Импульсно-кодовый модулятор для свч генератора м-типа

 

Изобретение может быть использовано в импульсных радиопередающих устройствах. Цель изобретения - повышение устойчивости возбуждения основного вида колебаний СВЧ-генерато-- ра М-типа. Модулятор содержит источник 1 питания, зарядный элемент 2, емкостный накопитель 3 энергии, коммутатор 4, импульсный трансформатор 5, резистор 6, нагрузку 8 (СВЧ-генератора М-типа), генератор 9 запускающих импульсов и подмодулятор 11. Введение элементов 12 и 14, подмодуляторов 13 и 16, выполненных с регулировкой амплитуды выходных импульсов , и элементов 10 и 15 задержки с регулировкой задержки импульсов с образованием новых функциональных связей способствует достижению поставленной цели. 1 3.п. ф-лы, 3 ил. с tsd СО to 05 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 Н 03 К 3/53

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2l) 3772983/24-21 (22) 06.07.84 (46) 23.02.87. Бюл. У 7 (72) Г.Г. Богданов, Б.С. Истомин и М.И. Зелхман (53) 621.376.5(088.8) (56) Патент США У 3119069, кл. 32869, 1964.

Авторское свидетельство СССР

У 314293, кл. Н 03 К 7/02, 1970. (54) К1ПУЛЬСНО-КОДОВЫИ МОДУЛЯТОР

ДЛЯ СВЧ-ГЕНЕРАТОРА И-ТИНА (57) Изобретение может быть использовано в импульсных радиопередающих устройствах. Цель изобретения — по.вышение устойчивости возбуждения ос„„Я0„„1292163 д ) новного вида колебаний СВЧ-генерато-. ра М-типа. Модулятор содержит источник 1 питания, зарядный элемент 2, емкостный накопитель 3 энергии, коммутатор 4, импульсный трансформатор

5, резистор 6, нагрузку 8 (СВЧ-генератора М-типа), генератор 9 запускающих импульсов и подмодулятор 11.

Введение элементов 12 и 14, подмодуляторов 13 и 16, выполненных с регулировкой амплитуды выходных импульсов, и элементов 10 и 15 задержки с регулировкой задержки импульсов с образованием новых функциональных связей способствует достижению поставленной цели. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1 12921

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова но в импульсных радиопередающих устройствах.

Цель изобретения — повышение ус5 тойчивости возбуждения основного вида колебаний СВЧ-генератора М-типа.

На фиг. 1 приведена функциональная схема импульсно-кодового модулятора; на фиг. 2 — его эквивалентная 10 схема; на фиг. 3 — эпюры напряжений в основных точках схемы устройства.

Импульсно-кодовый модулятор содержит источник 1 питания, зарядный элемент 2, емкостной накопитель 3 15 энергии, коммутатор 4, импульсный трансформатор 5, резистор 6, дополнительный коммутатор 7, нагрузку 8 (СВЧ-генератор М-типа), генератор 9 запускающих импульсов, первый элемент20

10 задержки, первый подмодулятор ll, первый элемент 12 развязки, второй подмодулятор 13, второй элемент 14 развязки, второй элемент 15 задержки и третий подмодулятор 16. 25

К выводам источника 1 питания подключены последовательно соединенные зарядный элемент 2 и накопитель

3, параллельно которому включены последовательно соединенные первичная 30 обмотка импульсного трансформатора 5 и коммутатор 4. К вторичной обмотке трансформатора 5 подключены последовательно соединенные нагрузка 8 и резистор 6, параллельно которому включен дополнительный коммутатор 7 в проводящем направлении. Выход генератора 9 соединен с управляющим входом коммутатора 4 через элемент 10 задержки, подмодулятор 11 и элемент 40

12 развязки, а также через подмодулятор 13 и элемент 14 развязки. Выход генератора 9 подключен к управляющему входу коммутатора 7 через элемент

15 задержки и подмодулятор 16. 45

На эквивалентной схеме импульснокодового модулятора (фиг. 2) представлены: коммутатор 4 модулятора— двумя параллельно соединенными цепями, содержащими последовательно соединенные ключ 17 (18) и внутреннее сопротивление В, (R;, ) открытого комммутатора.модулятора, при этом .предполагается, что замыканию ключа

17 соответствует подача на управляю- 55 щий электрод импульса с выхода первого подмодулятора 11, а замыканию ключа 18 — с второго подмодулятора

13; импульсный трансформатор 5 — ин—

63 г дуктивностью рассеяния L и индуктив5 ностью намагничивания Ь ; дополнительный коммутатор 7 — последовательно соединенными ключом 19 и сопротивлением В, открытого коммутатора; нагрузка 8 (генератор СВЧ) — сопротивлением R„, равным динамическому сопротивлению генератора СВЧ во время его работы, которое включается ключом 20 при достижении на генераторе порогового напряжения, сопротивлением

В„, равным сопротивлению генератора

СВЧ при напряжении на последнем ниже порогового, и емкостью С,, которой учтены емкость генератора СВЧ, емкость монтажа и паразитная емкость обмоток импульсного трансформатора 5.

Импульсно-кодовый модулятор работает следующим образом.

В исходном состоянии накопитель

3 заряжен приблизительно до уровня напряжения источника l питания, во всех остальных точках схемы импульсно-кодового модулятора напряжения и токи равны нулю.

В момент-времени t с выхода гене1 ратора 9 запускающих импульсов импульс U „ (фиг. З,а) подается одновременно на элементы 10 и 15 задержки и второй подмодулятор 13, на выходе которого формируется импульс

U„ (фиг. З,в). Через элемент 14 развязки, который так же, как и элемент

12 развязки, предназначен для устранения взаимного влияния подмодулято ров 11 и 13, этот импульс U (фиг. З,г) поступает на управляющий вход коммутатора 4 модулятора и приоткрывает его - замыкается ключ

Э

18 (фиг. 2) . При этом на,чинает протекать ток по цепи (фиг. 2) плюсовой вывод накопителя ! t

3 — внутреннее сопротивление В;, коммутатора 4 модулятора — индуктивность рассеяния L импульсного трансформатора 5 — резистор 6 — емкость

С„ нагрузки 8 минусовой вывод накопителя 3. При протекании данного тока происходит заряд емкости С„ .

Во время формирования фронта импульса можно пренебречь током, протекающим через индуктивность намагни( чивания L и через сопротивление R„ генератора СВЧ, из-за малой величины данных токов по сравнению с током заряда емкости С, а также для упрощения описания процессов в модуляторе. Кроме того, накопитель 3 можно

1292163 считать источником питания с бесконечно малым внутренним сопротивлением, так как величина емкости накопителя 3 намного больше величины емкости С .. При принятых допущениях заряд 5 емкости С„ (формирование фронта импульса) происходит в контуре R Lsc, и определяется параметрами этого контура, переменной величиной в котором . является сопротивление, равное сумме сопротивлений R; и сопротивления

11 резистора 6. Так как величина сопротивления резистора 6 выбирается из условия обеспечения минимального времени разряда емкости С„ через индуктивность намагничивания L при формировании заднего фронта импульса и послеимпульсного переходного процесса, то изменение длительности переднего фронта импульса достигается изменением величины сопротивления R, внутреннего сопротивления коммутатора 4 модулятора, что, в свою очередь, может быть получено изменением величины амплитуды импульса U, на выходе второго подмодулятора 13.

Изменение амплитуды импульса может быть получено изменением питающего напряжения на подмодуляторе 13.

При увеличении амплитуды импульса

U (пунктир, фиг. З,в) и U (пунктир, фиг. Ç,г) на управляющем входе

/ коммутатора 4 модулятора — уменьшении

1 внутреннего сопротивления R; коммутатора 4 модулятора — происходит рост 35 напряжения U„ Ç,å) на вторичной обмотке импульсного трансформатора 5 и увеличение скорости нарастания напряжения U (пунктир, фиг. З,з) на нагрузке.

При достижении в момент времени

1, (фиг. З,з) уровня напряжения U„, равного пороговому напряжению У„„

СВЧ-генератора, параллельно емкости 45

С„ подключается сопротивление R н (замыкается ключ 20) и рост напряжения на емкости С„ приостанавливается °

В этот момент времени на вход третьего подмодулятора 16 поступает им- 50 пульс, задержанный вторым элементом

15 задержки на время (t д-t ).

Выходным импульсом U„ (фиг. З,д) третьего подмодулятора 16 открывается дополнительный. коммутатор 7 — включа- 55 ется ключ 19, сопротивление резистора 6 шунтируется малым внутренним сопротивлением R; открытого коммутатора 7, в результате чего продолжа4 ется рост напряжения на нагрузке 8, во время которого происходит возбуждение в СВЧ-генераторе колебаний основного вида. Скорость роста напряжения на нагрузке 8 в этот момент времени определяется величиной внутреннего сопротивления R. открытого ком1Д мутатора 7 и может быть изменена регулировкой амплитуды U импульса на пз выходе третьего подмодулятора.

При формировании импульса с большой скоростью нарастания напряжения

У„ на нагрузке (пунктир, фиг. З,з) в начале импульса последний на выходе третьего подмодулятора 16 должен быть задержан на меньшее время (t.—

Я

t, ) и при меньшей величине амплитуды данного импульса (пунктир, фиг. Ç,д), / скорость нарастания напряжения на нагрузке при -формировании "уступа" будет меньше.

К моменту времени t, когда СВЧгенератор устойчиво работает на основном виде колебаний, с выхода первого подмбдулятора ll на управляющий вход коммутатора 4 модулятора через элемент 12 развязки подается импульс U,, (фиг. З,б) амплитуда которого больше амплитуды импульса на выходе второго подмодулятора 13 и который задержан на время (t -t, ) первым элементом 10 задержки (при формировании импульса с более крутым передним фронтом задержки равна

t -t,). В результате форма импульса

U„ на управляющем входе коммутатора

4 модулятора имеет ступенчатую форму (фиг. З,г). При этом коммутатор 4 модулятора полностью открывается и формируется вершина импульса на нагрузке. На эквивалентной схеме (фиг. 2) процессу формирования вершины импульса соответствует замыкание ключа )7 и выключение ключа 18.

Срез импульса U„ (фиг. Ç,з) на нагрузке начинает формироваться в момент времени t — окончания импульса U„„, (фиг. З,б) на выходе первого подмодулятора ll (импульс U„ на выходе второго подмодулятора 13 к этому времени должен быть закончен). Моменту начала формирования среза выходного импульса модулятора на эквивалентной схеме соответствует выключение ключа 17. При этом начинается разряд емкости С„ через сопротивление R„ „ сопротивление резистора 6, индуктивность намагничивания L

1292163 импульсного трансформатора 5 и сопротивление R до момента времени, 4 пока напряжение на емкости С„ не достигнет порогового напряжения U„„ (фиг. З,з) СВЧ-генератора — выключение ключа 20. С этого момента времени скорость разряда емкости С, уменьшается и в основном определяется током, протекающим через индуктивность намагничивания Ь и сопро- 10 тивление резистора 6, величина которого выбирается из условия максимально возможной скорости разряда емкости С„, а именно обеспечения апериодического разряда в критическом !5 режиме.

На этом процесс. формирования импульса в схеме модулятора заканчивается.

Процесс формирования импульса в 20 модуляторе рассмотрен при условии отсутствия спада напряжения на емкости накопителя 3, отсутствия протекания тока через индуктивность намагничивания L импульсного трансформатора 5, а также идеализации импульсного трансформатора при составлении эквивалентной схемы. Все перечисленные факторы являются причиной изменения напряжения U на вторич- ЗО ной обмотке импульсного трансформатора на вершине импульса, а именно спада вершины и возникновения на вершине после формирования фронта колебательного процесса, вызванного энергией, запасенной во время формирования фронта в индуктивности рассеяния

L . и паразитной междувитковой емкосS ти обмоток (пунктир, фиг. 3,е}, Так как в импульсно-кодовом моду- 40 ляторе нагрузка 8 включена последо» вательно с дополнительным коммутатором 7, внутреннее сопротивление R., которого определяет в основном ток в нагрузке, то при применении в ка- 45 честве дополнительного коммутатора стабилизатора тока, например, модуляторной лампы с пентодной вольт-амперной характеристикой, различного рода изменения напряжения Б ., на 50 вторичной обмотке импульсного трансформатора при формировании вершины импульса, в Фом числе и спад амплитуд импульсов при прохождении пачки импульсов, могут быть скомпенсирован»1 изменением падения напряжения KJ

P на внутреннем сопротивлении дополнительного коммутатора (пунктир, фиг. З,ж).

Формула изобретения

1. Импульсно-кодовый модулятор для

СВЧ-генератора M-типа, содержащий источник питания, к выводам которого подключены последовательно соединенные зарядный элемент и емкостный накопитель энергии, параллельно которому включены последовательно соединенные первичная обмотка импульсного трансформатора, к вторичной обмотке которого подключены последовательно соединенные СВЧ-генератор M-типа, резистор, коммутатор, генератор запускающих импульсов и первый подмодулятор, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости возбуждения основного вида колебаний

СВЧ-генератора М-типа, в него введены второй и третий подмодуляторы, первый и второй элементы задержки, первый:.и второй элементы развязки, дополнительный коммутатор, причем дополнительный коммутатор выключен параллельно резистору в проводящем направлении, выход генератора запускающих импульсов соединен с управляющим входом коммутатора через последовательно соединенные первый элемент задержки, первый подмодулятор и первый элемент развязки, а также через последовательно соединенные второй подмодулятор и второй элемент развязки, а с управляющим входом дополнительного коммутатора — через последовательно соединенные второй элемент задержки и третий подмодулятор.

2. Модулятор по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью регулирования крутизны фронта импульсов в начале и конце — при формировании "уступа"„ второй и третий подмодуляторы выполнены с регулировкой амплитуды выходных импульсов, а первый и второй элементы задержки — с регулировкой задержки импульсов.

1292163

12921бЗ

%2

Ж ц

Составитель В. Егоркин

Редактор С. Пекарь Техред В.Кадар Корректор М. Шароши

- -ъ- - - - - - ——

Заказ 285/57 Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфической предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4