Замедляющие системы. Генераторы с электрическим управлением электронным потоком. Методы и устройства стабилизации частоты и фазы колебании в задающих генераторах простых и сложных сигналов, страница 44

Импульсный режим работы передающих устройств осущест­вляется путем подачи на генератор или усилитель СВЧ в нужный

момент времени прямо­угольных модулирующих импульсов напряжения от специальных устройств, называемых импульсными модуляторами.

Импульсный модулятор (рис. 8.19) содержит огра­ничительный элемент (ОЭ), накопитель энергии

                                             Рис. 8.19

(НЭ) и коммутатор. В сравнительно длинных паузах между импульсами Т_п-t_м (Т_п – период повторения) коммутатор отключает нагрузку R_н и накопитель заряжается током

от источника питания U_и. Под R_н подразумевается эквивалентное сопротивление генератора или усилителя СВЧ. На коротком интервале времени, соответствующем длительности модулирующего импульс t_м, коммутатор подключает нагружу и накопитель разряжается током . В этом случае источник питания дол­жен развивать мощность Р_ист, близкую к средней за период повторения P_ср

а не импульсную мощность Р_и, потребляемую генератором или усилителем СВЧ, которая обычно велика.

Импульсные модуляторы различают по типу применяемого накопителя энергии, коммутатора и режиму работы. Энергия может накапливаться либо в электрическом поле конденсатора, либо в магнитном поле индуктивности. Наибольшее применение находят емкостные накопители энергии в виде конденсаторов или искусственных линий. Запасенная энергия накопителя может отдаваться в нагрузку полностью или частично. В связи с этим  различают

модуляторы с полным и частичным разрядом накопителя.

Если используется полный разряд накопителя, то последним служит искусственная линия, обеспечивающая в нагрузке требуемую форму и длительность модулирующего импульса. В модуляторах с частичным разрядом длительность модулирующего импульса определяется режимом работы коммутатора.

В зависимости от требований к параметрам модулирующих импульсов, конструктивных и эксплуатационных требований к модулятору и РЛС в целом в   качестве коммутаторов применяют (электронные лампы, приборы ионного   разряда    (водородные тиратроны), таситроны, нелинейные индуктивности, тиристоры и др. По типу применяемого коммутатора различают: электронно-лам­повые импульсные модуляторы; импульсные модуляторы па водо­родных тиратронах; тиристорные импульсные  модуляторы; магнитные импульсные модуляторы и др.

Для сравнения различных импульсных модуляторов используют их качественные показатели: параметры формы модулирую­щих импульсов  (длительность импульса, фронта и среза, равно­мерность или величина спада вершины); ток и напряжение в импульсе: коэффициент полезного действия: мощность управления модулятором; время включения (подготовки к работе);    надежность, механическая прочность и  время непрерывной работы; удобство и простота настройки и эксплуатации; стоимость произ­водства и эксплуатации.

В мощных импульсных модуляторах важным показателем яв­ляются также пульсации их зарядного тока и, которые влияют на стабильность первичной сети питания, а следовательно, на ре­жим работы РЛС.

Проведем краткое сравнение различных импульсных модуля­торов.

Простейшая схема электронно-лампового импульсного модуля­тора с частичным разрядом накопителя представлена на рис. 8.20.

В паузах между импульсами подмодулятора лампа Л заперта

отрицательным смещением — U_ос . Накопительная  емкость С_н от источника через сопротивления Rз и R1 заряжается до напря­жения источника Uи. Лампа Л открывается положительным им­пульсом подмодулятора и замыкает цепь разряда накопительной емкости. Емкость Сн разряжается через Rн, создавая на нем не­обходимое напряжение. По окончании импульса подмодулятора лампа Л запирается и прекращает разряд через нагрузку Rн емкости Сн. Длительность импульса модулятора определяется длительностью импульса подмодулятора. Чтобы во время импуль­са лампа Л не шунтировала источник питания, используют доста­точно большое сопротивление заряда Rз. Основное назначение резистора R1 — замкнуть цепь заряда накопительной емкости Сн, так как нагрузка модулятора обладает односторонней проводимо­стью. Во время разряда R1 шунтирует Rн поэтому должно обес­печиваться условие .

Форма импульса такого модулятора близка к прямоугольной (см. рис. 8.21). Длительность фронта и среза импульса определя­ется паразитными емкостями анод-катод модуляторной лампы С_n1, нагрузки и монтажа С_n2. Величина спада напряжения вер­шины импульса зависит от величины емкости Сн и длительности импульса t_м. При этом относительное уменьшение напряжения на нагрузке за время длительности импульса, вызванное частичным разрядом емкости Сн, равно (рис. 8.21)

где  r_м —сопротивление модуляторной лампы Л  в открытом состоянии. Чтобы снизить величину спада напряжения вершины импульса, используют    корректирующую цепочку  L_к C_к  R_к (рис. 8.20). Действие такой цепочки    заключается в следующем.

В начале формирования вершины импульса разрядный ток через индуктивность Lк не проходит, а идет только через сопротивле­ние Rк . В результате напряжение на нагрузке в начале импульса будет меньше, чем было бы при отсутствии корректирующей цепочки. С течением времени ток разряда ответвляется через Lк, в результате падение напряжения на цепочке Lк Cк Rк уменьша­ется и к концу импульса практически может быть равно нулю, как это показано на рис. 8.21. С целью уменьшения длительности среза импульса параллельно нагрузке вместо R1 часто включают индуктивность L и подавляющий диод Д (см. рис. 8.20). После за­пирания модуляторной лампы в контуре, состоящем из L и сум­марной паразитной емкости Сп, начинается затухающий колеба­тельный процесс. Чем меньше индуктивность L, тем выше часто­та этих колебаний, а значит и меньше длительность среза моду­лирующего импульса (рис. 8.21). Однако с уменьшением индуктивности L увеличивается величина спада напряжения вершины пульса. Общее уменьшение напряжения за время длительности пульса вследствие разряда накопительной емкости Сн и роста тока через индуктивность L равно