Модуляционные устройства с полным разрядом накопителя

3. Модуляционные устройства с полным разрядом накопителя.

Рассмотрим одну из наиболее характерных и простых схем модуляторов (рис. 3.1)

В качестве электронного ключа в модуляторах применяют водородный импульсный тиратрон, поскольку накопитель энергии разряжается полностью и напряжение анода на некоторое время становится равным нулю, что обеспечивает погасание тиратрона по окончании действия импульса. Тиратрон обладает малым падением напряжения анода в открытом состоянии: для импульсных водородных тиратронов типа ТГИ

е_{а min} = 150÷200 В. Падение напряжения на тиратроне примерно в 10 раз меньше падения напряжения на вакуумной импульсной модуляторной лампе, следовательно, к. п. д. модулятора с тиратроном выше, а нагрев анода тиратрона меньше. Для удержания тиратрона в запертом состоянии достаточно нулевого напряжения сетки, что в схеме рис. 3 обеспечивается включением резистора R_c. Для отпирания тиратрона достаточно импульса напряжения с крутым фронтом и амплитудой 170—200 В.

 

Рис. 3.1

В модуляторе на схеме рис. 3.1 запускающий импульс на сетке тиратрона определяет начало действия импульса, который формируется при разряде линии ИЛ через анодную цепь тиратрона и первичную обмотку импульсного трансформатора (ИТ). Трансформатор является необходимым элементом, так как модулятор может работать при условии согласования волнового сопротивления линии с сопротивлением нагрузки R_г = E_аоимп/I_аоимп, большим Z_c. Коэффициент трансформации п подбирают так, чтобы пересчитанное в первичную обмотку трансформатора сопротивление нагрузки R'_г= R_г/n² = Z_a. Следует иметь в виду, что коэффициент трансформации трудно сделать больше п = З÷4.

Заряд накопительной линии чаще всего производят от высоковольтного выпрямителя. Широкое распространение имеет резонансный способ заряда накопителя энергии. Напомним, что в конце процесса формирования импульса линия разряжается полностью и на ней (а также на аноде тиратрона) создается нулевое напряжение. Тиратрон гаснет. Процесс заряда в рассматриваемой схеме происходит по известным законам заряда конденсатора через индуктивную катушку от источника постоянного напряжения. Ток заряда i_з проходит от выпрямителя напряжением Е_в через зарядный дроссель Др к конденсаторам искусственной линии, которые можно считать включенными параллельно, так как индуктивность ячеек линии мала (L << L_др ), и далее обратно к источнику, выпрямителю.

Добротность цепи заряда делается достаточно большой: Q>10. По окончании предыдущего импульса и погасания тиратрона напряжение на конденсаторах линии е_ил начинает нарастать по гармоническому закону

(рис. 3.2, а), соответственно меняется ток заряда i₃ (рис. 3.2, б). . К моменту времени t₁ напряжение на конденсаторах достигает величины, равной Е_в, а рост тока i_з прекращается. Поскольку ток в контуре, содержащем катушку, не может прекратиться сразу, заряд конденсаторов продолжается за счет энергии, запасенной в дросселе Др, и напряжение на конденсаторах в момент времени t₂ достигает величины 2Е_В. В этот момент ток i₃ = 0. Наличие в цепи заряда диода Д₁ не позволяет току i_з изменить направление. Этот диод можно не ставить, но тогда для получения напряжения на конденсаторах, равного 2Е_В, потребовалось бы открывать тиратрон строго в момент времени t₂. Следовательно, в радиолокационной системе оказалось бы невозможным изменение частоты следования импульсов (пунктирные линии на рис. 3.2, а, б).

Наличие диода Д₁ позволяет сделать интервал между импульсами (0—t₃) несколько больше полупериода цепи заряда (0— t₂), т. е. дает, возможность менять частоту следования импульсов, что расширяет тактические возможности РЛС (рис. 3.2, в—е).

Поскольку из-за наличия диода Д₁ ток в цепи заряда не может изменить направление, в течение времени t₂—t₃ напряжение на линии не меняется. Если в момент времени t₃ приходит запускающий импульс, то начинается разряд линии.

4. Частотный манипулятор.

При частотной манипуляции используется только два значения частоты. Единица, как правило, передается низкой, а нуль – высокой частотой.

Рис. 4.1

В данном случае V = B. Скорость передачи можно увеличить, если использовать несколько частот.

Частотное телеграфирование (ЧТ) позволяет кодировать токовые и бестоковые посылки, получаемые от телеграфного аппарата, РЧ колебаниями двух частот. В радиосвязи широко используется и двухканальное ЧТ (ДЧТ). В последнем случае число частот равно четырем: f₁—соответствует паузе в обоих каналах, f₂— нажатию в первом канале и паузе во втором, f₃ — паузе в первом и нажатию во втором и f₄ — нажатию в обоих каналах (рис. 4.2,а).

Колебания ДЧТ в современных возбудителях формируются с помощью манипулятора, упрощенная структурная схема которого доказана на рис. 4.2,б. Высокостабильные кварцевые АГ, генерирующие колебания двух частот (например, 128 и 4 кГц), нагружены на смеситель См, на выходе которого включаются четыре фильтра, выделяющие колебания частот f_1,f₂, f₃ и f₄ (значения частот указаны применительно к одному из типов возбудителей).

Выбор колебания соответствующей частоты осуществляется с помощью быстродействующего коммутатора Км, управляемого те­леграфными посылками 1-го и 2-го телеграфных (ТГ) каналов. В моменты переключений возникают разрывы в фазе колебаний, наличие которых может привести к расширению спектра сигнала ДЧТ. Поэтому после Км включается управляемый АГ (УАГ) с системой фазовой автоподстройки частоты (ФАП). Работая в ведомом режиме, такой УАГ обеспечивает на выходе колебания одной из четырех частот с плавным переходом между ними. После УАГ обычно используются различные преобразователи, позволяющие изменять разнос между частотами и сдвигать спектр сформированного колебания в область рабочих частот.

Литература.

1. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов/ В. В. Шахгильдян, В. Б. Козырев, А. А. Луховкин и др.; Под ред. В. В. Шахгильдяна. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1990. — 432 с: ил.

2. Радиопередающие устройства: Учебник для техникумов / Шумилин М. С., Головин О. В., Севалънеп В. П., Шевцов Э. А. — М,: Высш. школа, 1981,— 293 с, ил.