Импульсный модулятор

Импульсный модулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<о765999

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.

Н 03 К 7/02 (22) Заявлено 261278 (21) 2702824/18-21 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 230980 Бюллетень М 35

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 376. 53 (088.8) Дата опубликования описания 230980 (72) Авторы изобретения

В.С.Уманский и А.Г.Жуков (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение преимущественно в импульсных передатчиКВх СВЧ для радиолокации и в установ- 5 ках для ускорения заряженных частиц.

Известен импульсный модулятор, содержаший источник постоянного напряжения, зарядный конденсатор, повышающий трансформатор, параллельно вто- 1Q ричной обмотке которого подключены коммутирующий элемент, линия формирования и нагрузка, генератор пусковых импульсов, подмодулятор и элемент задержки, включенный между генератором 15 запускающих импульсов и подмодулятором, причем к выводам первичной обмотки повышающего трансформатора подключены тиристоры,управляющие электроды которых соединены с генератором 20 управляющих импульсов, вход запуска которого соединен с генератором пусковых импульсов,при этом анод одного тиристора подключен к положительному полюсу источника питания,а катод дру-2 гого — к его отрицательному полюсу, причем зарядный конденсатор образован яз двух последовательно соединенных конденсаторов, каждый из которых включен между средней точкой первичной 30 обмотки повышающего трансформатора и выводами источника питания $1) .

Недостаток известного импульсного модулятора заключается в низкой стабйльности амплитуды выходных импульсов.

Известен также импульсный модулятор, содержащий зарядный трансформа=ор, первичная обмотка которого и дополнительная через диод подключены к источнику питания, а вторичная через последовательно соединенные зарядные диод и дроссель к входу линии. формирования, включенной параллельно вторичной обмотке зарядного трансформатора, последовательно соединенные нагрузку с коммутирующим элементом, подключенные параллельно линии формирования, ключевой элемент, включенный между первичной обмоткой и общей шиной и диод, подключенный катодом к входу зарядного дросселя, а анодом— к общей шине (21 .

Недостатком этого модулятора также является низкая стабильность амплитуды выходных импульсов.

Цель изобретения — повышение стабильности амплитуды выходных импульсов.

765999

Поставленная цель достигается тем

1 что в импульсный модулятор, содержащий зарядный трансформатор, первичная обмотка которого непосредственно и дополнительная через диод подключены первыми выводами к источнику питания

5 а параллельно вторичной обмотке подключены последовательно соединенные снарядные диод и дроссель, линия формирования, нагрузка и коммутирующий элемент, а также ключевой транзистор, включенный между вторым выводом первичной обмотки и общей шиной, и диод, подключенный катодом к входу зарядного дросселя, а анодом — к общей шине, введены делитель напряжения, подключенный параллельно источнику питания, последовательно соединенные перемножитель напряжений, интегрирующая цепь и элемент сравнения, а также инвертирующий усилитель, состоящий из транзистора и нагрузочного резис- 26 тора, соединенных с источником постоянного напряЖения, и подключенный входом к выходу элемента сравнения, двухполупериодный выпрямитель, порсговый элемент, элемент задержки, вклю- 75 ченный между управляющим электродом коммутирующего элемента и анодом разделительного диода, а зарядный дроссель снабжен двумя дополнительными обмотками, причем первая из них подключена к входам перемножителя напряжений и первым выводом — к выходу делителя напряжения, а вторая — к одной из диагоналей двухполупериодного выпрямителя, подключенного другой диагональю к выходу инвертирующего усилителя и входу порогового элемента, выход которого соединен с управляющим входом ключевого транзистора и катодом разделительного диода.

На 4>Hl. 1 Ka3aHa НК Н На На 40 схема импульсного модулятора; на фиг

2 — эпюры напряжении на элементах схемы.

Импульсный модулятор содержит зарядный трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого через ключевой транзистор 3 присоединена к выходу внешнего источника питания постоянного тока с напряжением Ео. Дополнительная обмотка 4 трансформатора 1 под- щ ключена к тому же источнику через диод 5. Ко вторичной обмотке 6 заряд ного трансформатора 1 подключены соединенные последовательно зарядный диод 7, зарядный дроссель 8 и линия формирования 9. Последняя зашунтирована соединенными последовательно разрядным коммутирующим элементом 10 (например, тиристором) и нагрузкой 11.

Объединенный вывод зарядного диода 7 и дросселя 8 подключен к общей шине 60 через диод 12.

Кроме того, в модулятор дополнительно введены делитель напряжения 13р шунтирующий выход внешнего источника питания, перемножитель напряжений 14, 65 интегрирующая цель 15 (например, RC

Цепь), элемент сравнения 16, а также инвертирующий усилитель 17 в составе транзистора 18, источника постоянного напряжения 19 и нагрузочного резистора 20, двухполупериодный выпрямитель

21, пороговый элемент 22 (например, триггер Шмидта), элемент задержки 23 и разделительный диод 24. Зарядный дроссель 8 снабжен двумя дополнительными обмотками 25 и 26. Элементы 1326 в совокупности представляют собой устройство управления.

Первый вход перемножителя 14 соединен с делителем напряжения 13 и с первой дополнительной обмоткой 25 зарядного дросселя 8, к другому концу которой подключен второй вход перемножителя 14. Обмотка 25 включена согласно по отношению к основной обмотке дросселя 8. К выходу перемножителя 14 через соединенные последовательно интегрирующую цепь 15 и устройство сравнения 16 подключен вход инвертирующего усилителя 17. Его выход (резистор 20) соединен с минусом двухполупериодного выпрямителя 21, плюсовой выход которого соединен с входом порогового элемента 22. Выход последнего соединен с базой ключевого транзистора 3. Вход выпрямителя 21 подключен к второй дополнительной обмотке 26 .дросселя 8.

Управляющий электрод коммутирующего элемента 10 подключен через соединенные последовательно элемент задержки 23 и разделительный диод 24 к базе ключевого транзистора 3.

Импульсный модулятор работает следующим образом.

При подаче импульса запуска через элемент задержки 23 и разделительный диод 24 от внешнего источника на барзу ключевого транзистора 3 через обмотки 2 и 6 зарядного трансформатора

1, зарядный диод 7 и зарядный дроссель 8 начинается протекание тока аряда 3 линии формирования 9. Задержка td = Р /Я>, создаваемая элементом задержки 23, выбирается не мень-, шей, чем время выключения коммутирующего элемента 10. Этим предотвращается возможность егО повторного включе". ния во время следующего цикла заряда л™нии- формирователя 9.Одновременно иа зарядном-дросселе 8 появляется напряжение . U ь (см. фиг. 2 а):

Ut,(t) -EcoS йэйз (3) ае с-- - резонансная л частота зарядной цепи, и Сл

3 соответственно индуктив" ность зарядного дросселя 8 и емкость линии формирования

765999

U,= Бе /с„. 5) (б) (При этом предполагается что потери в зарядной цепи пренебрежимо малы, а начальные условия в реактивностях схемы нулевые). Положительное напряжение UIt (см. фиг.. 2,в) от выхода

-двухполупериодного выпрямителя 21„подключенного к второй дополнительной обмотке 26, складывается алгебраически с отрицательным напряжением Е,существующем на нагрузочном резисторе

20 инвертирующего усилителя 17.Результирующее напряжение U „ U -Ео

IO (см. фиг. 2,с) поступает на вход порогового элемента 22. Напряжение 0 на его выходе имеет вид пары прямоугольных положительных импульсов (см фиг. 2,d). Первый из этих импульсов, 15 имеющий длительность t< g / Р. поступает на базу ключевого транзистора 3 и удерживает его в состоянии насыщении. После окончания импульса ключевой транзистор 3 запирается, но 2О протекание тока заряда I> не прекращается,так как в этот момент времени t ф 0 запас энергии М> в магнитном поле сердечника зарядного дросселя 8 не равен нулю 25

W „(pl= "зI з,(glt2=(L, I»кс""81 2!

5 э 1.

Ток I будет проДолжать проходить через диод 12 в течение интервала

2 3

Запас энергии в магнитном поле сердечника трансформатора в момент с,1 g /52 э запирания ключевого тран.—

35 зистора 3 также не равен нулю. Эта энергия возвращается во внешний источник питания через дополнительную обмотку 4 зарядного трансформатора 1 и диод 5. 4О

Спустя некоторое время + в силу изменения знака напряжения

UI, вновь появляется напряжение U P u появляется второй импульс U, который в течение некоторого интервала вре- 45 мени t 8 /ß. (в общем случае не равного tI) удерживает ключевой транзистор 3 s состоянии насыщения. Заряд линии формирования 9 в течение интервала времени t Ь(Я .продол- 5О жается . Момент перехода напряжения

01, через нуль смещается на угол у .

Результирующая длительность .процесса заряда будет определяться фазовым углом ф с Я.

Напряжение UA, до которого зарядится линия формированя 9, будет в этих условиях определяться длительнос- тью е 1 и t > пребывания ключевого транзистора 3 в состоянии насыщения.

Регулировать длительность импульсов ф0

tq u сэ можно путем изменения .напряжения Ео.

Стабилизация напряжения UA и амплитуды импульсов О возможна путем поддержания постоянства суммарного 65

1апаса энергии W в реактивностях .арядной цепи модулятора

+ W< -const (3) дде Ч = С„U /2, 0 — напряжение на линии форми,рования ключевого транзистора 3.

Если вся энергия М> будет передана в линию формирования 9, то напряжение на ней станет после этого равным Uc = 0, WI О и

Ч = С„UA/2 (4)

Откуда

Величину W можно определить (при нулевых начальных условиях в L и СА и пренебрежимо малых потерях) с учетом известных соотношений

Тогда с помощью выражений (3) и (4) получают

=1 эI СиUñ = ьЕо(1-со Ръ 1

=C„EalE (q-соь52Я =С„-Е (I„. (T)

Ннформация о величине И в виде (7) мажет быть получена в результате перемножения напряжения Е р и напряжения Uo= Eo (1-cosH>t) . Последнее может быть йолученз в результате сложения Е и U = — Е cosV t. При этом вео личина CA =cons t играет роль постоянно масшабного;,оэффициента. Напряже,ние КЕо пропорциональное Ео берет-. ся от делителя напряжения 13 (1 -коэффициент передачи), а напряжение, про» порциональное U, получается в результате сложения напряжений МЕо + 0 (коэффициент трансформации первой до- полнительной обмотки 25 выбирается равным k). После перемножения в перемножителе напряжений 14 полученная информация о величине W через интегрирующую цепь 15 поступает на элемент сравнения 16, где сравнивается с опорным напряжением.

Полученный сигнал ошибки положительной полярности усиливается, инвертируется в усилителе 17 и подается уже с отрицательной полярностью с нагрузочного резистора 20 на минусовой выход двухполупериодного выпрямителя 21 (напряжение Е фиг. 2,в).

В результате при появлении тенденции к возрастанию Иь, например вследствие увеличения напряжения Ео, напряжение Еовозрастает по абсолютной величине, а фазовые углы P. $ и 8 уменьшаются. Вследствие этого WI, и поддерживаются на заданном уровне:

765999

Штриховыми линиями на фиг. 2 показана форма напряжений при разомкнутом контуре стабилизации.

Формула изобретения

Импульсный модулятор, содержащий зарядный трансформатор, первичная обмотка которого непосредственно и дополнительная через диод подключены первыми выводами к источнику питания

7 а параллельно вторичной обмотке подключены последовательно соединенные зарядные диод и дроссель, линия формирования, нагрузка и коммутирующий элемент, а также ключевой транэисторвключенный между вторым выводом первичной обмотки и общей шиной, и диод, подключенный катодом к входу зарядного дросселя, а анодом — к общей шине, отличающийся тем, что с целью повышения стабильности амплитуды выходных импульсов, в него введены делитель напряжения, подключенный параллельно источнику питания, последовательно соединенные перемножитель напряжений, интегрирующая цепь и элемент сравнения, а также инвертиру-ющий усилитель, состоящий из транзистора и нагруэочного резистора, соединенных с источником постоянного напряжения, и подключенный входом к выходу элемента сравнения, двухполупериодный выпрямитель, пороговый элемент, элемент задержки, включенный между управляющим электродом коммутирующего элемента и анодом .разделительного диода, а зарядный дроссель снабжен двумя дополнительными обмотками, причем первая из них подключена к входам перемножителя напряжений и первым выводом - к выходу делителя напряжения, а вторая — к одной из диагоналей двухполупериодного выпрямителя, подключенного другой диагональю к выходу инвертирующего усили1Б теля и входу порогового элемента, выход которого соединен с управляющим входом ключевого транзистора и катодом разделительного диода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР

М 467458, кл. Н 03 К 7/02, опублик.

15.04.75.

25 2. Патент ФРГ М 1279079, кл. 21 а, 36/06, опублик.220569 (прототип).

765999

Составитель Д.Ходырев

Редактор Т.Иванова Техред Ж.Кастелевич Корректор Демчик

Заказ 6526/52 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4