Широтно-импульсный модулятор
Патент 752777
Авторы
Классы МПК
Широтно-импульсный модулятор
Иллюстрации
Реферат
752777
20 scnI I всп Я (2) „(t) н „„(t) 55
Н +НВ iHО ьх щ< „- о, измекянищимся током неизменной ампли-, туды где с и — несущая частота. Выходная обмотка 3 расположена на участке наименьшего сечения. Обе обмотки 2 и 3 являются обмотками переменного тока и служат для трансформирования сигнала от генератора тока несущей частоты в нагрузку.
Обмотка 4 опорного подмагничивания питается выпрямленным током несущей частоты ) „ через выпрямитель
5 и служит для создания исходного магнитного состояния сердечника, т.е. для обеспечения начального смещения Н " на кривой подмагничивания сердечника для участка наименьшего сечения.
Вспомогательная управляющая обмотка 6 питается от генератора тока пилообразной формы где Т вЂ” период изменения сигнала пилообразной формы, а функция(/т3 представляет собой дробную часть величи т.e — = — -erat
Входная обмотка 7 модулирующего сигнала питается от источника входного модулирующего тока. Последний может 30 быть как сигналом постоянного тока той или иной номерности, так и низкочастотным периодическим сигналом произвольной формы (радиоимпульсом).
Обмотки 4,6,7 являются управляющими 35 и служат для регулирования моментов времени дискретного изменения коэффициента трансформации для сигнала несУщей частоты. Если требуется инверсная модуляция (т.е. такая, 40 при которой увеличению входного сигнала соответствует уменьшение длительности выходных радиоимпульсов), то направление намотки всех трех обмоток 4,6 и 7 совпадают. При прямой модуляции обмотка 4 намотана навстречу обмоткам 6 и 7.
Принцип действия модулятора осно- ван на обеспечении релейности характеристики трансформации токов обмоток 2 и 3 путем подбора определенных 50 соотношений амплитуд и частот. сигналов
Я ас (с о
mes x р и1 где й, „, 1 - максимальная частота в спектре входного сигнала;
Н вЂ” постоянная составляющая нап- 60 ряженности поля в минимальном сечении сердечника;
Н ., НВ П1С,„— минимальная и максимальные зн ачени я н апряж
px mini Bx max енности поля, создаваемой током входного 65 сигнала в минимальном сечении сердечника;
Нз, - максимальное значение напряженности. поля, создаваемого током вспомогательной обмотки б в минимальном сечении сердечника;
Н вЂ” значение напряженности поля, начиная с которого наступает насыщение участка минимального сечения сердечника.
На фиг.2 в координатах (ВН) изображена идеализированная кривая намагничивания AB ОСД материала сердечника, причем эта кривая пОказана растянутой вдоль оси абсцисс. В координатах (Н,t ) показан закон изменения во времени напряженности магнитного поля, создаваемого системой управляющих обмоток 4,6 и 7 в области наименьшего сечения сердечника. При выполнении условий (1) для любого Н „ (t} каждый период изменения пилообразного тока TB,„ (t) можно разбить на два интервала т.е. рабочая точка находится в области насыщения АВ кривой намагничиваВк() Всп(") о1 (3) т.е. рабочая точка находится в области ВОС кривой намагничивания, соответствующей ненасыщенному состоянию данного участка сердечника.
Первому интервалу соответствует отсутствие трансформации сигнала несущей частоты в выходную обмотку, второМу интервалу — наличие трансформации.
Таким образом, для коэффициента трансформации имеем
ПРИ Н=+Н (1) +НВ,1 () Но Р О, „, H H (t) )((t) q,(4) В силу того, что ток Т „(4) имеет пилообразную форму, для интервалов времени, при которых Г р- к, получаем зависимость их от текушего времени t
Но-Н=-((вх® Нвсп,-"о "= Т
t(t) T t о = ВХ .(i =+ HBK(t) "6Cn T ВСПТ ВСАТ
1 (5) где (t) — текущее значение длительности радиоимпульсов на выходе модулятбра.
Первый член в уравнении (5) подбором. параметров управляющих сигна
Тогда Т
"() = í "вк() ) (6)
Вс я,.
1 т.е. закон изменения длительности радиоимпульсов на выходе устройства 752777 целиком повторяет закон изменения входного модулирующего сигнала.
Б предлагаемом модуляторе можно реализовать двухстороннюю широтно-импульсную модуляцию. Для этого достаточно в качестве вспомогательного сигнала использовать сигнал треугольной формы. При этом эффект модуляции проявляется в виде смешения как переднего, так и заднего фронтов формирующих импульсов. 10
Для получения инверсной модуляции, т.е.такой модуляции,при которой длительность импульсов,как периодическая функция текущего времени, изменяется в противофазе с входным сигналом, достаточно изменить режим работы, т.е. перейти с участка ABOC на участок БОСД кривой гистерезиса.
Функциональная (нелинейная) широтноимпульсная модуляция достигается соответствующим подбором закона из- 20 менения тока Ув „ (1). При этом закон изменения длительности радиоимпульсов становится некоторой функцией
Преобразование входного сигнала в количество импульсов дости- 25 гается, если на выходе модулятора включить диод. Тогда в нагрузку поступают однополярные импульсы, частота следования которых равна ин 30
2Я а количество импульсов, проходящих на нагрузку за время t,= Т равно (> н) (7)
N=tf= — ö ц
ЫН вх вся
Следовательно, предлагаемый широтно-импульсный модулятор обладает ло широкими функциональными возможностями.
Формула изобретения
1. Широтно-импульсный модулятор, выполненный на трансформаторе с входными обмотками несущей частоты и модулирующего сигнала и выходной обмоткой, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет модуляции радиоимпульсов, в трансформатор введена вспомогательная управляющая обмотка пилообразного тока, а последовательно с входной обмоткой несущей частоты включен выпрямительный мост, к выходу которого подключена управляющая обмотка постоянного опорного подмагничивания.
2. Модулятор по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что тороидальный сердечник трансформатора выполнен из высокопроницаемого ферромагнетика с петлей гистерезиса, близкой к прямоугольной, и с переменным по угловой координате сечением, причем входная обмотка несущей частоты расположена на участке наибольшего сечения, а выходная — на участке наименьшего сечения.
Источни.<и информации, принятые во внимание при. экспертизе
1. Барсуков Ф.И., Русанов Ю.П.
Элементы и устройства радиотелеметрических систем. М., Энергия, 1973.
2. Розенблат М.A. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. М., Наука, 1966, с.
26В-270 (прототип).