книги из ГПНТБ / Евтянов С.И. Импульсные модуляторы с искусственной линией

МОСКВА

«СОВЕТСКОЕ РАДИО» 1973

Книга посвящена исследованию переходных процессов в им­ пульсных модуляторах, в которых для формирования импульса на нагрузке используется искусственная линия. В теоретическом плане применяется новый подход — линия трактуется как каскадное соеди­ нение звеньев фильтров низкой частоты типа к и переходная характеристика представляется как суперпозиция аналогов падаю­ щих и отраженных волн. Впервые исследованы переходные процес­ сы в искусственной линии при работе на несогласованную активную, комплексную и нелинейную нагрузки, при изменении параметров элементов линии для коррекции формы импульса, при малых откло­ нениях параметров элементов, с учетом потерь в элементах линии. Установлена количественная связь между параметрами модулятора, нагрузки и основными параметрами формируемого импульса для перечисленных случаев.

Книга предназначена для научных работников, инженеров, аспи­ рантов и студентов старших курсов и может служить пособием по проектированию и расчету импульсных модуляторов.

Рис. 113, табл. 15, бнбл. назв. 37.

Редакция радиотехнической литературы

Сергей Иванович Евтянов, Григорий Евгеньевич Редькин

Импульсные модуляторы с искусственной линией

Редактор Т. М. Бердичевская

Художественный редактор 3. Е. Всндрова Обложка художника Б. К. Шаповалова

Технические редакторы: О. Д. Кузнецова, А. А. Белоус Корректоры: Л. И. Кирильченко, Г. М. Денисова

"Издательство «Советское радио», Москва, Главпочтамт, а/я 693

Московская типография № 10 Союзполнграфпрачо при Государственном комитете Совета Министров -ССОР

по делам издательств, •гголнграфнн и книжно^ торговли Москва, М-114, Шлюзовая наб.. К).

0343-090

22-73

Е 046(01 )-73

© Издательство «Советское радио», 1.973..

Г л а в а 1 ВВЕДЕНИЕ

Импульсные модуляторы (ИМ) применяются в гене­ раторах, предназначенных для работы в импульсном ре­ жиме в диапазоне радиочастот. Тайне генераторы вхо­ дят в состав импульсных радиолокационных станций, а также в радиотехническую часть установок экспери­ ментальной физики.

В зависимости от типа коммутирующего элемента, управляемого запускающим импульсом, различают им­ пульсные модуляторы жесткого и мягкого типа [1]. В ИМ жесткого типа функции коммутирующего элемен­ та обычно выполняет, вакуумная лампа или транзистор,, а в ИМ мягкого типа — различные электронные прибо­ ры, такие, как тиратроны, игнитроны, тиристоры. К ИМ мягкого типа следует также отнести магнитные моду­ ляторы, где функции коммутирующего элемента выпол­ няет дроссель с релейной характеристикой намагничи­ вания Нагрузкой ИМ обычно является генератор высокой частоты, например, генератор на вакуумной лампе (типа триода или тетрода) или на лампе бегу­ щей волны, клистрон, магнетрон, амплитрон и др. Гене­ ратор включается в ИМ через импульсный трансфор­ матор (ИТ) (рис. 1.1).

На рисунке показана схема импульсного модулятора с ИЛ. В промежутках между запускающими импульса­ ми ИЛ заряжается от выпрямителя через цепь L3 и Д, при поступлении на коммутирующий элемент {КЗ) им­ пульса ИЛ разряжается на нагрузку.

На основании теоремы эквивалентного генератора процесс разряда ИЛ эквивалентен процессу ее заряда от некоторого источника постоянного напряжения Е,

*) В данной книге речь идет главным образом об ИМ мягкого типа, поэтому они называются сокращенно ИМ. Поскольку ИМ жест­ кого типа'упоминаются редко, они всегда называются полностью.

равного напряжению заряда. Поэтому процесс форми­ рования импульса можно описать при помощи эквива­ лентной схемы на рис. 1.2, где КЭ заменен идеальным ключом К. Это означает, что в первом приближении

1

J

Рис. 1.1. Схема импульсного модулятора с искусственной ли­ нией.

влияние КЭ на формирование импульса можно не учитывать.

Параметры ИЛ надо подбирать так, чтобы форма им­ пульса напряжения на нагрузке была близка к требуе­

вершине могут быть осцилляции, которые характе­ ризуются амплитудой первого выброса, первого про­ вала, второго выброса и т. д. Неравномерность вер­ шины модулирующего импульса вызывает паразитную фазовую модуляцию, в результате чего спектр высоко-

6

частотного импульса искажается. Это явление особенно заметно в том случае, когда генератор СВЧ содержит приборы с большим временем .пролета электронов (ЛБВ, клистрон). В магнетронном автогенераторе из-за эффек­ та электронного смещения частоты получается паразит­ ная частотная модуляция. Все это приводит к тому, что обработка импульса на месте приема не оптимальна. Влияние фронта п спада модулирующего импульса на спектр модулируемых частот можно исключить, приме­ няя режим отсечки, однако в этом случае бесполезно за­ трачивается мощность ИМ.

Важным является вопрос о характере нагрузки мо­ дулятора. Как правило, она нелинейна и имеет активную и .реактивные компоненты. Однако в грубом приближе­ нии нагрузку ИМ можно считать линейной и активной, равной сопротивлению генератора высокой частоты по­ стоянному току (поскольку модулирующий импульс вво­ дится в цепь постоянной составляющей тока генератора). При этом импульсный трансформатор считается идеаль­ ным. Для более точной характеристики нагрузки следует учесть ее реактивные компоненты — шунтирующую ем­ кость (в нее входит и паразитная динамическая емкость ИТ), а также индуктивности рассеяния и намагничива­ ния ИТ. Наконец, можно учесть и нелинейные свойства нагрузки, В данной книге нелинейная нагрузка тракту­ ется как кусочно-линейная. Еще более точная теория должна учитывать наличие реактивных компонент наря­ ду с кусочной'линейностью активной компоненты.

Итак, на первых порах считаем нагрузку ИМ актив­ ной и линейной. Предположим, что ИЛ представляет некоторый реактивный двухполюсник. Известно [1], что на активной нагрузке R можно получить импульс прямо­ угольной формы, если в качестве такого двухполюсника использовать однородную разомкнутую на конце линию, длина которой I связана с длительностью импульса х и

При этом необходимо согласование между волновым со­ противлением линии w и сопротивлением нагрузки:

С учетом связи погонных индуктивности La и емкости Са линии с р = 1 /|/'LaCll и т — УЬа/С\1 получим следующие

7