Импульсный усилитель мощности на лампе бегущей волны Советский патент 1984 года по МПК H03F3/58 

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение, пре-имущестренно, в передающих устройствах СВЧ для когерентных радиолокационных систем. В передающих устройствах СВЧ для рйдиолокационньк систем известен и находит применение усилител..ный каскад иа лампебугущей волны (ЛБВ), импульсная модуляция которого производится по управляющей сетке. Однако данное устройство не обеспечивает работу при изменении частоты и скважности импульсов в широких пределах. Наиболее близким техническим решением к изобретению является импуль йый усилитель мощности на ЛБВ, содержащий ЛБВ, анод Которой через пер вую обмотку импульсного трансформатора и Первый источник постоянного напряжения подключен к ее катоду точка соединения первой обмотки импульсного трансформатора и первого источника постоянного напряжения под ключена к первому выводу конденсатор а аноду вентиля, катод которого соединен с вторым выводом конденсатора через BTOpyfo обмотку импульсного трансформатора, сетка ЛБВ черей третью обмотку импульсного трансформатора и две параллельно включенные цепи, первая из которых выполнена не реактивном двухполюснике, а вторая на последовательно соединенном реэисторе и втором источнике постоянно го напряжения, соединена с ее катодом, а замедляющая 0истема - с общей шиной устройства и с общим выводом блока управления, снабженного первым и вторым выходами а также компаратор, вход которого соединен с отводом аттенюатора,,а общий вьШод с первым вьшодоМ аттенюатора и катодом трехэлектродной лампы. В известном устройстве ЛБЕ работа ет в режиме ждущего блокинг-генерато ра, что обеспечивает режим импульсно модуляции усиливаемых СВЧ сигналов без применения специального внешнего модулятора. Однйко известное устройство имеет низкий КПД протекания анодйого тока, трехэлектродной лампы, регулирующей напряжение на замедляющей системе ЛВВ, через первый источйик постоянного напряжения и из-за йеполного перемагничивания сердечник импульсного трансформатора при больших длительностях импульсов. , Цель изобретения - повышение КПД. Для этого в импульсном усилителе мощности на ЛБВ, содержащем ЛБВ, анод которой через первую обмотку импульсного трансформатора и первый источник постоянного напряжения подключен к ее катоду, точка соединения первой обмотки импульсного трансформатора и первого источника постоянного напряжения подключена к первому выводу, конденсатора и аноду вентиля, катод которого соединен с вторым выбодом конденсатора через вторую обмотку импульсного трансформатора, сетka ЛЕВ через третью обмотку импульсного трансформатора и две параллельно включенные цепн первая из которых выполнена на реактивном двухполюснике, а вторая - на последовательно соединенном резисторе и втором источнике постоянного напряжения, соединена с ее катодом, а замедляющая система - с общей шиной устройства и с общим выводом блока управления, снабженного первым и вторым выходами, а также компаратор, вход которого соединен с отводом аттенюатора, а общий вывод - с первым выводом аттенюатора и катодом трехэлект одной лампы, компаратор снабжен входом управления, который соединен с первым выходом блока управления и через четвертую обмотку импульсного трансформатора подключен к общей шине устройства, выход компаратора через первый введенный резистор соединен с управляющей сеткой Трехэлектродной лампы и через первый введенный конденсатор С вторым выходом блока управления, 11ервый вывод аттенюатора соединен с общей шиной устройства, а второй - с катодом ЛЕВ, пРИ этом точка соединения первого введенного конденсатора и йторой обмотки импульсного трансформатора Через введенный источник постойнного напряжения и веденную дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединена с анодом трехэлектродной лампы и через цепь из параллельно включенных второго введенного конденсатора и второго введенного резистора соединена с общей шиной устройства На чертеже представлена электрическая принципиальная схема импульсного усилителя мощности на ЛБВ.

Импульсный усилитель мощности на ЛЕВ содержит ЛБВ 1, импульсньй трансформатор 2 с первой 3, второй 4, третьей 5, четвертой 6 и дополнительной 7 обмотками, блок 8 управления, вентиль 9, конденсатор 10, аттенюатор. 11, компаратор 12, трехэлектродную лампу 13, реактивный двухйолюсник 14, резистор 15, первый источник 16 постоянного напряжения, второй источник 17 постоянного напряжения, введенный источник 18 постоянного напряжения, первый введенный резистор 19, второй введенный резистор 20, первый введенный конденсатор 21, второй введенный конденсатор 22.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (ЛБВ) 1 заперта отрицательным напряжением смещения, поступающим на ее сетку от источника 17 через резистор 15 и обмотку 5. На аноде ЛБВ существует постоянное напряжение 5 поступающее от источника 16. Напряжение на замедляющей системе ЛБВ также близко к ЕЗ благодаря протеканию тока источника 16 по цепи: аттенюатор 11, общая шина ycтpoйctвa, резистор 20, обмотка 4, вентиль 9. Конденсатор 10 в это время разряжен, а трехэлектродная лампа 13 почти заперта.

При поступлении очередного положительного импульса запуска с первого выхода блока 8 управления на обмотку 6, на обмотке 5 возникает положительный импульс, отпирающий ЛБВ 1. Под действием положительной обратной связи, цепь которой замыкается при появлении тока анода ЛБВ, протекающего через обмотку 3 и источник 16, :возникает блокинг-процесс (обмотки 3 и 7 включены встречно, что обеспечивает положительную-обратную связь)

На сетке ЛБВ 1 формируется положительный импульс, максимальная |цлительность которого определяется в основном параметраьт реактивного двухполюсника 14. ЛБВ в течение этого Импульса остается открытой. Возникающая при этом на обмотке 4 ЭДС через вентиль 9 заряжает конденсатор 10 до напряжения ц . Это напряжение складывается с напряжением источника 16 и напряжением на втором введенном конденсаторе 22 и прикладывается к замедляющей системе ЛБВ относительно ее катода, так что

Ё,Е,

-г

Напряжение образуется при протекании тока анода трехэлектродной лампы 13, через введенный источник 1 постоянного напряжения и цепь из параллельно соединенных второго введенного резистора 20 и второго введенного конденсатора 22.

На вход управления компаратора 12 от обмотки 6 подается импульс..Благодаря этому во время импульса компаратор 12 заперт и с его выхода на

сетку трехэлектродной лампы 13 подается только напряжение отрицательного смещения (от источника, имеющегося в составе компаратора 12).

В момент окончания импульса со втрого выхода блока 8 управления через первый введенный конденсатор 21 на сетку трехэлектродной лампы 13 подается импульс сброса положительной полярности. Трехэлектродная лампа 13 открывается и шунтирует обмотку 7, что обеспечивает срыв блокингпроцесса и последующее запирание ЛБВ 1. Одновременно вследствие протекания анодного тока трехэлектродной лампы 13 через обмотку 7 от введенного источника 18 постоянного напряжения происходит перемагничивание сердечника импульсного трансформатора 2.

Импульс сброса имеет регулируемое время задержки относительно импульса запуска. Пределы изменения времени задержки, определякяцие длительность импульсов, не должны при этом превьшать максимальную длительность импульсов свободного блокинг-процесса.

Для устранения влияния генерируемого импульсным трансформатором видеоимпульса на работу блока 8 управления по первому выходу в его схеме предусмотрена защита от воздействия этого импульса.

После окончания импульса компаратор 12 отпирается, так как импульс строба, поступающий от обмотки 6 на его вход управления, заканчивается.

Постоянство величины ускоряющего напряжения на замедляющей системе ЛБВ 1 при колебаниях напряжения питающей сати или изменении скважности импульсов обеспечивается следующим образом. При появлении, например танденции к уменьшению ускоряющего напряжения jfo на замедляющей систе-.

ИМПУЛЬСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ НА ЛАМПЕ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ, содержа- . щий лампу бегущей волны, анод которой через первую обмотку импульсного трансформатора и первый источник постоянного напряжения подключен к ее катоду, точка соединения первой обмотки импульсного трансформатора и первого источника постоянного напряжения подключена к первому выводу конденсатора и аноду вентиля, катод которого соединен с вторым выводом конденсатора через вторую обмотку импульсного трансформатора, сетка лампы бегущей волны через третью обмотку импульсного трансформатора и две параллельно включенные цепи, первая из которых выполнена на реактивном двухполюснике, а вторая на последовательно соединенном резисторе и втором источнике постоянного напряжения, соединена с ее катодом, а замедляющая система - с лющей шиной устройства и с общим вьгаодом блока управления, снабженного первым и вторым выходами, а также компаратор, вход которого соединен с отводом аттенюатора, а общий вьпзод - с первым выводом аттенюатора и катодом трехзлектродной лампы, отличающийся, тем, что, с целью повышения КПД компаратор снабжен входом управления, который соединен с первым выходом блока управления и через четвертую обмотку импульсного трансформатора подключен к общей шине устройства, выход компаратора через первьгй введенный резистор соединен с управляющей сеткой трехэлектродной лампы и через первый введенный конденсатор - с вторым выходом блока управления, первый вывод аттенюатора (Л соединен с общей щиной устройства, а второй - с катодом лампы бегущей волны, при этом точка соединения первого введенного конденсатора и второй обмотки импульсного трансформатора, через введенный источник постоянного напряжения и введенную дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединена с анодом трехзлектродной э ламп и через цепь из параллельно включенных второго введенного кондеЯSD X) сатора и второго вв.еденного резистора соединен с общей шиной уст ройства.