковольтного импульсного трансформатора. В качестве коммутирующих приборов могут быть использованы высокоэкономичные полупроводниковые приборы типа тиристоров. Последние не требуют

Источник питания

Коммутирующий прибор

Выходной каскад СВЯ

Катодная обратная связь

Импульсное модулирующее устройство

Импульсное модулирующее устройство

Рис.5.6. Блок – схема модулятора управления источником анодного питания и катодной цепью СВЧ усилителя

дополнительных источников питания накала и потенциалов запирания. Время выключения тиристоров составляет порядка 15 - 40мксек, время включения – 0,1 – 0,2мксек.

Применение тиристоров позволяет значительно сократить габариты и вес не только модулятора, но и подмодулятора, т.к. они могут быть выполнены полностью на полупроводниковых приборах. Все это заметно повысит КПД и надежность устройства в целом.

D1

D1

Uимп

D2

D3

D4

Dn

Uим. вх

Uвч вх

Uвч вых

Г СВЧ

Т

R

Cи

Cи

Рис.5.7.

Оценку выигрыша КПД модулятора, представленного на рис.5.6, проведем в сравнении с модулятором, собранным по схеме рис.4.8.

Расходуемся в модуляторе, энергия уменьшится за счет резкого снижения остаточного напряжения на коммутирующем приборе.

Самая экономичная малогабаритная отечественная лампа, допущенная на работу в пакетно-импульсном режиме с малой скважностью (ГЖИ-26Б), имеет по ТУ остаточного напряжения , равное 800В. Остаточное напряжение на тиристоре составляет примерно 2-3в, при последовательном включении десяти тиристоров=20в.

При одном и том же коммутирующем токе потеря мощности уменьшается на

Мощность накала лампы 85вт, мощность обдува её вентилятором типа ДВО- равна 40вт. Следовательно, общая мощность, расходуемая модулятором, уменьшится на 203вт, в результате при выходной средней мощности модулятора порядка 900вт КПД его увеличится на 22,6%.

С увеличением коммутирующего тока выигрыш в КПД модулятора будет увеличиваться.

Мощность управления десятью тиристорами около 10вт. Мощность, расходуемая подмодулятором:

1) по источнику питания =1250в, Р=15вт;

2) по источнику питания =400в, Р=6вт.

Мощность накала лампы ГМИ-20 – 15вт, мощность накала двух ламп 6Н6П – 12вт. Величина мощности, расходуемой подмодулятором, составит порядка 38вт.

Таким образом, общий КПД модулятора источника анодного питания и катодной цепи выходного каскада усилителя мощности СВЧ увеличивается на 26,8%, габариты и все его (с учетом исключения источников питания) уменьшаться приблизительно на 40%, надежность повысится примерно на 20%.

1) В первом и в третьем модулирующем устройстве коммутатор выполняет функцию только ключа, т.е. управляет потенциалом на аноде нагрузки . Во втором модулирующем устройстве он выполняет функцию и ключа, и отрицательной обратной связи в цепи нагрузки, т.е. .

2) В первом модулирующем устройстве коммутатор управляет источником напряжения питания нагрузки сигналом из внешней цепи. Во втором – напряжение источника питания постоянно приложено к нагрузке, а коммутатор управляет током нагрузки. Третья является комбинацией двух модулирующих устройств, первого и второго. В паузах между посылками импульсов потенциал на нагрузке отсутствует, однако отключение напряжения происходит за счет управления током нагрузки.

3) Второе модулирующее устройство управляет катодной цепью СВЧ – приборов, что позволяет исключать высокопотенциальные элементы и в результате уменьшить габариты, вес модулятора и повысить надежность в эксплуатации.

Однако наличие постоянного напряжения на нагрузке ограничивает возможность использования СВЧ - приборов. Допустимое постоянное напряжение на аноде ЭВП как минимум в три раза меньше допустимого импульсного. Поэтому там, где важна выходная мощность, значительный уровень её может быть получен при анодной модуляции. Уменьшение времени пролета электронов с увеличением напряжения – фактор в пользу анодной модуляции. Это особенно важно для мощных генераторов СВЧ и высоковольтных ламп, используемых в качестве коммутаторов, которые имеют значительные межэлектродное расстояние.

1. Применение совмещённых импульсных модуляторов позволяет улучшить коэффициент использования генераторных ламп.

2. Модулятор источника анодного питания и модулятор источника анодного и катодной цепи выходного каскада усилителя мощности СВЧ по сравнению с модуляторами других типов имеют меньшие габариты и вес (до 40%), более высокие КПД (на 26%) и надежность в эксплуатации (на 20%).