Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982) (1095868), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Виды ИМ характеризуются скважностью и: 6= т„рт„, (2. 54) де ҄— период повторения импульсов. х(ля радиолокации типична работа передатчика в режиме формирования коротких радио- импульсов с большими периодами и скважностью д ж 1000, для ра- формироба— вель иипупьсо6 т; 3аберпгка Еоормироуивепь импупьео6 г„ рис. 21.16. Радиоимпульсы прн импульсной модуляции (и), а также структурные схемы однокаскадиого (б) и многокаскадиого (в) импульсного передатчика 31! ких входных иапряженияв, а следовательно, плохих энергетических показателях Модуляцию, подобную коллекторной, можно реализовать, изменяя напряжения Е на резонаторах в пролетном клистроне и Есп на замедляющей системе в ЛБВ типа Гь.
При этом синфазно меняют напряжение на коллекторе Еи для увеличения КПД В пролетном клистроне от Ер зависят начальная скорость электронов о,в и коэффициент модуляции скоростй. В результате параметр груп- пирования Х пропорционален Еауз и СМХ тока /г (Ер) нелинейная. В ЛБВ типа О от Е меняется скорость о „и коэффициент усиления Кл ехр (АЕ ага), н поэтомУ (Гвмх (Еьп) тоже иелннейнаЯ.
ВаРнацни скоРости элеитРовов пРиводят к паразитной ФМ Можно показать, что в других типах приборов СВЧ результаты получаиггея аналогичными и поэтому АМ в них ие находят широкого применения. В качестве АЭ однокаскадного (рис. 21.!6, б) и многокаскадного (рис. 21.16, в) передатчиков прн ИМ применяют все типы приборов, пригодные для работы на СВЧ. Формирующее устройство (ФУ) задает период повторения импульсов Тв и их длительность тя. Импульсный модулятор (ИМ) управляет ре.
жимом АЭ, ИП вЂ” блок источников питания. В миогокаскадном передатчике радиоимпульсы длительностью т„формируются в выходном каскаде (рно. 21,16, в), напряжение возбуждения которого также имеет форму радиоим. пульса, но с несколько большей длительностью тт и с опережающим фронтом. При этом средняя мощность промежуточных каскадов снижается. ИМ можно реализовать, запирая входной электрод АЭ иа время паузы и открывая его импульсом напряжения от модулятора иа время т„(рис.
21.17, а). Кроме того, высокое напряжение дейетвует иа электродах АЭ непрерывно, что снижает электрическую прочность и импульсные мощности. Достоинство метода состоит в возможности получить импульсную модуляцию при маломощном модуляторе, поэтому его применяют в промежуточных каскадах (рис.2!.16, и).
Все последующие каскады при этом работают в режиме усиления или умиожеиия частоты радиоимпульсов, что позволяет для каждого из при- ит— ря) ИМ 1) ит а) Рис. 21.17. Схемы, поясняющие получение импульсной молуляпия изменением напряжений смещения на ЛОВ типа О (а) н на резонаторе клмстрона !о1 И2 диорелейиых многоканальных линий связи характерны импульсы со скважиостью д = 2 ... 10. Режим АЭ при ИМ описывают импульсными значениями 1, „„, Р,„и др., а также средними (усредиеииыми за период повторения импульсов) значениями )вмх ср Ртвр и др. Для прямоугольных импульсов эти величины связаны соотношениями (21.55) Средняя мощность определяет тепловой режим передатчика. Обычно передатчики с ИМ (иа электронных приборах) при той же длине линии связи, что с АМ или ЧМ, имеют значительно меньшие размеры, Зто объясняется ие только уменьшением средней мощности по сравнению с импульсной в д раз, ио также явлением импульсной эмиссии катода и повышенной электрической прочностью электронных АЗ и радиодеталей.
Так, например, номинальная мощность лампы в импульсном режиме может быть в 100 ... 1000 раз больше, чем в непрерывном. Рпс 21)З Структурные схемы импульсных молулитороп оео пвкопптелп энергии (а) к с пекооителем (о) боров СВЧ выбрать соответствующие оптимальные условия работы, например для пролетного клистрона при оптимальном группировании, для ЛБВМ вЂ” при максимальном значении коэффициента усиления и т. д. ИМ можно получить аналогично модуляции на коллектор, включая на время т„источник высокого напряжения АЭ и отключая его на время паузы (рис.
21.!7, б). Модулятор (коммутатор К на рив. 21.18) управляет мощностью источника питания ИП, В схеме на рио. 21.18, а он подключает ИП к АЭ только на время т„, а в паузах ИП работаег без нагрузки Мощность ИП рассчитывается на импульсное значение Рок что невыгодно В схеме на рис. 2! .18, б, когда К разомкнут, мощность ИП посту. пает в накопитель энергии (НЭ). На время т„коммутатор К замыкается и АЭ получает мощность не от ИП, чему препятствует ограничительное сопротивление (с,„р, а от НЭ. Эдесь импульсный модулятор преобразует энергию ИП во времени, при этол1 мощность ИП равна среднему значению Р„,р = Ре„!т). Эту среднюю мощность ИП расходует длительное время (пауза) на увеличение запаса энергии в НЭ, а НЭ отдает ее за короткий интервал т,, Преимущества охемы на рис.
21.!8, б очевидны, и практически используется только этот вариант. 2»ла. импульсные мОдулятОРы Модуляторы отличаются типом коммутатора К и. накопителя энергии НЭ. Коммутатор пропускает большие мощности и поэтому должен иметь малые потери и быть безынерционным. Для коммутации применяют электронные лампы, водородные тиратроны, тригатроны, тиристоры, транзисторы, нелинейные индуктивности и т. п, Тип коммутатора определяет схему модулятора н процессы в нем. Принято делить модуляторы на два вида: с «жесткими» (лампы, транзисторы) и лмягкими» (тиратроны, тиристоры и др.) коммутаторами.
У каждого из них есть свои достоинства и недостатки, а следовательно, своя преимущественная область применения. Лампы практически безынерционны, могут управлять не только отпиранием, но и запиранием тока, поэтому НЭ используется в режиме частичного разряда, допускается работа с переменными т, и Т, Имеются модуляторные лампы на напряжения до 60 кВ и токи в сот- ' из Е!У,„при Е)0, со прн Е<0. (2 !.55) В дальнейшем, чтобы подчеркнуть эту особенность, нагрузку на схеме модуляторов будем изображать в виде эквивалентного диода.
Ямпульсный модулятор на жесткой лампе. Рассмотрим схему модулятора с емкостным накопителем на лампе (рис. 2!.!9, а). В паузах между импульсами лампа закрыта отрицательным напряжением на сетке Е,„, и конденсатор С подзаряжается от ИП. Для пропускання тока заряда нелинейная нагрузка (АЭ) шунтирована резистором Й». На время т„подается импульс напряжения У«„, отпирающий лампу. ни ампер, что позволяет коммутировать мощности свыше 10 МВт. Недостатки: примерно 10 ... !5'У» этой мощности теряется на аноде лампы, предъявляются жесткие требования к форме входного импульса при сравнительно большой его мощности. В последние годы разработан «инжектрон», который допускает работу с напряжением до 800 кВ и током до 300 А. При этом потери мощности на аноде не превышают 10««, а входной ток составляет всего 1 ...2«4 анодного, что значительно снижает входную мощность.
Среди «мягких» коммутаторов широко используются водородные тиратроны, которые позволяют управлять током до 5000 А и выдерживать напряжение до 80 кВ, т. е. пропускать мощность до сотен мегаватт. Однако они могут только замыкать коммутатор К, т. е, определять лишь начало разряда НЭ. Размыкается коммутатор К при полном разряде НЭ, когда напряжение на нем становится близким к нулю.
Потери на тиратроне малы, требования к форме поджигающего импульса некритичны (важна крутизна фронта). Недостаток водородных тира- тронов: относительно болыцое время деноннзацнн — порядка !О мкс. Тиристоры уступают водородным тнратронам по мощности и более инерционны. Рабочие напряжения не выше 2 кВ, токи меньше 1500 А. Нелинейные индуктивности (дроссели, тра)«сформаторы) обладают высокой эксплуатационной надежностью и пр хтически неограниченным сроком службы, коммутируют мощности в единицы мегаватт. В качестве НЭ используют конденсаторы, катушки индуктивности, отрезки длинных линий или их эквиваленты.
Емкостной НЭ наиболее простой. Модулятор с емкостным НЭ имеет высокий КПД только при частичном разряде емкости, и поэтому необходимо применять «жесткий» коммутатор. Индуктивнй НЭ способен существенно повышать напряжение, поэтому его используют при низковольтных источниках питания, Отрезки длинных линий и их эквиваленты применяют как НЭ с «мягкими» коммутаторами, так как при'полном разряде онн создают на нагрузке импульс напряжения, близкий к прямоугольному. Нагрузкой модулятора служит цепь питания автогенератора (рис. 21.19, а) или усилителя мощности (рис. 21.15, б, а). Активные элементы АГ и УМ отличаются односторонней проводимостью, и поэтому нагрузка модулятора нелннейна (рис. 21.!9, а).
Если ток в цепи питания АЭ, поступающий от модулятора, равен 7»„,а напряжение Е, то эквивалентное сопротивление нагрузки с (н!э ~ )!з„йх ~!р (ъ 1«я Ю Рис. 2119. Схема импульсного модулятора яа «жееткойь лампе с емкогтяым накопителем (а) н зквивалентмые схемы пепей заряда (б) и разряда (а), а также форма модулнрующего напряжения (а) Сопротивление анодной цепи лампы резко падает до значения 1(„= = е„„„((р, конденсатор С разряжается на нагрузку. При разряде С резистор (гт ограничивает ток ИП через лампу. Два основных процеоса в модуляторе — заряд и разряд накопителя С вЂ” поясняют эквивалентные схемы (рис.
21.19, б,е). Здесь не показаны паразитные емкости С„, и С„„существенно меньшие С, поэтому при анализе энергетических соотношений их можно не учитывать. Они влияют на скорость нарастания и спадания напряжения на нагрузке, т. е, иа длительность фронта те и среза т, импульса (рио. 2!.!9, г). Неравномерность вершины АЕ модулирующего импульса напряжения на АЭ Е (!) вызвана разрядом конденсатора С. Для получения плоской вершины применяют частичный разряд конденсатора, а его емкость С выбирают тэк, чтобы постояинзя времени пепи разряда С)!Лэ была значительно больше та.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
