Магнетронные генераторы и импульсные модуляторы - Грановская Р.А. (Магнетронные генераторы и импульсные модуляторы - Грановская Р.А., Телятников Л.И.), страница 3

2.16 приведены три случая работы перестраиваем го магнетрона ('М "-ЯЯ ~" - собственяая частоте автогенератс ра, соответствующая условиям работы на согласованную Р "ОЪ нагрузку; 4д=ГЖ„Ф' - частота, генерируемая магкетроном). Если коэф$иииент отражения У = О, то генерируемая частота ад равна частоте 61„.

Прк l Ф О и ~4~кд соответствием частоте С~~О нарушается, но двузначности частоты нет (рис. 2.15,а)'. При / Ф О к ~'>~~~ возникают перескоки частоты (рнс.2.18,6), и возможность плавного перекрытия диапазона частот исключаетсяи. Учитывая вредные последствия эфФекта длинной линии, на практике лкбО применяют непосредстВенное располОженке магн6 тронного передатчика у нагрузки 6т.е.

у антеикы), лнбо включают в фидер между магиетроном и антенной ферритовый Вентиль, пропускакаций с малыми потерями прямые волны (от магнетронй к нагрузке) и сушественнО Ослйбляюший (практически не про пускйюший) волны, отраженные от нагрузки, и магнетрону.

2.5. С абилиза ~я т . н т а с в око б тного зонат СВЧ Обеспечение необходимой стабилизации частоты в радиопередатчиках СВЧ, в которых мошный'автогенера'гор - магнетронработает непосредственно на нагрузку радиопередатчика, являет ся одной из важных к трудных проблем. Наиболее широкое применение в радиопередатчиках на магнетронах получила импульсная модуляпия с большой скеажностью. Поэтому изменения частоты колебаний.мйгкетрона сводятся к : сравнительно медленным изменениям частоты~ которые про исходят в интервале между импульсами, а в период генерации отдельных импульсов частота практически не меняется.

Следовательно, искажения спектра генерируемого импульса вследствие паразиткой частотной модуляции отсутствуют. Нестабильность частоты такого вида может возникнуть в результате изменения внешних условий, например изменения температуры анодкого блока магнетрана; быстрым изменениям частоты в период генерации отдельного импульса, вызывающим искажения частотного спектра импульса к расширенке полосы частот, в которой сосредоточена основная часть энергии импульса.

Такая нестабильность частоты об- Описйнные явления ~~новываю~ся нй предположении, что Время нарастания колебаний в магнетроне, а также время, затрачиваемое им на переход из Одного режима колебаний в другой, много больше пробега волны вдоль фидерйдо нагрузки($„) н обратно. изготовления элементов линии связи, Иопустимое изменение расстояния У между магиетроном и резонатором составляет до 0,01 Ъ,у .

Поэтому в некоторых конструкциях используются . подстроечные элементы, например, настраивакнаий винт. Сер езные затруднения при разработке стабилизирующих резонаторов Вызывает обеспечение требования их электрической прочности. Это требование становится бол~е жестким, если резонатор дол; жен обеспечивать не только заданную стабильность частоты, но и необходимый диапазон перестройки.

В специальных стабилизированных магнетронах имеются два Выходных устройства (активный н реактивный Выходы), одно из которых (активный выход) обычньпм образом связано'с внешней нагрузкой„другое (реактивный Выход) сильно связано со стабилизирующим резонатором ~рис. 2.17). В этом случае линия связи становится короче. При работе неперестраиваемого магнетрона на фиксированной частоте резонатор должен иметь настройку по частоте, чтобы компенсировать неустранимый при серийном изготовлении магнетронов разброс по генерируемой частоте и изменения параметров магнетронов при длительной эксплуатации, а также случайные изменения режима работы магнетрона. ОднаКо более высокийМ~~,~ можно получить, если использовать при работе на фиксированной частоте стабилизацию резонатором в сочетании с перестраиваемым магнетроном. В этом случае можно пойти на уменьшение диапазона перестройки магнетрона в целях увеличения коэффициента стабилизации.

3. ИМПУЛЬСНЫЕ МОДУЛЯТОРЫ С ЧАСТИЧНЫМ РАЗРЯДОМ НАКОПИТЕЛЬНОИ ЕМКОСТИ 3.1. О н емето 1ос с и я м спой б пепе~датчиков Импульсный режим работы радиопередатчиков используется в радиолокационных, радионавигационных, телеметрических системаху и мнОГОканальных спстемах радиосвязи и т, и Йля маГнетронных импульсных первдатчиков~ как уже указы велось, характерным является излучение равномерной последовательности прямоугольных рвйиоимпульсов Типичная идеализированная временная диаграмма радиоим, пульсов излучения передатчика при импульсной работе показана на рис.

3.1, где обозначено: 7 - период излучаемых высокочастотных колебаний; ~ - длительность радиоимпульсв; 7~ - период повторения импульсов; „?,у ~ - амплитуда тока, например, в антенне. ОцалИИ~ПЕЛЬИОЯ Рис, 2,17 Рис. 3.1 Параметром, определяющим основные особенности импульсной работы передатчика, является скважность % "~» В СЛУЧаЕ, кОГДа $~<< 7~ 7Ф ф~ фф 2~,~ При малых скважностях [ ~ - 1...10) для осуществления импульсного режима пригодны практически Все метОды вмплн тудной модуляции. Просто В этом случае модулирующнй сигнал . ПредстаВляет соответствующую последОВательнОсть электрических импульсов (телеметрический сигнал, сигналы многоканальной импульсной связи и т.п.), При больших скважностях (4~~= 10...10 ), характерных для радиолокваио|п~ых и радионавигационных систем, используютсн 29 Рнс.

3.3 а заряд в емкости - на величину иск~ ~~сРяиух ~ уя'~ м'» ' На этО истОчникОм питания будет затрачена энергия Поэтому ИШ пропесса заряда 49«~~ ~ к'ууаэа' к /$7~~У» 4 к~Ф ~3 ) ~4 Рй4 Ф' -а' „,)Р, «" Здесь У М2Й7 +Б~ . )- среднее за период 7~ напряже~~а Клт«т~» 4~ ией, ние на конденсаторе, отмеченное на рис, 3.4 пунктирной линие , Таким ОбразОМ чем меньше Отличается «~~~«Р От Б~ тем Вы ше КПД пропесса заряде.накопительного конденсатора. На ирак- тике можно реализовать ра й 0,9...0,95, Отметим» что при полном разряде емкости» т.е, щщ, =~7 кУ 4 1/2~7 и ~ «к О,б, Таким образом, деже если отсс Ф влечься от оценки формы импульса, из сказанного сп ду Р сна Эт ЧТО использовать простейшую схему модулятора с полным разрядом накопительной емкости энергетически невыгодно.

На практике распространены импульсные модуляторы с ем- косткым накопителем с честнчкым разрядом емкости. хем км я ч 1М ом кс 3.2. Простая схеме импульсного модулятора с частичным разрядом накопительной емкости, показанная на рис. 3.3, кмеет существеиный практический недостатОк - в ней кет общей точки с06- динения между собой трех основных элементов схемы - источника питания, коммутатора и генератора, которую можно было ыло бы соединить и с корпусом к тем самым уменьшить паразитные емкости схемы. Поэтому не практике пркменяются более сложные схемы (ркс. 3Л).

На схеме накопительный элемент ~емкость) -н коммутатор как бы поменялись местами, и теперь у источника питания, коммутатора н генератора есть общая точка, которая и соединяется с корпусом. Но указанное изменение потребовало добавления в схему еще ' одного элемента -' заркдного, который должен обеспечить путь ,зарядному току прк неработающем генераторе. Отметим, что роль ограничительно~ о и зарядного элементов могут выполнять либо резисторы, либо нндуктивностк (дроссели), поэтому и модуляторы именуют В первую Очередь ПО типу этих элементов. Так»" на ,рис.

3.6,а показан резистквный импульсный модулятор с частичным разрядом емкости» на рис 3,6 б резистнвнО дроссельный 33 Рис, 3.5 Рис, 3.7 ~ О фФ -и."ваа, Ф 'фф.4 р на Рис, 3Ярв - ДРоссельнЫй, на Рисе 3.6,г - Резистивно-ТРаис- форматорный, и котором роль зарядного элемента играет индук- тивность первичной обмотки импульсного трансформаторе. По своему назначению ограничительный элемент ограничивает величину тока от источника питания, протекающего через коммутатор, когда он замкнут. Этот ток должен быть сушествен.Но меньше тока генератораХ' также протекающего через ком- мУтатоР, длЯ этого необходимо выполнение УсловиЯ Фв, 4~4'.

либо ~ д р„-'Ю ~~~~ ~Р .. Зарядный элемент при замкнутом коммутаторе оказъъается включенным параллельно генератору (наурузке), поэтому его нужно выбрать таким, чтобы ток через огтраитичительный элемент был много меньше тока нагрузки, что соответствует условию ~ Я' Аь4Р либо Ьидр~Е' Ф 34 Рассмотрим работу резистивного импульсного модулятора с частичным з а примере схемы, с ламповым ком втором, которая показана на рис. 3.7.

Здесь в качестве на,грузки для примера взят магнетрон. Кроме того, на схеме пунктиром показаны паразитные емкостя схемы ~~ и ~,„, которые,хотя Они и много меиыае Юнаки поэтому почти не влияют иа энергетические соотношения, оказывают существенное влияние на форму импульса напряжения на нагрузке, Емкость С~ включае~ в себя, помимо выходной емкости комМуТатОрисб ЛаМПЫСаХ-и ЕЖЕ И ЕМКОСТИ На КорнуСЕ дэтаЛЕйр СОЯ диненных с ее анодом ( обкладок ~мы;~, ограничительного резистора, соединительных проводов и т.д.). Емкость ~~, помимо входной емкости генератора ~.", аналогичноС~ включает емкости на корпус деталей, соединенных с входОм генератора пО постОяннОму току.

К мОменту отпиРании ИОММУтатОРНОй лампй4ркогда накОпитель иая емкость заряжена до максимального напряжения ~ф~®~х, емкость 4~~ оказывается заряженной практически до того же напря- ЖЕНИЯ 4~~ИЕтд~ р и На ЕМКОСТИ ~~ру Заряд ПО СуШЕСТВу 'ОТСуТСТВуЕТ. При отпирании лампы нап;:раневое Па нагррзке Щ не повакт св 1$о тх''пор пока ие пойзераайтса ~~ и не каткет разрвкатасе М.~, поэтому йаприЖение на нагрузке не сможет возйикйуть , скачком. Лаже если управляюший импульс идеально прямоугольный, оно будет нарастать постепенно, и достигнет своего максимального значения через конечное времяЯ~И, как показано на :,: рис. 3.8.