Импульсный модулятор

 

Импульсный модулятор используется в радиопередающих устройствах. Сущность изобретения: модулятор содержит источник 1 анодного питания, зарядную 2 и разрядную 3 лампы, импульсные трансформаторы 4, 5, резисторы 6, 13 и источники 14, 15 смешения. 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к импульсным модуляторам СВЧ-приборов и может быть использовано в радиопередающих устройствах.

Известен импульсный модулятор, состоящий из источника анодного питания, зарядной и разрядной ламп, источника смешения зарядной лампы, двух импульсных трансформаторов, управляющих каждый одной из ламп, параллельной RC-цепи, соединяющей обмотки импульсных трансформаторов так, что при возникновении на сетке одной из ламп положительного открывающего лампу импульса на сетке другой лампы возникает отрицательный запирающий лампу импульс [1] .

Недостатками модулятора являются большие масса и габариты в связи с использованием двух импульсных трансформаторов, рассчитанных на передачу импульсов длительностью, равной длительности выходного импульса.

Наиболее близким к изобретению, выбранным в качестве прототипа является импульсный модулятор, содержащий источник анодного питания, положительный полюс которого через первый резистор соединен с анодом зарядной лампы, сетка которой через второй резистор соединена с одним из выводов вторичной обмотки первого импульсного трансформатора и первым выводом третьего резистора, причем катод зарядной лампы соединен с выходом модулятора, положительным полюсом первого источника смещения, первым выводом четвертого резистора и через пятый резистор с анодом разрядной лампы, отрицательный полюс первого источника смещения соединен с другим выводом вторичной обмотки первого импульсного трансформатора и вторыми выводами третьего и четвертого резисторов, сетка разрядной лампы через шестой резистор соединена с одним из выводов вторичной обмотки второго импульсного трансформатора и первым выводом седьмого резистора, катод разрядной лампы соединен с положительным полюсом второго источника смещения, отрицательным полюсом источника анодного питания, первым выводом восьмого резистора, общей шиной модулятора, отрицательный полюс второго источника смещения соединен с другим выводом вторичной обмотки второго импульсного трансформатора, вторыми выводами седьмого и восьмого резисторов [2] .

Недостатками прототипа являются высокое энергопотребление и большие масса и габариты. Высокое энергопотребление модулятора происходит из-за наличия в момент включения одной из ламп наряду с током, протекающим через нагрузку, сквозного тока, протекающего через обе лампы. Этот ток обусловлен следующим. В момент включения одной из ламп повышается напряжение катод - анод на другой лампе, что приводит к ее открыванию за счет протекания зарядного тока через емкость анод - катод и повышения напряжения катод - сетка этой лампы. Плохие массогабаритные характеристики модулятора вызваны наличием двух импульсных трансформаторов, предназначенных для передачи большой импульсной мощности и имеющих поэтому большие массу и габариты магнитопроводов.

Целью изобретения является снижение энергопотребления и улучшение массогабаритных характеристик модулятора.

Цель достигается тем, что в импульсный модулятор, содержащий источник анодного питания, положительный полюс которого через первый резистор соединен с анодом зарядной лампы, сетка которой через второй резистор соединена с одним из выводов вторичной обмотки первого импульсного трансформатора и первым выводом третьего резистора, причем катод зарядной лампы соединен с выходом модулятора, положительным полюсом первого источника смещения, первым выводом четвертого резистора и через пятый резистор с анодом разрядной лампы, отрицательный полюс первого источника смещения соединен с другим выводом вторичной обмотки первого импульсного трансформатора и вторыми выводами третьего и четвертого резисторов, сетка разрядной лампы через шестой резистор соединена с одним из выводов вторичной обмотки второго импульсного трансформатора и первым выводом седьмого резистора, катод разрядной лампы соединен с положительным полюсом второго источника смещения, отрицательным полюсом источника анодного питания, первым выводом восьмого резистора, общей шиной модулятора, отрицательный полюс второго источника смешения соединен с другим выводом вторичной обмотки второго импульсного трансформатора, вторыми выводами седьмого и восьмого резисторов, введен общий магнитопровод между первым и вторым импульсными трансформаторами, вторичные обмотки которых включены относительно их магнитных потоков встречно друг к другу.

Положительный эффект достигается за счет введения магнитной связи между импульсными трансформаторами, при которой в случае появления положительного импульса напряжения сетка - катод на одной из ламп, появляется отрицательный импульс напряжения сетка - катод на другой лампе. Этот отрицательный импульс компенсирует положительный заряд, приходящий через емкость анод - сетка второй лампы в момент включения первой лампы и тем самым исключает ее открывание и протекание сквозного тока через обе лампы, что уменьшает энергопотребление импульсного модулятора.

С другой стороны, в связи с прохождением через импульсные трансформаторы с общим магнитопроводом сигналов в разное время передаваемая импульсная мощность не увеличивается, что позволяет общий магнитопровод выполнить, используя магнитопровод только одного импульсного трансформатора устройства-прототипа, т. е. снизить массу и габариты импульсного модулятора.

На фиг. 1 изображена схема импульсного модулятора; на фиг. 2 приведены временные диаграммы его работы.

Импульсный модулятор содержит источник 1 анодного питания, зарядную 2 и разрядную 3 лампы, два импульсных трансформатора 4, 5, восемь резисторов 6-13, два источника 14, 15 смещения. Положительный полюс источника 1 анодного питания через первый резистор 6 соединен с анодом зарядной лампы 2, сетка которой через второй резистор соединена с одним из выводов вторичной обмотки первого импульсного трансформатора 4 и первым выводом третьего резистора 8. Катод зарядной лампы 2 соединен с выходом модулятора, положительным полюсом первого источника 14 смещения, первым выводом четвертого резистора 9 и через пятый резистор 10 с анодом разрядной лампы 3. Отрицательный полюс первого источника 14 смещения соединен с другим выводом вторичной обмотки первого импульсного трансформатора 4 и вторыми выводами третьего 8 и четвертого 3 резисторов. Сетка разрядной лампы 3 через шестой резистор 11 соединена с одним из выводов вторичной обмотки второго импульсного трансформатора 5 и первым выводом седьмого резистора 12, катод разрядной лампы 3 соединен с положительным полюсом второго источника 15 смещения, отрицательным полюсом источника 1 анодного питания, первым выводом восьмого резистора 13, общей шиной модулятора. Отрицательный полюс второго источника 15 смещения соединен с другим выводом вторичной обмотки второго импульсного трансформатора 5, вторыми выводами седьмого 12 и восьмого 13 резисторов. Первый 4 и второй 5 импульсные трансформаторы выполнены на общем магнитопроводе, а их вторичные обмотки подключены относительно их магнитных потоков встречно друг к другу.

Импульсный модулятор работает следующим образом.

В исходном состоянии (t = 0) после подачи напряжения накалов на зарядную 2 и разрядную 3 лампы, включения первого 14 и второго 15 источников смещения и источника 1 анодного питания на выходе модулятора за счет подбора значений напряжения Е_см1 > Е_см2 устанавливается постоянное напряжение U_вых < Е_а. После подачи на первый вход модулятора импульса запуска зарядная лампа 2 открывается и заряжается выходная емкость нагрузки, формируя фронт выходного импульса. При этом на вторичной обмотке второго импульсного трансформатора 5 возникает отрицательный импульс (U_{т. 2}), который компенсирует на сетке разрядной лампы 3 положительный заряд, поступающий через паразитную емкость между ее анодом и сеткой, тем самым предотвращая ее открывание и увеличение энергопотребления от источника 1 анодного питания. Во время формирования плоской части выходного импульса (после прохождения импульса запуска) напряжение на выходе (U_вых) медленно спадает за счет утечки заряда выходной емкости нагрузки. После подачи на второй вход модулятора импульса срыва разрядная лампа 3 открывается и через нее разряжается выходная емкость нагрузки, формируя спад выходного импульса, напряжение анод - катод зарядной лампы 2 возрастает и на сетку этой лампы через паразитную емкость между ее анодом и сеткой начинает поступать положительный заряд. Одновременно на вторичной обмотке первого импульсного трансформатора 4 возникает отрицательный импульс, компенсирующий положительный заряд на сетке зарядной лампы 2, что предотвращает ее открывание и увеличение энергопотребления от источника 1 анодного питания. После прохождения импульса срыва напряжение на выходе устанавливается в исходное состояние.

Объединение общим магнитопроводом двух трансформаторов дает возможность за счет мягкой магнитной связи (K_св ≅ 0,7) между ними и жесткой связи внутри них между собственными обмотками (К_св близко к единице) уменьшить потери во входных устройствах одного трансформатора 4 в момент его выполнения от нагрузки входными устройствами другого трансформатора 5 и наоборот.

Таким образом, изобретение позволяет уменьшить энергопотребление от источника питания и массогабаритные характеристики модулятора. (56) 1. Кублановский Я. С. , Батуров Б. Б. , Межнев П. П. Сеточный модулятор СВЧ-усилителей. Вопросы радиоэлектроники, серия Общие вопросы радиоэлектроники, вып. 7, 1984, с. 59-69.

2. ОСТ. 11331.005-75. Лампы модуляторные для работы в импульсном режиме. Руководство по применению. ВНИИЭлектростандарт, с. 29-33.

Формула изобретения

ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР , содеpжащий источник анодного питания, положительный полюс котоpого чеpез пеpвый pезистоp соединен с анодом заpядной лампы, сетка котоpой чеpез втоpой pезистоp соединена с одним из выводов втоpичной обмотки пеpвого импульсного тpансфоpматоpа и пеpвым выводом тpетьего pезистоpа, катод заpядной лампы соединен с выходом модулятоpа, положительным полюсом пеpвого источника смещения, пеpвым выводом четвеpтого pезистоpа и чеpез пятый pезистоp с анодом pазpядной лампы, отpицательный полюс пеpвого источника смещения соединен с дpугим выводом втоpичной обмотки пеpвого импульсного тpансфоpматоpа и втоpыми выводами тpетьего и четвеpтого pезистоpов, сетка pазpядной лампы чеpез шестой pезистоp соединена с одним из выводов втоpичной обмотки втоpого импульсного тpансфоpматоpа и пеpвым выводом седьмого pезистоpа, катод pазpядной лампы соединен с положительным полюсом втоpого источника смещения, отpицательным полюсом источника анодного питания, пеpвым выводом восьмого pезистоpа, общей шиной модулятоpа, отpицательный полюс втоpого источника смещения соединен с дpугим выводом втоpичной обмотки втоpого импульсного тpансфоpматоpа, втоpыми выводами седьмого и восьмого pезистоpов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энеpгопотpебления массогабаpитных хаpактеpистик модулятоpа, в него введен общий магнитопpовод между пеpвым и втоpым импульсным тpансфоpматоpами, втоpичные обмотки котоpых подключены относительно их магнитных потоков встpечно одна дpугой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2