Замедляющие системы. Генераторы с электрическим управлением электронным потоком. Методы и устройства стабилизации частоты и фазы колебании в задающих генераторах простых и сложных сигналов, страница 45

Роль подавляющего диода сводится к устранению положитель­ного полупериода колебаний напряжения на нагрузке после за­крытия модуляторной лампы (рис. 8.21). При отсутствии подав­ляющего диода к аноду модуляторной лампы, помимо напряже­ния накопительного конденсатора, прикладывалось бы еще допол-

нительно напряжение выброса и мог бы произойти пробой моду­ляторной лампы. Кроме того, последующий отрицательный вы­брос мог бы вызвать повторный запуск генераторов.

Применение легко управляемой и быстродействующей элек­тронной лампы позволяет обеспечить изменение длительности им­пульсов t_м и периода их повторения Тп в таких модуляторах.

Основными недостатками лампового модулятора являются: жесткие требования к форме импульса подмодулятора; высокая мощность подмодулятора (до нескольких процентов от выходной мощности модулятора); значительное время подготовки к работе (1...5 минут); невысокая надежность (особенно при большой вы­ходной мощности).

Мощность модулятора определяется используемой лампой. В настоящее время разработана серия мощных импульсных тетро­дов, которые коммутируют напряжения до 70 мВ и токи до 1000 А. Параметры некоторых модуляторных ламп приведены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Для повышения мощности модуляторов применяют параллель­ное и последовательное соединение модуляторных ламп. Однако при этом усложняется конструкция, снижается надежность, воз­растают габариты и вес. Разрабатываются также новые модуля­торные приборы повышенной мощности. Примером такого прибо­ра является инжектрон — специальный модуляторный триод с магнитной фокусировкой луча. В настоящее время разработаны образцы инжектронов, которые коммутируют напряжения до 300 кВ и токи до 300 А.

Типовая схема модулятора с полным разрядом на водородном тиратроне изображена на рис. 8.22. В качестве накопителя энер­гии используется искусственная линия, обычно называемая фор­мирующей (ФЛ). Заряд линии через индуктивность L, носит ко­лебательный характер. Максимальное напряжение, до которого заряжается линия,

где Qз — добротность цепи заряда, состоящей из индуктивности Lз и суммарной емкости линии Сз =nС₀. Напряжение на лишки помощью зарядного диода Дз, поддерживается примерно посто­янным до прихода запускающего импульса. Последний открывает коммутатор Л  (тиратрон)  и линия начинает разряжаться че-

Рис. 8.22

рез тиратрон Л и первичную обмотку импульсного трансформа­тора ИТ. В это время зарядная индуктивность Lз предохраняет источник питания от замыкания через коммутатор. После разря­да линии на согласованную нагрузку напряжение на аноде тира­трона уменьшается практически до нуля и тиратрон гаснет. Фор­мирующая линия при полном разряде на согласованную нагрузку обеспечивает на выходе модулятора прямоугольный импульс на­пряжения длительностью , где n—число ячеек линии; L₀ и С₀—индуктивность и емкость одном ячейки. Для этого эквивалентное сопротивление нагрузки, приведенное к первичной обмотке импульсного трансформатора ИТ, должно быть равно волновому сопротивлению линии , где n_тр— коэффициент трансформации импульсного трансформатора (обычно берут n_тр £ 3...7).

Зарядная индуктивность должна быть такой, чтобы накопи­тельная линия успела зарядиться до максимального напряжения ко времени прихода запускающего импульса модулятора

где

Сл =nC₀.При нарушении вакуума в генераторе или усилителе СВЧ возможны  искрения  (пробои). При этом Rн®0 и после разряда формирующей линии на такую нагрузку она ока­зывается   перезаряженной. Если не снять напряжение перезаряда (Uп), то к  моменту прихода следующего запускающего импульса   формирующая линия окажется заряженной  до напряжения ~2(Uн + Uп) и  возможен пробой как в самой    формирующей линии, так  и в коммутирующем приборе, генераторе или усилителе СВЧ. Для снятия напряжения  перезаряда  применяют защитный диод Д (рис. 8.22).

Форма импульса напряжения на нагрузке у, этих модулято­ров несколько хуже, чем у электронно-ламповых, и зависит в основном от параметров импульсного трансформатора ИТ. Так, относительное уменьшение напряжения за .время длительности импульса, приведенное к первичной обмотке импульсного тран­сформатора ИТ, определяется соотношением

где Lм — индуктивность намагничивания импульсного транс­форматора ИТ. Такие модуляторы имеют значительное время подготовки к работе (5...12 мин). При необходимости формиро­вания кодовых групп импульсов и даже изменения частоты по­вторения импульсов схема и конструкция модулятора услож­няются.

Модуляторы на водородных тиратронах имеют ряд положи­тельных качеств. Они просты по устройству, имеют более высо­кий КПД, к форме импульса подмодулятора не предъявляется таких жестких требований, как в ламповом модуляторе, требуе­мая мощность подмодулятора сравнительно низкая.

В настоящее время разработаны водородные тиратроны, ком­мутирующие напряжения до 160 кВ и токи до 6000 А и позво­ляющие проектировать модуляторы на мощность до 400 МВт. В табл. 8.2 приведены параметры некоторых отечественных во­дородных тиратронов.

Таблица 8.2

С целью повышения мощности модулятора водородные тира­троны также могут включаться последовательно или парал­лельно.

Тиристорные и тиристорно-магнитные импульсные модулято­ры имеют существенно лучшие эксплуатационные показатели, чем предыдущие два типа модуляторов.

Тиристор — это полупроводниковый аналог тиратрона. Сред­ний срок службы тиристоров свыше  10000 часов, а  время подго-

товки к работе чрезвычайно  мало.  Практически они обладают «мгновенной» готовностью к работе, поскольку но требуют пред­варительного   разогрева.   В настоящее время тиристоры используют при длительности импульсов от 0,3 мкс до сотен миллисекунд,  некоторые их типы способны  коммутировать токи  величиной до  10000 А. Параметры некоторых отечественные тиристоров приведены в табл. 8.3.

Таблица  8.3.

Упрощенная схема тиристорного импульсного модулятора приведена на рис. 8.23. Из сравнения схем, приведенных на рис. 8.22 и 8.23. видно, что они отличаются только коммутирующими элементами.