6.4.1.1. Схема модулятора с шунтирующим нагрузку активным сопротивлением

Рис. 6.15

На рис.6.15а пунктиром показаны паразитные емкости схемы. Паразитная ёмкость С1 образована выходной емкостью монтажа, а паразитная емкость С2 определяется входной емкостью генератора (магнетрона), емкостью монтажа и др.

Включенное последовательно с источником постоянного напряжения сопротивление R1 является ограничительным, оно необходимо для того чтобы при открытом коммутаторе источник питания не нагружался его малым сопротивлением, поэтому величина R1 должна быть достаточно большой. Однако, через это сопротивление происходит заряд накопительного конденсатора, поэтому при чрезмерном увеличении R1 потребуется увеличение напряжения источника питания и понизится КПД зарядной цепи (см.6.3.4.1). Обычно R1=(10-20)Rм, где Rм – статическое сопротивление магнетрона в рабочей точке, которое бывает порядка 1000 Ом. Сопротивление R2 служит для создания цепи заряда накопителя, так как генератор СВЧ обладает односторонней проводимостью. Это сопротивление должно быть достаточно большим, чтобы ток через него был во много раз меньше рабочего тока генератора СВЧ; обычно R2@ 10 Rм.

Сопротивление R2 служит для создания цепи заряда накопителя, так как генератор СВЧ обладает односторонней проводимостью. Это сопротивление должно быть достаточно большим, чтобы ток через него был во много раз меньше рабочего тока генератора СВЧ. Работа схемы происходит следующим образом. Во время паузы между импульсами модуляторная лампа заперта большим отрицательным напряжением Eg. В это время накопительный конденсатор С заряжается от источника постоянного напряжения Е через сопротивления R1 и R2, и напряжение на нем Uc возрастает до Ucmax (рис.6.16а). При этом паразитная емкость C1 заряжается через сопротивление R1 от источника питания Е. К концу паузы между импульсами напряжения на накопительном конденсаторе C и на паразитной емкости С1 достигают величин, близких к Е, а напряжение на магнетроне почти равно нулю. С приходом на управляющую сетку модуляторной лампы положительного прямоугольного импульса от подмодулятора (рис.6.16б) модуляторная лампа отпирается, и через нее протекают токи разряда накопительтного конденсатора С и паразитной емкости С1, а также ток от источника питания Е через ограничительное сопротивление R1.

Рис.6.16

Накопительный конденсатор вначале разряжается через модуляторную лампу, паразитную емкость С2 и сопротивление R2. При этом паразитная емкость С2 быстро заряжается, и напряжение на магнетроне нарастает от нуля до порогового напряжения Е0. Время нарастания напряжения на магнетроне от нуля до порогового значения называется длительностью фронта импульса напряжения модулятора tф0. С того момента, когда напряжение на магнетроне достигает порогового значения, разряд накопительного конденсатора происходит через магнетрон, модуляторную лампу, а также через паразитную емкость С2 и сопротивление R2. При этом напряжение на магнетроне быстро увеличивается от порогового Е0 до его значения Еа в рабочей, а ток магнетрона нарастает от нуля до значения Ia0 в рабочей точке. Время нарастания тока магнетрона от нуля до значения Ia0 называется длительностью фронта импульса тока магнетрона tфi (рис.6.16в).

Вследствие разряда накопительного конденсатора напряжение на магнетроне после достижения максимума, равного Еа, начинает медленно уменьшаться и к концу импульса подмодулятора снижается на небольшую величину DЕа; при этом и ток магнетрона уменьшается на величину DIa (рис.6.16в). Время, в течение которого напряжение на магнетроне изменяется на величину DЕа , называется длительностью плоской части (вершины) импульса модулятора t.

После окончания действия положительного импульса подмодулятора модуляторная лампа снова оказывается запертой большим отрицательным напряжением на сетке Eg. С этого момента возобновляются процессы заряда накопительного конденсатора и паразитной емкости С1, и начинается разряд паразитной емкости С2. Вначале емкость С2 разряжается через магнетрон и сопротивление R2, а также через источник питания Е, ограничительное сопротивление R1 и накопительный конденсатор С (рис.6.15б). При этом напряжение на магнетроне быстро уменьшается до порогового значения Е0 , после чего ток магнетрона становится равным нулю. Время спада тока магнетрона от его величины в конце плоской части импульса до нуля называется длительностью спада импульса тока магнетрона tci (рис.6.16в). После того, как напряжение на магнетроне стало равным пороговому, а ток магнетрона стал равным нулю, разряд емкости С2 происходит только через сопротивление R2 и через источник питания Е, сопротивление R1 и накопительный конденсатор. Напряжение на магнетроне при этом спадает от величины Е0 до нуля (рис.6.16в). Время спада напряжения магнетрона от величины Е0 до нуля называется длительностью спада напряжения модулятора tс0. Таким образом, длительность импульсов модулятора определяется длительностью импульсов, поступающих на управляющую сетку модуляторной лампы от подмодулятора. При этом, даже в случае, когда импульсы подмодулятора имеют идеально прямоугольную форму, импульсы модулятора будут иметь форму, отличную от прямоугольной.

Рассмотрим основные количественные соотношения, при этом будем считать, что нагрузка модулятора (магнетрон) выбрана.

Ёмкость накопительного конденсатора определяется формулой (6.3), а максимальное напряжение на накопительном конденсаторе - формулой (6.2), где

Rз = R1 +R2.

Длительность фронта импульса напряжения равна:

tф0 = R0C0ln (). (6.10)

Здесь E0= Uн - напряжение на нагрузке (на магнетроне) при t = tф0, R0=,

R= , R'i - динамическое сопротивление модуляторной лампы на рабочем участке характеристики, С0= С12 - общая паразитная емкость модулятора, Iamax - максимальное значение анодного тока через модуляторную лампу. Длительность фронта импульса напряжения можно оценить и по приближенной формуле:

tф0 » 1,1×(ЕаС0)/Iamax. (6.10’)

Длительность спада импульса напряжения:

tс0 = 3RC0 , (6.11)

где

R ³ 10 RM . (6.12)

Здесь RМ - статическое сопротивление магнетрона в рабочей точке, которое бывает обычно порядка 1000 Ом, а полная паразитная емкость модулятора C2, как правило, лежит в пределах 100-200пФ, поэтому согласно выражению (6.9) tc0=6мкс. Такая большая длительность спада импульса напряжения на магнетроне может оказаться недопустимой. Для получения меньшей длительности спада импульсов напряжения вместо сопротивления R2 параллельно магнетрону ставят дроссель и диод (рис.6.15б).

Следует иметь в виду, что суммарный анодный импульсный ток Ia, протекающий через лампу равен:

Ia = I1+ I2 + Iа0 ,

где I1 - ток от источника анодного напряжения лампы, I2 - часть разрядного тока через зарядное сопротивление R2 при работе магнетрона, Iа0 - анодный ток магнетрона в импульсе.

Наибольшее напряжение на лампе в импульсе равно:

eаmax= eamin + Еа ,

где eamin- падение напряжения лампе в рабочей точке (рис.6.7), Еа - напряжение на выходе модулятора (на магнетроне). Для повышения надежности при выборе модуляторной лампы рекомендуется брать запас по току не менее 15%, а по напряжению - не менее 20%.

Устройства генерирования и формирования радиосигналов


*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.