Устройство для стабилизации тока магнетрона

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ТОКА МАГНЕТРОНА, содержащее импульсный модулятор с частичньм разрядом емкостного накопителя через электронный триод с заЕсдитной сеткой, выход модулятора соединен с клеммами для подключения магнетрона, отрицательный входной вывод соединен с общей шиной, последовательно соединенные балластный резистор и первый конденсатор , первая обкладка которого соединена с общей шиной, усилитель импульсов, выполненный на выходном трансформаторе и транзисторе, коллектор которого соединен с первым выводом первичной обмотки выходного трансформатора, выходная обмотка которого одним из выводов соединена с общей шиной, управллюпа й вход усилителя импульсов зашунтирован резистором и соединен с выходом генератора импульсов запуска, усилитель постоянного тока, входом соединенный с выходом делителя.напряжения, включенного последовательно с источником опорного напряжения, положительный полюс которого соединен с общей шиной , ограничитель амплитуды из последовательно соединенных ограничительных резистора, диода и конденсатора подключен параллельно выходной обмотке трансформатора усилителя импульсов, причем один из выводов конденсатора ограничителя амплитуды соединен с общей шиной, а анод диода соединен с управляющим входом импульсного модулятора, фиксирующий диод, анодом подключенньй к точке соединения балластного резистора и первого конденсатора, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и стабильности длитель8 ности импульсов тока магнетрона, в него введены регулирующий транзистор (Л и низковольтный источник питания, отрицательный полюс которого соединен с общей шиной и эмиттером регулирующего транзистора, база которого соединена с выходом усилителя постоянного тока, а коллектор подключен к точке соединения конденсатора и балластного резистора, другой вывод которого соединен с положительным полюсом низковольтного источника питания, катод фиксирующего диода подключен к коллектору транзистора усилителя импульсов, вход делителя напряжения подключен к точке соединения конденсатора с катодом диода в ограничителе амплитуды, положительный входной вывод подключен к второму выводу первичной обмотки выходного трансформатора усилителя импульсов.

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<(59 С 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

К ДВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3650913/24-07 (22) 05.10,83 (46) 07.04.85. Бюл. У 13 (72) В.С. Уманский (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 547746, кл. G 05 F 1/56, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3558626/24-07, С 05 F 1/56, 1983. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ

ТОКА МАГНЕТРОНА, содержащее импульсный модулятор с частичным разрядом емкостного накопителя через электронный триод с защитной сеткой, выход модулятора соединен с клеммами для подключения магнетрона, отрицательный входной вывод соединен с общей шиной, последовательно соединенные балластный резистор и первый конденсатор, первая обкладка которого соединена с общей шиной, усилитель импульсов, выполненный на выходном трансформаторе и транзисторе, коллектор которого соединен с первым выводом первичной обмотки выходного трансформатора, выходная обмотка которого одним иэ выводов соединена с общей шиной, управляющий вход усилителя импульсов зашунтирован резистором и соединен с выходом генератора импульсов запуска, усилитель постоянного тока, входом соединенный с выходом делителя:,напряжения, включенного последовательно с источником опорного напряжения, положительный полюс которого соединен с общей ши„;SU„, 1149231 A ной, ограничитель амплитуды из последовательно соединенных ограничительных резистора, диода и конденсатора подключен параллельно выходной обмотке трансформатора усилителя импульсов, причем один нз выводов конденсатора ограничителя амплитуды соединен с общей шиной, а анод диода соединен с управляющим входом импульсного модулятора, фиксирующий диод, анодом подключенный к точке соединения балластного резистора и первого конденсатора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД и стабильности длительности импульсов тока магнетрона, в него введены регулирующий транзистор и низковольтный источник питания, отрицательный полюс которого соединен с общей шиной и эмиттером регулирующего транзистора, база которого соединена с выходом усилителя постоянного тока, а коллектор подключен

1 к точке соединения нервого конденсатора и балластного резистора, другой вывод которого соединен с положительным полюсом низковольтного источника питания, катод фиксирующего диода подключен к коллектору транзистора усилителя импульсов, вход делителя напряжения подключен к точке соединения конденсатора с катодом диода в ограничителе амплитуды, положительный входной вывод подключен к второму выводу первичной обмотки выходного трансформатора усилителя импульс ов..1 1149

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено, например, в импульсных передатчиках

СВЧ для формирования импульсов тока стабильной амплитуды, подаваемых на магнетрон, а также в установках для ускорения заряженных частиц.

Известно устройство для стабилизации тока магнетрона, которое содержит импульсный модулятор с частич- 1р ным разрядом емкостного накопителя через электронную лампу, например триод с защитной сеткой, к выходу которого подключен магнетрон, основной источник питания, к положительному полюсу которого подключены последовательно соединенные балластный резистор и первый конденсатор, одна из обкладок которого соединена с общей шиной и отрицательным полюсом источника питания, а к другой обкладке конденсатора присоединен вход питания усилителя импульсов с выходным трансформатором, управляющий вход усилителя, зашунтированный резистором, соединен непосредственно с выходом генератора импульсов запуска и через разделительный диод— с выходом усилителя постоянного тока, вход которого подключен к выходу делителя напряжения, включенного последовательно с источником опорного напряжения между входом. питания усилителя импульсов и общей шиной, а также ограничительный диод, анод которого соединен с управляющим входом импульсного модулятора, а катод подключен к входу питания усилителя импульсов 1 ).

Однако в этом устройстве рассеи40 вается большая мощность в балластном резисторе в процессе стабилизации тока магнетрона, что приводит к уменьшению КПД. Кроме того, устройство обладает недостаточно высокой

g$

- стабильностью длительности импульсов

I тока магнетрона.

Наиболее близким к изобретению но технической сущности является устройство, содержащее импульсный моду- о лятор с частичным разрядом емкостного накопителя через коммутирующую электронную лампу, например триод с защитной сеткой, к выходу модуля тора подключен магнетрои, основной .источник питания, к положительному полюсу которого подключены последовательно соединенные балластный ре231 2 зистор и первый конденсатор, одна из обкладок которого соединена с общей шиной и отрицательным полюсом источника питания, к другой обкладке конденсатора присоединен вход питания усилителя импульсов, выполненного, например, на транзисторе с выходным трансформатором в цепи коллектора, управляющий вход усилителя импуль— сов, зашунтированный резистором (например, база транзистора), соединен непосредственно с выходом генератора импульсов запуска и через разделительный диод — с выходом уси;лителя постоянного тока, вход которого подключен к выходу делителя напряжения, включенного последова-! тельно с источником опорного напряжения между входом питания усилителя импульсов и общей шиной, ограничитель амплитуды в составе соединенных последовательно ограниченных резистора, диода и конденсатора, подключенный параллельно выходу усилителя импульсов, анод ограничительного диода связан с управляющим входом импульсного модулятора (например, с сеткой коммутирующей лампы), фиксирующий диод, анод которого подключен к общей точке соединения балластного резистора и первого конденсатора, катод фиксирующего диода соединен с катодом ограничительного диода, а параллельно фиксирующему диоду включен резистор )2j °

Недостатками известного. устройства являются низкие КПД, а также стабильность длительности импульсов тока магнетрона, что вызвано значительными потерями энергии в балластном резисторе и на коллекторе транзистора.

Кроме того, протекание тока коллектора транзистора через обмотку в паузах между импульсами вызывает нежелательное подмагиичивание магнитопровода трансформатора. В ряде случаев из-за этого увеличиваются искажения формы импульсов, кроме того, длительность среза выходных

1импульсов усилителя оказывается зависящей от степени насыщения транзистора, -которая зависит от температуры.

Поэтому в ряде случаев длительность среза этих импульсов, а следовательно, и длительность импульсов тока магнетрона оказывается недостаточно стабильной.

3 1149231

Целью изобретения является иовышение КПД и стабильности длительности импульсов тока магнетрона.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для стабилизаУ

5 ции тока магнетрона, содержащее им-, пульсный модулятор с частичным разрядом емкостного накопителя через электронный триод с защитной сеткой, выход модулятора соединен с клеммами для подключения магнетрона, отрицательный входной вывод соединен с общей шиной, последовательно соединенные балластный резистор и первый конденсатор, первая обкладка которого соединена с общей шиной и отрицательным полюсом основного источника питания, усилитель импульсов, выполненный на выходном трансформаторе и транзисторе, коллектор которого соединен с первым выводом первичной обмотки выходного трансформатора, выходная обмотка которого одним иэ выводов соединена с общей шиной, управляющий вход усилителя импульсов зашунтированный резистором, соединен с выходом генератора импульсов запуска, усилитель постоянного тока, входом соединенный с выходом делителя напряжения, включенного последовательно с источником опорного наЗО пряжения, положительный полюс которого соединен с общей шиной, ограничитель амплитуды из последовательно соединенных ограничительных резистора, диода и конденсатора подключен >5 параллельно вйходной обмотке трансформатора усилителя импульсов, причем один из выводов конденсатора ограничителя амплитуды соединен с общей шиной, а анод диода соединен с управляющим входом импульсного модулятора, фиксирующий диод, анодом подключенный к точке соединения балластного резистора и первого конденсатора, введены регулирующий транзистор и низковольтный источник питания, отрицательный полюс которого соединена с общей шиной и эмиттером регулирующего транзистора, база которого соединена с выходом усилителя постоянного тока, а коллектор подключен к точке соединения первого конденсатора и балластного резистора, другой вывод которого соединен с положительным полюсом низ-И ковольтного источника питания, катод фиксирующего диода подключен к коллектору транзистора усилителя

4 импульсов, вход делителя напряжения подключен к точке соединения конденсатора с катодом диода в ограничителе амплитуды, положительный входной вывод подключен к второму выводу первичной обмотке выходного трансформатора усилителя импульсов.

На чертеже приведена принципиаль— ная электрическая схема устройства.

Устройство для стабилизации тока магнетрона содержит импульсный модулятор 1 с частичным разрядом емкостного накопителя 2 через электронную лампу 3 (например, триод с защитной сеткой), Цепь заряда накопителя 2 содержит источник питания с напряжением Е и резисторы

4 и 5. Цепь управляющего входа модулятора 3 (цепь сетки лампы 3) имеет в своем составе RG-цепочку 6 и 7 и источник напряжения смещения — Е

К выходу модулятора присоединен магнетрон 8. Имеются также основной источник 9 питания с напряжением

Е, последовательно соединенные балластный резистор 10 и первый конденсатор 11, первая обкладка которого соединена с общей шиной и отрицательным полюсом источника 9 питания, усилитель 12 импульсов, выполненный, например, на транзисторе 13 с выходным трансформатором 14, с обмотками

15 и 16. Коллектор транзистора 13 соединен через первичную обмотку 15 с положительным полюсом источника 9 питания.

Управляющий вход усилителя 12 (например, база транзистора 13) зашунтирован резистором 17 и соединен с выходом генератора 18 импульсов запуска. Вход усилителя 19 постоянного тока подключен к выходу делителя 2О напряжения, включенного последовательно с источником 21 опорного напряжения, положительный полюс которого соединен с общей шиной.

Ограничитель 22 амплитуды в составе соединенных последовательно резистора 23, диода 24 и конденсатора 25

:подключен параллельно выходу уснлителя 12 импульсов, т.е. параллельно обмотке 16 трансформатора 14. Анод диода 24 связан с управляющим входом импульсного модулятора 1 (например, с сеткой электронной лампы 3 через конденсатор 7). Анод фиксирующего диода 26 подключен к общей точке соединения балластного резистора 10 и конденсатора 11. При этом отри3 114923 цательный полюс источника 27 соеди- нен с общей шиной и эмиттером транзистора 28, база которого соединена с выходом усилителя 19 постоянного тока, а коллектор подключен к точке соединения конденсатора 11 и резистора 10, Другой вывод резистора

10 соединен с положительным полюсом источника 27. Катод диода 26 подключен к коллектору транзистора 13 1б в усилителе 12. Вход делителя 20 напряжения подключен к общей точке соединения конденсатора 25 с катодом

: диода 24. Вход питания усилителя 12, т.е. второй вывод обмотки 15, соединен с положительным полюсом источни, ка 9.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в паузах между импульсами лампа 3 в модуляторе 1. заперта отрицательным .напряжением смещения — Е по сетке, которое поступает через резистор 6. Накопитель 2 заряжен до напряжения

Е через резисторы 4 и 5. Транзисо тор 13 и диод 26 заперты, на конденсаторе 25 имеется некоторое напряжение Е, примерно равное амплитуде импульсов на обмотке 16.

Транзистор 28 находится в активном режиме — к его базе приложено напряжение от выхода усилителя 19 постоянного тока ° Если напряжение конденсаторе 25, определяющее амплитуду выходных импульсов

Е, усилителя 12 (на обмотке 16) под действием дестабилизирующих факторов в виде возрастания напряжения Е начнет превышать номинал, то

40 увеличивается напряжение ошибки на ин- . вертирующем входе усилителя 19. (Оно образуется путем алгебраического сложения части напряжения Е 5 с Опорным отрицательным напряжением от источника 21 в делителе 20) . В ре45 эультате выходное напряжение усилителя 19 получает отрицательное приращение.. Транзистор 28 начинает запираться, уменьшается ток его

Ы коллектора, протекающий через резистор 10, и на нем создается уменьшенное падение напряжения. В результате напряжение Е „на конденсаторе

11 увеличится. на столько, на сколько возросло и напряжение Ез

55 источника 9.

При поступлении очередного импульса запуска с заданной длительностью

1 6 от выхода генератора 18 на базу транзистора 13 последний отпирается.

При этом отпирается и диод 26, и минимальное напряжение на коллекторе открытого транзистора 13 станет равным напряжению Е„, на конденсаторе 11. В результате на обмотке 15 трансформатора 14 образуется импульс Е с амплитудой, равной

Е1 = Е9 Е

Соответственно амплитуда выходных импульсов Е на обмотке 16 (т.е. на выходе усилителя 12) равна

Е1б = Е = n (F.9-Е 1„)

1$ где n — коэффициент трансформации обмоток 15 и 16.

Таким образом, при появлении тенденции к возрастанию амплитуды импульсов Е, например, нз-за увеличения напряжения Е и соатветст9 венно напряжения Е под действием контура обратной связи из элементов 10 и 11, 19-21 и 26-28 начинает возрастать напряжение Е,„ до тех пор, пока напряжения Е и Е не достигнут вновь заданных номинальных величин.

При отпирании лампы 3 импульсом

Е со стабильной амплитудой происходит частичный разряд емкостного накопителя 2. При этом на катоде магнетрона 8 формируется модулирую.— щий импульс заданной длительности.

Напряжение Е (обычно порядка

11 десятков вольт), поступающее на коллектор транзистора 13 от конденсатора 11 через диод 26 во время импульса препятствует насыщению транзистора 13. Благодаря этому резко уменьшается величина времени его выключения. В результате повышается стабильность и уменьшается сама величина длительности среза выходных импульсов Е, усилителя 12, а следовательно, и стабильности длительности импульсов тока магнетрона.

Амплитуда импульса Е„ на сетке лампы 3 ймеет вначале фйксированное значение

Е = n (Е -Е« ) = const.

В дальнейшем в течение импульса напряжение на конденсаторе 25 начи7 11 нает линейно нарастать. В результате к концу импульса лампа 3 открывается в оольшей мере, чем вначале, что позволяет аналогично известному устройству скомпенсировать спад тока магнетрона 8, обусловленный разрядом накопителя 2, не прибегая к увеличению его емкости. Постоянная времени цепи, образованной резистором

10 и конденсатором 11, выбирается существенно большей,, чем длительност импульса. Поэтому действием контура обратной связи в течение импульса можно пренебречь.

Стабилизация импульсного тока магнетрона при колебаниях напряжений Е . и/или Е> обеспечивается благодаря тому, что лампа 3 работает в недонапряженном режиме и имеет в этих условиях (при Е = const) большое внутреннее динамическое сопротивление, намного большее, чем сопротивление магнетрона. Лампа 3, таким образом, при Е „ = const

49231 8 работает как генератор стабильного тока.

Напряжение E низковольтнoro источника 27 выбирается в несколько раз меньшим, чем напряжение Е основного источника 9. Действительно, если ожидаемая нестабильность напряжения Е составляет g10X относит льно номинала Еуню, то напряжение Е равно 0,2 Е . Из уравнения (3) следует, что, например, при наименьшей величине

Ез= 0,9 Е„ наименьшее значение напряжения Е, будет близко к нулю, а при наибольшей величине Ез .1,1 Ездим д я сохранения постоянства значения Е„необходимо иметь наибольшую велйчину Е., = 0,2 Ез„,...

В результате мощность, рассеиваемая как в резисторе 10, так и иа коллекторе транзистора 28, оказывается меньшей, чем в известном устройстве, в результате чего увеличивается ЕПД.

1149231

ВНИИИИ Заказ 1881/33 ТиРаж 863 ПоФнисйое

4аапаа ШШ "Бамам", г.Уажрод, уа.Ироевтваа, 4