Диссертация (1137078), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Исходя из типовых характеристик ЭВП СВЧ, сформулированы требованияк параметрам питающих импульсов. На основе рассмотренных структурных схемРПДС на ЭВП СВЧ проведена классификация импульсных модуляторов.В третьей главе сформулированы технические требования, предъявляемые кимпульсным модуляторам. Проведен анализ элементной базы высоковольтныхтвердотельных модуляторов. Составлена схема модулятора, используемая длядальнейшего анализа. Рассмотрены основные элементы этой схемы и ихпаразитные параметры. Проанализированы возможные конструкции модуляторов.Составленаматематическаямодельсхемы.Приведеныметодырешенияуравнений, описывающих работу модулятора.В четвертой главе проведено исследование процессов, происходящих втвердотельных модуляторах во время их работы.

При исследовании моделивыявлена зависимость напряжений, падающих на отдельных транзисторахсоставного ключа, от их местоположения в схеме и величин паразитныхпараметров. Показано, что к транзисторам, располагающимся ближе к нагрузке,11прикладывается большее напряжение.

Это явление может приводить к аварийнымситуациям.Анализмоделипозволяетоценитьколичественновеличинуперенапряжения, выяснить возможности его устранения. Проведено исследованиевлияния параметров элементов схемы на параметры формируемых импульсов.Предложена методика расчета предельных режимов работы модуляторов почастоте следования и скважности импульсных последовательностей. Исследовановлияние несинхронности управления отдельными транзисторами на работусоставных ключей.Пятаяглавапосвященаэкспериментальнойпроверкерезультатовисследований, полученных при использовании разработанной математическоймоделитвердотельногомодулятора.Описанымакетэкспериментальноготвердотельного модулятора и стенд для измерения характеристик отдельныхтранзисторов. Сопоставлены результаты численного и натурного экспериментов,проанализирована точность расчетов.В заключении сформулированы основные результаты и сделаны выводы подиссертационной работе.Научная новизна полученных результатов заключается в следующем: предложена математическая модель твердотельного импульсного модулятора,построенного по схеме последовательного включения нескольких отдельныхтранзисторных ключей, учитывающая паразитные параметры отдельныхэлементов схемы модулятора, позволяющая оценить форму генерируемыхимпульсов, а также работу модулятора; выявленазависимостьраспределениянапряжений,прикладываемыхкотдельным транзисторам составного ключа в динамическом режиме, от местаих расположения в схеме, значений паразитных параметров, что показаловозможность появления перенапряжений на отдельных транзисторах; предложен способ выравнивания напряжений, прикладываемых к отдельнымтранзисторам составного ключа с использованием дополнительных емкостей,подключаемых между выходными электродами транзисторов;12 определенамаксимальнаязадержканачалапереключенияотдельныхтранзисторов составного ключа относительно друг друга, что позволяет задатьтребованияксинхронностиработысхемуправленияотдельнымитранзисторами; определеныпредельныепараметрыформируемыхтвердотельнымимодуляторами импульсных последовательностей по частоте и скважности.Положения, выносимые на защиту: модель двухтактного твердотельного импульсного модулятора, учитывающаяпаразитные параметры схемы и индивидуальные особенности отдельныхэлементов, предназначенная для инженерного анализа работы модуляторов,построенных на основе составных твердотельных ключей, и прогнозированияформы модулирующих импульсов на нагрузке; зависимость напряжения, прикладываемого к транзисторам составных ключеймодулятора, от величины их паразитной емкости на корпус модулятора,выходной емкости транзисторов, места их расположения в схеме модулятора,полученная при анализе модели модулятора; способвыравниваниянапряжений,прикладываемыхктранзистораммодулятора, состоящий во введении дополнительных компенсирующихподключаемых между выходными электродами транзисторов емкостей,величина которых определяется паразитной емкостью транзисторов на корпусмодулятора и местом включения этих транзисторов в схеме; методика расчета предельных характеристик модуляторов по частоте искважности формируемых импульсных последовательностей, состоящая ванализе тепловых режимов работы элементов модулятора; зависимость от параметров схемы предельно допустимой задержки началапереключения отдельных транзисторов составных ключей между собой,рассчитаннаятранзисторах.наоснованиикритерияотсутствияперенапряженийна13Глава 1.

Состояние вопроса и постановка задач1.1. Требования к параметрам радиоимпульсов, генерируемых всовременных РПДСНаиболее жесткие требования к параметрам формируемых СВЧ импульсовпредъявляются в радиолокационной технике. Современные требования кинформативностииточностипервичнойрадиолокационнойинформациинакладывают жесткие требования, предъявляемые к параметрам генерируемых вРПДС радиоимпульсов. Использование сложно модулированных сигналовприводит к необходимости повышения управляемости и гибкости работы РПДСпри значительных изменениях параметров формируемых импульсов и ихпоследовательностей [26].Радиолокационный сигнал, отраженный от цели, несет в себе информациюо дальности ее расположения и радиальной скорости относительно РЛС.Разрешающаяспособностьрадиолокационногосигналаподальностиопределяется шириной его спектра, по скорости - его длительностью [27, 28].

Приэтом для простых сигналов (без внутриимпульсной модуляции) эти требованияоказываютсяпротиворечивы.Приходитсяиспользоватьсигналысвнутриимпульсной модуляцией, при этом длительность зондирующих импульсоввыбирается, исходя из требований к разрешающей способности по скорости ихарактеристик цели, расстояния до нее. В случае многофункциональныхрадиолокационных систем требуется изменять длительность импульсов вшироких пределах. В случае удаленных и малоподвижных целей для увеличенияэнергии зондирующего сигнала следует использовать импульсы большойдлительности (от 10 мкс до сотен мс).

Для высокоскоростных близкорасположенных целей нет необходимости увеличивать энергетику зондирующегосигнала, поэтому следует использовать импульсы малой длительности (1...1000нс). В этом случае можно обеспечить высокое разрешение целей по дальности ивысокуюскоростьобзорапространства[29].Такимобразом,для14многофункциональныхРЛСтребуетсяиметьвозможностьформироватьимпульсы длительностью от 1 нс до сотен мс и более.При использовании коротких импульсов для увеличения разрешающейспособности по скорости используют пачечные режимы работы РПДС.

В этомслучае разрешение по скорости будет определяться длительностью пачкиимпульсов, а по дальности - параметрами одного импульса (или параметрами еговнутриимпульсной модуляции). Однако в этом случае в теле неопределенностирадиолокационного сигнала появляются побочные максимумы, которые приводятк появлению неоднозначности определения дальности до цели и ее скорости.Число побочных максимумов по дальности определяется количеством импульсовв пачке, а по скорости - частотой повторения импульсов в пачке. Чем вышечастота повторения импульсов в пачке, тем меньше число побочных максимумовтела неопределенности по доплеровскому сдвигу частоты попадают в полосучастот фильтра доплеровских частот, тем меньше неоднозначность определенияскорости. Однако с ростом частоты увеличивается неоднозначность определениядальности до цели. Эта неоднозначность устраняется изменением от пачки кпачке частоты повторения импульсов.

Диапазон изменения частоты повторенияимпульсов может лежать в пределах от 10 Гц до 1000 кГц и более.Потенциальную максимальную частоту повторения импульсов можно определитькак (1/(2tимп мин)), где tимп мин - минимальная длительность формируемых импульсов.Однако, как правило, на этот параметр оказывают существенное влияниетепловые режимы схемы, так как при увеличении частоты повторения импульсовсущественно увеличиваются динамические потери в модуляторе, что можетпривести к перегреву элементов его схемы [28]. Поэтому максимальную частотуповторения импульсов приходится ограничивать значением, определяемымвеличиной динамических (а также статических) потерь в модуляторе приконструктивно достижимых условиях отведения теплоты от его элементов.Точность определения дальности до цели во многом зависит отдлительности фронта импульса.

Характеристики

Список файлов диссертации