ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР Российский патент 1994 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к импульсным модуляторам с полным разрядом формирующей линии, и может быть использовано для импульсного питания СВЧ-генераторов и усилителей.

Известен импульсный модулятор, содержащий источник питания, отрицательный полюс которого соединен с общей шиной, а положительный полюс через последовательно соединенные зарядный дроссель и зарядный диод соединен с первым выводом формирующей линии, второй вывод которой через нагрузку подключен к общей шине, коммутатор, выключенный между первым выводом формирующей линии и общей шиной модулятора, регулирующий элемент, подключенный параллельно коммутатору, делитель напряжения, включенный между первым выводом формирующей линии и общей шиной, компаратор, первый вход которого соединен с выходом делителя напряжения, а выход - с входом регулирующего элемента, и источник опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом компаратора.

Недостатком указанного модулятора является нестабильность амплитуды выходных импульсов.

Наиболее близким устройством к предлагаемому, выбранным в качестве прототипа, является импульсный модулятор, содержащий источник питания, положительный полюс которого через последовательно соединенные зарядный дроссель и зарядный диод соединен с первым выводом формирующей линии, второй вывод которой через нагрузку подключен к общей шине, коммутатор и делитель напряжения, включенные между первым выводом формирующей линии и общей шиной, регулирующий элемент, выход которого подключен к общей шине, источник опорного напряжения, вход которого подключен к выходу источника питания, а выход соединен с вторым входом блока управления, первый вход которого подключен к выходу делителя напряжения и через ключевой элемент соединен с общей шиной, первый выход блока запуска соединен с первым входом триггера и управляющим входом коммутатора, а второй выход блока запуска соединен с вторым входом триггера, выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемента, выход блока управления соединен с управляющим входом регулирующего элемента.

Целью изобретения является повышение стабильности амплитуды выходных импульсов от пачки к пачке.

Цель изобретения достигается тем, что в импульсный модулятор, содержащий источник питания, положительный полюс которого через последовательно соединенные зарядный дроссель и зарядный диод соединен с первым выводом формирующей линии, второй вывод которой через нагрузку подключен к общей шине, коммутатор и делитель напряжения, включенные между первым выводом формирующей линии и общей шиной, регулирующий элемент, выход которого подключен к общей шине, и источник опорного напряжения, введены генератор импульсов, усилитель-формирователь, компаратор, элемент задержки, балластную нагрузку и первый и второй разделительные диоды, причем выход делителя напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, вход которого соединен с входом источника питания, анод первого разделительного диода соединен с выходом компаратора, катоды первого и второго разделительных диодов объединены и соединены с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и входом элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора и анодом второго разделительного диода, выход блока управления соединен с входом усилителя-формирователя, выход которого подключен к управляющему электроду регулирующего элемента, который через балластную нагрузку соединен с первым выводом формирующей линии, при этом отрицательный полюс источника питания соединен с общей шиной.

На фиг. 1 приведена функциональная схема импульсного модулятора; на фиг. 2 - эпюры напряжений в различных точках модулятора.

Импульсный модулятор содержит источник питания 1, отрицательный полюс которого соединен с общей шиной, а положительный полюс через последовательно соединенные зарядный дроссель 2 и зарядный диод 3 соединен с первым выводом формирующей линии 4, второй вывод которой через нагрузку 5 подключен к общей шине модулятора, коммутатор 6 (например, тиратрон, тиристор), включенный между первым выводом формирующей линии 4 и общей шиной модулятора, последовательно соединенные балластная нагрузка 7 и регулирующий элемент 8 (например, электронная лампа, транзистор), подключенные параллельно коммутатору 6, делитель напряжения 9, включенный между первым выводом формирующей линии 4 и общей шиной, компаратор 10, первый вход которого соединен с выходом делителя напряжения 9, источник опорного напряжения 11 (например, выпрямитель с фильтром), выход которого соединен с вторым входом компаратора 10, блок управления 12 (например, RS-триггер), усилитель-формирователь 13, элемент задержки 14, первый разделительный диод 15, второй разделительный диод 16. Выход блока управления 12 соединен с входом усилителя-формирователя 13, выход которого подключен к управляющему электроду регулирующего элемента 8. Выход генератора импульсов 17 соединен с вторым входом блока управления 12 и входом элемента задержки 14, выход элемента задержки 14 соединен с управляющим входом коммутатора 6 и анодом второго разделительного диода 16, анод первого разделительного диода 15 соединен с выходом компаратора 10, катоды первого разделительного диода 15 и второго разделительного диода объединены и соединены с первым входом блока управления 12. На вход источника опорного напряжения 11, соединенный с входом источника питания 1, подано напряжение сети.

Устройство работает следующим образом.

При срабатывании коммутаторa 6 (фиг. 1) в момент времени t₁(см. фиг. 2) формирующая линия 4 разряжается через коммутатор 6 и на нагрузку 5. Затем в течение времени (t₁ - t₂) происходит резонансный заряд формирующей линии 4 от источника питания 1 через последовательно соединенные зарядный дроссель 2 и зарядный диод 3 до напряжения U_ЛО.

После окончания заряда в момент времени t₃ генератор импульсов 17 подает импульс U_Г на второй вход блока управления 12, который, начиная с этого момента, формирует импульс управления U_БУ, подаваемый на вход усилителя-формирователя 13. Усилитель-формирователь 13 при отсутствии на входе сигнала управления U_БУ подает на вход регулирующего элемента 8 отрицательное напряжение смещения, а при наличии сигнала управления - положительное напряжение, отпирающее регулирующий элемент 8 (эпюра U_yф на фиг. 2). Таким образом, при поступлении на вход усилителя-формирователя 13 импульса управления U_БУ регулирующий элемент 8 открывается и начинается медленный разряд формирующей линии 4 через балластную нагрузку 7, регулирующий элемент 8 и нагрузку 5. Медленный разряд формирующей линии 4 продолжается до момента t₄, когда напряжения на формирующей линии U_л достигнет уровня U'_оп заданного источникoм опорного напряжения 11. В этот момент напряжение, поступающее с выхода делителя напряжения 3 на первый вход компаратора 10, становится равным опорному напряжению U_оп, компаратор 10 вырабатывает импульс U_к, который через первый разделительный диод 15 подается на первый вход блока управления 12, при этом формирование импульса блоком управления 12 прекращается, на регулирующий элемент 8 усилителем-формирователем 13 подается отрицательное напряжение смещения, регулирующий элемент 8 запирается, а медленный разряд формирующей линии 4 останавливается. Импульс генератора 17, пройдя через элемент задержки 14, запускает коммутатор 6, который в момент времени t₅ разряжает формирующую линию 4 на нагрузку 5, после чего цикл заряда повторяется снова. Время задержки t₃ - t₅ выбирается большим, чем время медленного разряда t₃ - t₄, необходимое для установления на формирующей линии 4 заданного напряжения. В каждом цикле заряда формирующая линия 4 заряжается до избыточного напряжения U_ло, а затем медленно разряжается при помощи регулирующего элемента 8 до заданного напряжения U'_оп. Поскольку вход источника опорного напряжения 11 соединен с входом источника питания 1, то при изменении напряжения сети выходное напряжение источника питания 1 и источника опорного напряжения 11 изменяется пропорционально U_оп = KU_ист, причем коэффициент пропорциональности К выбирается так, что заданное напряжение на формирующей линии 4 U'_оп меньше, чем U_ло. Если по каким-либо причинам срабатывание компаратора 6 после заряда формирующей линии 4 не происходит (например, при переходных процессах в моменты включения и выключения модулятора), то для недопущения прохождения в следующем цикле части зарядного тока от источника питания 1 через зарядный дроссель 2, зарядный диод 3 через регулирующий элемент 8, что может привести к сбоям в работе коммутатора 6, импульс, прекращающий формирование импульса управления блоком управления 12, подается на первый вход блока управления 12 через второй разделительный диод 16 с выхода элемента задержки 14.

Таким образом, данное устройство позволяет повысить стабильность амплитуды выходных импульсов от пачки к пачке. (56) Патент США N 3914697, кл. 328-67, 1975.

Авторское свидетельство СССР N 1127078, кл. H 03 K 3/53, 1984.

Изобретение может быть использовано для импульсного питания СВЧ-генераторов и усилителей. Сущность изобретения: устройство содержит источник питания 1, зарядный дроссель 2, зарядный диод 3, формирующую линию 4, погрузку 5, коммутатор 6, балластную нагрузку 7, регулирующий элемент 8, делитель напряжения 9, компаратор 10, источник опорного напряжения 11, блок управления 12, усилитель-формирователь 13, элемент задержки 14, первый и второй разделительные диоды 15, 16 и генератор импульсов 17. 2 ил.

ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР , содеpжащий источник питания, положительный полюс котоpого чеpез последовательно соединенные заpядный дpоссель и заpядный диод соединен с пеpвым выводом фоpмиpующей линии, втоpой вывод котоpой чеpез нагpузку подключен к общей шине, коммутатоp и делитель напpяжения, выполненные между пеpвым выводом фоpмиpующей линии и общей шиной, pегулиpующий элемент, выход котоpого подключен к общей шине, и источник опоpного напpяжения, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности амплитуды выходных импульсов от пачки к пачке, в него введены генеpатоp импульсов, усилитель-фоpмиpователь, компаpатоp, элемент задеpжки, балластная нагpузка и пеpвый и втоpой pазделительные диоды, пpичем выход делителя напpяжения соединен с пеpвым входом компаpатоpа, втоpой вход котоpого соединен с выходом источника опоpного напpяжения, вход котоpого соединен с входом источника питания, анод пеpвого pазделительного диода соединен с выходом компаpатоpа, катоды пеpвого и втоpого pазделительных диодов объединены и соединены с пеpвым входом блока упpавления, втоpой вход котоpого соединен с выходом генеpатоpа импульсов и входом элемента задеpжки, выход котоpого соединен с упpавляющим входом коммутатоpа и анодом втоpого pазделительного диода, выход блока упpавления соединен с входом усилителя-фоpмиpователя, выход котоpого подключен к упpавляющему электpоду pегулиpующего элемента, котоpый чеpез балластную нагpузку соединен с пеpвым выводом фоpмиpующей линии, пpи этом отpицательный полюс источника питания соединен с общей шиной.