Способ стабилизации величины сопротивления резистивной нагрузки и устройство для его осуществления

 

1. Способ стабилизации величины сопротивления резистивной нагрузки, при котором поддерживают постоянную температуру резистивной нагрузки, отличающийся тем, что, с целью ускорения выхода на режим и упрощения процесса стабилизации , через стабилизируемую резистивную нагрузку, по которой проходит ток сигнала, пропускают дополнительный ток, частота которого не равна частоте тока сигнала, величина которого пропорциональна отношению разности между текущим i значени.ем сопротивления резистивной нагрузки и ее номинальным эначе- . СЛ нием к номинальному значению сопротивления реэистивной нагрузки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИН

os) ао у(ц 6 05 П 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

r1O РЕ АМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сией а (2-1 ) 3605971/24-24 (22) 15. 04. 83 (46) 07.03.85. Бюл. № 9 (72). Л.Я. Ильницкий, В.П. Щишкин, И.И. Фузик и А.:И. Пономарев (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской .авиации (53) 621 . 555. 6 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 920659, кл. С 05 0 23/19, 1980.

2. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. М, "Высшая школа", 1968, с. 329 (прототип) . (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЕЛИЧИНЫ

СОПРОТИВЛЕНИЯ РЕЗИСТИВНОЙ НАГРУЗКИ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, (57) 1. Способ стабилизации вепичины сопротивления резистивной нагрузки, при котором поддерживают постоянную температуру резистивной нагрузки, отличающийся тем, что, с целью ускорения выхода на режим и упрощения процесса стабилизации, через стабилизируемую резистивную нагрузку, по которой проходит ток сигнала, пропускают дополнительный ток, частота которого не равна частоте тока сигнала, величина которого пропорциональна отношению разности между текущим значением сопротивления резистивной I нагрузки и ее номинальным значением к номинальному значению сопро-. тивления реэистивной нагрузки.

1144694

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее резистивную нагрузку, регулируемый источник питания, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и уменьшения габаритов, в устройство дополнительно введены датчик тока, датчик напряжения, элемент сравнения, причем датчик .тока включен последоИзобретение относится к радиотехнике и может найти применение ддя уменьшения изменений величины сопротивления при изменении его температ,уры.

Известно устройство для регулирования температуры, содержащее измерительно-нагревательный мост и импульсный способ импульсного регулирования температуры реэистивной нагруз-.Io ки, включенной в плечо измерительнонагревательного моста, изменением тока через резистивную нагрузку Я .

Недостатком указанных устройства и способа является импульсное изме- IS кение регулирующего тока через резистивную нагрузку, которое невозможно в случае прохождения через нагрузку непрерывного тока сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому 30 является способ стабилизации величины сопротивления, при котором стабилизируемое сопротивление помещают в. теплоизолированную камеру,.в которой подцерживается постоянная температу- И ра путем нагревания объема. камеры, поэтому величина стабилизируемого сопротивления остается постоянной бла- . годаря постоянной температуре стабилиэируемого сопротивления при значи- ф тельных колебаниях температуры окружающей среды и амплитуды тока, протекающего по сопротивлению j2) . .Наиболее близким к предлагаемому является устройство-термостат - уст- 3S ройство для поддержания в определенном объеме заданной температуры. Термостат устроен и работает следующим образом. Внутри рабочей (теплоизолированной) камеры находится термоста- 40 тнруемое сОпротивление и датчик вательно с регулируемыми источником питания и нагрузкой, параллельно которой включен датчик найряжения, первый вход элемента сравнения подключен к выходу датчика тока, второй вход — к выходу датчика напряже-" ния, а выход — к управляющему входу регулируемого источника питания. температуры. В качестве рабочей камеры может применяться сосуд Дюара, имеющий хорошую тепловую изоляцию от окружающей среды, датчиком температуры может являться биметаллическая пластина с контактом, которая изгибается при изменении температуры окружающей среды. Биметаллическая пластина отрегулирована так, что контакты разомкнуть|, когда температура внутри рабочей камеры равна выбранному значению t ° Если температура внутри камеры меньше to,òî контакты замкнуты. В этом случае через специальное реле включается подогревающее устройство, которое нагревает рабочую камеру до темпера-. туры йа, после чего контакты размыкаются. В качестве подогревающего устройства может использоваться проволока иэ высокоомного сплава (нихрома) . Таким образом осуществляется стабилизация температуры внутри термостата и соответственно стабилизация величины. сопротивления (2) .

Недостатки известного способа и соответственно устройства для его осуществления заключаются в значительной длительности процесса стабилизации величины сопротивления, обусловленной тепловой инерционностью объема рабочей камеры, сложности осуществления, вызванной сложностью конструкции термостата, значительных габаритах, обусловленных необходимостью наличия большого теплоизолирующего объема.

Цель изобретения — ускорение выхода на режим и упрощения процесса стабилизации.

Указанная цель достигается тем, что в способе стабилизации величины

3 1144 сопротивления резистивной нагрузки, при котором поддерживают постоянную температуру резистивной нагрузки, через стабилизируемую резистивную нагрузку, по которой проходит ток ,.сигнала, пропускают дополнительный ток, частота которого не равна частоте тока сигнала, величина которого пропорциональна отношению разности между текущим значением сопротивле- 1р ния резистивной нагрузки и ее номинальным значением к номинальному значению сопротивления резистивной нагрузки.

В выполнении способа предусмотрено в цепях дополнительного тока и тока сигнала отфильтровывание соответственно тока сигнала в цепи дополнительного тока и дополнительного тока в цепи тока сигнала для ис- эО ключения их паразитного взаимовлияния.

Устройство для осущеетвления способа, содержащее резистивную нагрузку, регулируемый источник питания, дополнительно содержит датчик тока, датчик напряжения и элемент сравнения, причем датчик тока включен последовательно с регулируемыми источником питания и нагрузкой, параллельно которой включен датчик напряжения, первый вход элемента сравнения подключен к выходу датчика тока, второй вход — к выходу датчика напряжения, а выход к управляющему входу регулируемого источника питания.

При изменении величины тока сигнала, проходящего через резистивную нагрузку и нагревающего ее или при изменении температуры окружающей 4О среды изменяется температура резистивной нагрузки, соответственно изменяется величина ее сопротивления.

Стабилизация сопротивления (т.е. поддержание постоянной его величины) осуществляется путем поддержания постоянного теплового режима резис- . тивной нагрузки эа счет дополнительного ее нагревания при прохождении по ней дополнительного тока от 50 регулируемого источника напряжения или тока, т.е. при изменении величины сопротивления нагрузки соответственно изменяется соотноше ние дополнительного тока в цепи, 55 содержащей регулируемый источник питания, датчик тока и .резистивную нагрузку, к напряжению дополнитель094 4 ного тока на резистивной нагрузке.

На схему сравнения с датчика напряжения подается сигнал, пропорциональный напряжению дополнительного тока на нагрузке, а с датчика тока подается сигнал, пропорциональный дополнительному току, проходящему через нагрузку. С выхода схемы сравнения снимается сигнал рассогласования, соответствующий изменению отношения напряжения на нагрузке к тому, проходящему через нагрузку, т.е. сигнал отклонения величины нагрузки от номинального значения. Этот сигнал управляет работой регулируемого источника питания,. который, изменяя величину дополнительного тока, проходящего через нагрузку и нагревающего его, устанавливает номинальное значение сопротивления.

В устройстве для исключения параэитного взаимовлияния дополнительного тока и тока сигнала,дополнительный ток с первого выхода датчика тока подается на нагрузку через соот- . ветствующий заградительный фильтр и соответственно на стабилизируемое сопротивление ток сигнала подается через заградительный фильтр. Так, например, при высокой частоте (ВЧ) тока сигнала, .низкочастотный (НЧ) или постоянный дополнительный ток с первого выхода датчика тока подается на стабилизируемое сопротивление через ВЧ эаграждающий фильтр, который преграждает проникновение

ВЧ тока сигнала в цепи НЧ дополнительного тока (регулируемый источник напряжения, элемент сравнения, датчик тока, датчик напряжения). В свою очередь НЧ заграждающий фильтр, через который на нагрузку подается ток сигнала, преграждает проникновение НЧ дополнительного тока в цепи

ВЧ сигнала, и наоборот, при постоянном или НЧ токе сигнала ВЧ дополнительный ток подается на нагрузку через НЧ заградительный фильтр, а

НЧ ток сигнала подается на нагрузку через ВЧ заградительный фильтр.

На чертеже приведена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит датчик 1 тока, элемент 2 сравнения, регулируемый источник 3 питания, датчик 4 напря" жения, заградительные фильтры 5 и 6.

1144094 б

В соответствии с предлагаемым способом устройство работает следующим образом.

Рассмотрим стабилизацию поглощающего сопротивления эквивалента вы- 5 сокочастотной нагрузки передатчика.

ВЧ ток сигнала с выхода передатчика по ВЧ кабелю через,заградительный НЧ фильтр 6 поступает на вход стабилизируемого поглощающего сопро- 1î тивления эквивалента высокочастотной нагрузки (ЭВН) 7. ВЧ ток сигнала, пропротекая по нагрузке 7,разогревает ее. При номинальной мощности (амплитуде тока) ВЧ сигнала и номинальной 15 температуре окружающей среды нагрузка 7 обладает номинальной темпера« . турой, т.е. номинальной величиной сопротивления, равной волновому сопротивлению ВЧ кабеля;При таком ре- 20 жиме, т.е. при равенстве волнового сопротивления ВЧ кабеля нагрузки 7 обеспечивается идеальное согласование передатчика с поглощающим сопротивлением ЭВН, при котором отсутст" вует отраженная волна в ВЧ кабеле.

В дайном примере номинальная величина стабилизнруемого сопротивления (т.е. его температура) обеспечивается при максимальной выходной мощ- 30 ности (амплитуде тока) сигнала передатчика и максимальной температуре окружающей среды. В этом ре-. жиме с выхода регулируемого источника 3 дополнительныи постоянныи 35 (или низкочастотный) ток не поступает на нагрузку 7 и не нагревает ее, т.е. его величина на выходе регулиремого источника 3 уменьшается до нуля. Но выходная мощность (ампли-4р туда тока) передатчика изменяется при изменении длины волны, на которой он работает, а также может изменяться и температура окружающей среды. В результате этих изменений

l изменяется температура нагрузки 7 н величина тока отклоняется от номинального значения, равного волновому сопротивлению ВЧ кабеля, что ухудша ет согласование передатчика с на- gp грузкой 7 ЭВН (возникает отраженная волна в ВЧ кабеле) .

При уменьшении величины стабилизируемого сопротивления (температура нагрузки 7 уменьшилась), вызванном

1 уменьшением мощности (амплитуды тока}

ВЧ сигнала или понижением температуры окружающей среды, с выхода регулируемого источника 3 на вход нагрузки 7 подается дополнительная мощность постоянного дополнительного тока, равная разности номинальной мощности ВЧ сигнала, т ° е. мощности, при которой стабилизируемое сопротивление нагрузки 7 обладает номинальной величиной и мощностью ВЧ сигнала.

Таким образом, поддерживая постоянное (номинальное) значение рассеиваемой на нагрузке 7 суммарной мощности В, сигнала и дополнительного тока, т.е.поддерживая постоянную температуру нагрузки 7, поддерживается номинальное значение величины стабилизируемого сопротивления нагрузки 7.

При увеличении величины стабилизируемого сопротивления нагрузки 7. (температура нагрузки 7 увеличиласв), вызванном увеличением, мощности (амплитуды тока) ВЧ сигнала или повышением температуры окружающей среды, уменьшается ток в цепи, содержащей поглощающую нагрузку 7, регулируемый источник 3 питания и датчик 1 тока. При этом уменьшается сигнал, пропорциональный величине этого тока, который с второго выхода датчика 1 тока подается на первый вход элемента 2 сравнения. На второй вход элемента 2 сравнения подается сигнал с выхода датчика напряжения, пропорциональный напряжению сигнала постоянного тока на нагрузке 7. С выхода элемента 2 сравнения на первый

I вход регулируемого источника 3 питания подается сигнал. рассогласования, соответствующий изменению отношения напряжения на нагрузке 7 к току, протекающему через нагрузку 7, т.е. сигнал отклонения величины

I сопротивления нагрузки 7 от номинального значения. Этот сигнал управляет работой регулируемого источника 3 питания," т.е. в соответствии с сигналом рассогласования регулируемый источник 3 питания уменьшает выходное значение дополнительного постоянного тока. В результате с выхода регулируемого источника 3 питания через вход и первый выход датчика 1 тока и ВЧ заградительный фильтр 5 на нагрузку 7 подается постоянный дополнительный ток уменьшенной величины, элемент 2 сравнения выдает сигнал 144094

Составитель Л. Птенцова

Техред Л.Иикеш Корректор С. Черни;

Редактор E. Папп

Тираж .863 Подпис но е

ВЫ1ИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-350 Раушская наб., д. 4/5

Заказ 905/39

Филиал ППП ".Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 рассогласования на регулируемый источник 3 питания до тех пор, пока величина сигнала постоянного тока не уменьшается до такой величины, при которой суммарная мощность рассеивания ВЧ сигнала и постоянного . дополнительного тока на нагрузке 7 становится номинальной, т.е. стабилизируемое сопротивление нагрузки 7 имеет номинальную величину. "

ВЧ заградительный фильтр 5 препятствует проникновению ВЧ сигнала в цепи постоянного дополнительного тока (регулируемый источник 3 питания, элемент 2 сравнения, датчик тока, датчик 4 напряжения) для исключения их паразитного взаимодействия

ИЧ заградительный фильтр 6, через который на нагрузку 7 подается ВЧ ток сигнала, преграждает проникновение .постоянного дополнительного тока в цепи ВЧ сигнала.

Использование предлагаемого способа, который реализуется с помощью предлагаемого устройства, обеспечивает по сравнению с известным способом стабилизации сопротивления с помощью термостата ряд преимуществ:

5 ускоряется процесс стабилизации величины сопротивления нагрузки при

его уходе от номинальной величины, так как отсутствует промежуточное звено в системе регулирования, имеющее значительную тепловую инерцию - замкнутый ббъем, нагреваемый внешним источником тока, через который передается тепло к нагрузке, кроме того, уменьшаются габариты и вес аппаратуры, в которой производится стабилизация сопротивления нагрузки, за счет отсутствия значительного теплоизолированного объема (термостата), упрощается ее конструкция, 20 уменьшается материалоемкость.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения образуется эа счет сокращения расходов на дорогостоящую теплоизолированную камеру

25 (термостат).