МОДУЛЯТОР ИМПУЛЬСОВ Российский патент 2017 года по МПК H03K3/38 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования импульсов управления СВЧ-приборами с сеточным управлением (клистроны, ЛБВ, ЛОВ и т.п) в передающих и других электрофизических устройствах.

Известны модуляторы импульсов СВЧ-приборов с сеточным управлением, содержащие два источника питания, закрывающий СВЧ-прибор отрицательной и открывающий положительной полярности [1].

Каждый из этих источников питания подключен к сетке СВЧ-прибора своим ключом, формируя импульсы необходимой длительности и скважности (Фиг. 1). Ключи данного модулятора строятся на базе сборок из мощных MOSFET или IGBT транзисторов, соединенных последовательно. Количество соединенных последовательно транзисторов зависит от рабочего напряжения единичного транзистора и напряжения сетка-катод СВЧ-прибора.

Использование MOSFET или IGBT транзисторов повышает срок службы модуляторов, однако такие устройства имеют недостаточную надежность в связи с неравномерным распределение напряжения по цепочке транзисторов и достаточно сложной схемой управления этими транзисторами.

Другим модулятором импульсов, предназначенным для работы с СВЧ-приборами с сеточным управлением, содержащим два ключевых элемента, является устройство, приведенное в описании к патенту №2034400 C1 (Фиг. 2).

Модулятор импульсов содержит генератор управляющих импульсов, первую и вторую модуляторные лампы, представляющие собой тетроды, первую и вторую параллельные RC цепи, первый и второй электронные ключи, выполненные на транзисторах n-р-n типа, вторые конденсаторы, первые усилители, транзисторные ключи, первые источники питания, вторые источники питания, резисторы, диоды, интегрирующие цепи, нагрузку, дифференцирующую цепь, второй усилитель, трансформатор, дополнительную нагрузку, третьи конденсаторы и третьи резисторы, образующие параллельные RC-цепи, первые конденсаторы и первые резисторы, образующие интегрирующие цепи, четвертый конденсатор и резистор, образующие дифференцирующую цепь (Фиг. 2).

Такие устройства выполняют функции формирования импульсов на управляющих сетках СВЧ-приборов, однако наличие первой и второй модуляторных ламп, выполняющих роль высоковольтных ключей, первого и второго электронного ключа, выполненных на транзисторах, и сложной схемы управления модуляторными лампами, содержащей транзисторные и операционные усилители, а также четыре источника питания, снижают надежность модулятора импульсов такого типа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, взятому в качестве прототипа, является модулятор импульсов, приведенный в описании к патенту РФ №127558 [3], содержащий устройство управления, источник запирания, источник открывающего напряжения, первый и второй ключи, стабилизатор тока, диодную сборку, первый и второй диоды, нагрузку (Фиг. 3).

Первый выход устройства управления соединен с первым входом первого ключа, второй выход устройства управления подключен ко входу второго ключа, второй вход первого ключа подключен к отрицательному выходу источника запирания, положительный вывод источника запирания соединен со входом стабилизатора тока, анодом первого диода, катодом второго диода, выходом источника открывающего напряжения и входом нагрузки. Выход стабилизатора тока соединен со вторым входом второго ключа и подключен к катоду первого диода, выход второго ключа соединен с выходом первого ключа, входом диодной сборки и входом нагрузки, выход диодной сборки подключен к аноду второго диода и отрицательному входу источника открывающего напряжения.

Недостатком прототипа является сложность устройства в связи с наличием двух ключей, стабилизатора тока, двух высоковольтных диодов.

Целью изобретения является упрощение модулятора импульсов и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается исключением одного ключевого устройства, стабилизатора тока, высоковольтных диодов, в соответствии с чем упрощается схема модулятора импульсов и повышается его надежность.

На Фиг. 4 приведена схема предлагаемого модулятора импульсов.

Модулятор импульсов содержит генератор управляющих импульсов (ГУИ) 1, импульсный трансформатор 2, подключенный вторичными обмотками через резисторы 3 и 4 к управляющей и экранной сеткам модуляторной лампы 5, катод которой через резисторы 7 и 8 подключен к управляющей сетке СВЧ-прибора 12, а анод к источнику открывающего напряжения (U_откр) 6, при этом на управляющую сетку модуляторной лампы 5 от источника смещения (U_смещ) 13 через вторичную обмотку 1-2 импульсного трансформатора 2 подается отрицательное запирающее напряжение; к выходу резистора 7, вход которого соединен с катодом модуляторной лампы, подключен анод диодной сборки 10, ее катод соединен с положительным выводом источника закрывающего СВЧ-прибор напряжения (U_закр) 9; источник закрывающего напряжения (U_закр) 9 подключен отрицательным выводом к управляющей сетке СВЧ-прибора через диодно-индуктивную сборку 11 и резистор 8, а положительным - к катоду СВЧ-прибора 12, катоду диодной сборки 10, отрицательному выводу источника открывающего напряжения 6 и отрицательному выводу источника коллекторного напряжения 14, положительный вывод которого заземлен и соединен с коллектором СВЧ-прибора 12.

Модулятор импульсов работает следующим образом. При подаче управляющих импульсов необходимой величины и скважности вырабатываемых ГУИ 1 на первичную обмотку 5, 6 импульсного трансформатора 2, импульсы его вторичных обмоток 1, 2 и 4, 3 открывают модуляторную лампу 5, на анод которой подается напряжение источника открывающего напряжения (U_откр) 6; вследствие этого положительное открывающее напряжение (U_откр) поступает на сетку СВЧ-прибора 12 через резисторы 7, 8, открывая его. При этом диодная сборка 10 замыкает цепь источника закрывающего напряжения (U_закр).

Модулятор импульсов работает надежно при длительностях импульсов в диапазоне от 0,2 до 20 мкс, что подтверждается экспериментальными исследованиями, проведенными в составе объекта.

Литература

1. Высоковольтные импульсные модуляторы. Казанцев В.И., Сергеев В.Г., Платонов С.А. "Наука и Образование" 11 ноября 2011 г. МГТУ им Н.Э. Баумана, г. Москва.

2. Импульсный модулятор. Ростовцев В.И., Тачков Н.И., Чуков П.Н., Полторацкий Б.Ф. Патент на изобретение №2034400 C1.

3. Модулятор импульсов. Давыдов В.Г., Косников А.П., Султанов А.Н., Сулейманов И.Т., Солонин Н.И. Патент на полезную модель №127558.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования импульсов управления СВЧ-приборами с сеточным управлением. Техническим результатом является упрощение модулятора импульсов и повышение его надежности. Модулятор импульсов содержит СВЧ-прибор с сеточным управлением, модуляторную лампу, генератор управляющих импульсов, импульсный трансформатор, источник смещения управляющей сетки модуляторной лампы, источники открывающего и закрывающего напряжений СВЧ-прибора, диодную сборку, источник коллекторного напряжения СВЧ-прибора, диодно-индуктивную сборку, два согласующих резистора. 4 ил.

Модулятор импульсов, содержащий СВЧ-прибор с сеточным управлением, источник анодного напряжения СВЧ-прибора, модуляторную лампу, к управляющей и экранной сетке которой подключен генератор управляющих импульсов через импульсный трансформатор, содержащий первичную обмотку, первую и вторую вторичные обмотки, источник смещения модуляторной лампы, причем анод модуляторной лампы подключен к положительному выводу источника анодного напряжения, а катод через первый и второй согласующие резисторы к управляющей сетке СВЧ-прибора, диодную сборку, отличающийся тем, что диодная сборка подключена анодом к катоду модуляторной лампы через первый согласующий резистор, а к сетке СВЧ-прибора через второй согласующий резистор, катодом к отрицательному выводу источника анодного напряжения; источник смещения, подключенный положительным выводом к отрицательному выводу источника анодного напряжения модуляторной лампы, а отрицательным через диодно-индуктивную сборку и второй согласующий резистор к управляющей сетке СВЧ-прибора.