УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПЕРЕДАТЧИКОВ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАРЯЖЕНИЙ Советский патент 2006 года по МПК H03K3/537 H02H9/06 

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередатчиках и в усилителях с дистанционным управлением в качестве второй ступени защиты.

Известны устройства защиты передатчиков от электромагнитного импульса ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ), где для отбора мощности используются мощные, но инерционные разрядники, а для снижения уровня перенапряжений - маломощные, но быстродействующие разрядники. Развязка разрядников обеспечивается включенной между ними линией задержки. К таким устройствам относятся устройства защиты, описанные в книге Л.У.Рикетс и др. "Электромагнитный импульс и методы защиты".

К недостаткам этих устройств можно отнести инерционность маломощных разрядников, которая хотя и значительно меньше мощных рязрядников, но часто оказывается недопустимой для выходных каскадов передатчиков, собранных на транзисторах.

Повышение эффективности защиты достигается в устройствах, где маломощный разрядник поджигается до прихода перенапряжения, что снижает его инерционность при появлении перенапряжения на выходе передатчика. К таким устройствам относятся устройства по авт. св. №278016 (принято за прототип).

Это устройство изображено на фиг.1, где линия задержки 1 установлена последовательно защищаемому передатчику 2, мощный разрядник 3 установлен параллельно защищаемому передатчику 2 со стороны антенно-фидерного тракта, сюда же подключена первичная обмотка трансформатора 4, второй конец обмотки подсоединен к включенным навстречу диодам 5 и 6, которые через конденсаторы 7 и 8 соответственно соединены с "земляной" клеммой. Общие точки диода 5 и конденсатора 7, а также диода 6 и конденсатора 8 через диоды 9 и 10 соответственно подключены к линии задержки 1 со стороны передатчика 2. Причем диоды 5 и 9, а также диоды 6 и 10 включены навстречу друг другу.

Вторая обмотка трансформатора 4 подсоединена через диоды 11 и 12 к разрядникам 13 и 14 соответственно, диоды 11 и 12 включены навстречу друг другу, разрядники 13 и 14 через диоды 15 и 16 соответственно подключены к линии задержки 1 со стороны передатчика 2. Сопротивления 17 и 18 подключены параллельно конденсаторам 7 и 8.

Устройство работает следующим образом:

Напряжение работающего передатчика через диоды 9 и 10 заряжает конденсаторы 7 и 8. При появлении перенапряжения ЭМИ превышающего напряжения на конденсаторах 7 и 8, через первичную обмотку трансформатора течет ток подзаряда одного из этих конденсаторов. При этом со второй обмотки трансформатора 4 повышенное напряжение через диоды 10 или 11 поджигает разряд в разрядниках 13 или 14, перенапряжение задержанное линией задержки 1 через диоды 15 и 16 попадает на уже закороченные разрядные промежутки разрядников 13 или 14. При срабатывании мощного разрядника 3 выход передатчика шунтируется и снимается напряжение со всех элементов схемы. В случае неработающего передатчика перенапряжение ЭМИ любого уровня начинают заряжать конденсатор 7 или 8, в остальном работа устройства защиты повторяется.

Недостатком такого устройства является его чувствительность только к перенапряжениям, превышающим рабочее напряжение передатчика. (В случае неработающего передатчика этот недостаток отсутствует). Для усилителей мощности на транзисторах, работающих в перенапряженном режиме, уже такие перегрузки являются опасными и могут приводить к потере работоспособности аппаратуры.

Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности защиты выходных каскадов передатчиков, выполненных на транзисторах от действия перенапряжений ЭМИ во время работы передатчика.

Эта цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем управляемые шунтирующие устройства, подключенные параллельно выходу передатчика, линии задержки, включенной последовательно, с выходом передатчика и трансформатора, первичная обмотка которого соединена с линией задержки со стороны антенно-фидерного тракта, а вторичная обмотка соединена с управляемыми шунтирующими устройствами, введена еще одна линия задержки и еще одна обмотка трансформатора, причем один конец этой линии задержки соединен с обмоткой трансформатора, а второй конец соединен с выходом передатчика так, что магнитные поля первичной и вновь введенной обмоток направлены навстречу друг другу. В качестве связи АФТ с трансформатором и веденной линией задержки могут быть использованы делители напряжения или трансформаторы тока.

Связь выходной обмотки трансформатора с управляемыми шунтирующими устройствами осуществляется через схему запуска (возможно и непосредственное соединение выходной обмотки трансформатора с управляющими контактами шунтирующего устройства), состоящую из накопительного конденсатора, 2-х выпрямителей, транзисторного ключа и повышающего трансформатора. Причем один выпрямитель соединяет выход передатчика с накопительным конденсатором, обеспечивающим питание ключа, а второй выпрямитель - вторичную обмотку трансформатора с электродом управляющим ключом. Первичная обмотка повышающего трансформатора соединена с выходом ключа, а вторичные с управляющими клеммами шунтирующего устройства.

Один из вариантов такого устройства изображен на фиг.2, где передатчик 1 соединен с первичной обмоткой 2 трансформатора через линию задержки 3 и сопротивление 4 с одной стороны и через сопротивление 6 и линию задержки 5 с другой стороны.

Обмотка 2 средней точкой соединена с землей. Вторичная обмотка 7 соединена через выпрямительный мост с управляющим электродом транзисторного ключа. Накопительный конденсатор соединен с выходом передатчика 1 через сопротивление 11 и диод 10. Сопротивления 12, 13 обеспечивают режим работы транзисторного ключа, в качестве нагрузки которого используется первичная обмотка повышающего трансформатора 15, вторичная обмотка своей средней точкой соединена с "землей", а концами через диоды 16 и 17 соответственно с разрядниками 18 и 19, которые в свою очередь соединены с выходом передатчика 1 через диоды 20 и 21 соответственно.

Устройство защиты работает следующим образом. В отсутствии перенапряжений в антенно-фидерном тракте рабочее напряжение на выходе передатчика 1 обусловливает ток в цепи: линия задержки 3, сопротивление 4 и верхняя половина первичной обмотки трансформатора 2 и в цепи: линия задержки 5, сопротивление 6 и нижняя половина первичной обмотки трансформатора 2. Ввиду идентичности линий задержки 3 и 5, равенства сопротивлений связи 4 и 6 суммарный магнитный поток и вместе с ним и напряжение на выходной обмотке трансформатора 7 отсутствует, накопительный конденсатор 9 через диод 10 и сопротивление 11 заряжается, транзистор 14 заперт.

При возникновении импульсных перенапряжений в антенне ток в первый момент протекает по цепи: сопротивление 4, верхняя часть первичной обмотки трансформатора 2, трансформируется во вторичную обмотку, выпрямляется выпрямителем 8, открывает транзистор 14, конденсатор 9, разряжается через первичную обмотку повышающего трансформатора 15 и через диод 16 поджигает разрядник 18, а через диод 17 разрядник 19, что приводит к шунтированию выхода передатчика 1 через диоды 20 или 21 и перенапряжение после линии задержки 3 попадает на уже закороченный выход передатчика.

Эффективность предлагаемого технического решения сводится к разности величины импульсных перенапряжений приводящих к началу формирования управляющего напряжения и срабатыванию управляемых шунтирующих устройств. В прототипе во время работы передатчика шунтирующие устройства могут сработать только при превышении перенапряжением уровня рабочего сигнала, а в предлагаемом устройстве при уровне достаточном для срабатывания транзисторного ключа.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередатчиках и в усилителях с дистанционным управлением в качестве второй ступени защиты. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты выходных каскадов передатчиков, выполненных на транзисторах от действия перенапряжений ЭМИ во время работы передатчика. Для этого устройство содержит линию задержки, передатчик, управляемые шунтирующие элементы, трансформатор, резисторы, диоды, также дополнительно введены вторая линия задержки, повышающий трансформатор. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

1.Устройство для защиты передатчиков от импульсных перенапряжений, возникающих в антеннах от электромагнитного импульса, содержащее линию задержки подключенную к клемме для соединения последовательно с передатчиком, управляемые шунтирующие элементы, подключенные параллельно выходу передатчика, трансформатор, первичная обмотка которого соединена с другим выводом линии задержки, резисторы, диоды, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности защиты, оно дополнительно снабжено второй линией задержки и повышающим трансформатором, а упомянутый трансформатор выполнен с дополнительной обмоткой, которая соединена последовательно с первичной обмоткой и выводом второй линии задержки, другой вывод которой соединен с выводом первой линии задержки и клеммой для соединения с передатчиком, вторичная обмотка этого трансформатора соединена с первичной обмоткой повышающего трансформатора, выводы вторичной обмотки которого соединены один через соответствующие первый и второй диоды, а другой непосредственно со вторыми электродами шунтирующих элементов, кроме того, первый и второй диоды каждый через встречно включенные соответственно третий и четвертый диоды соединены с клеммой для подключения к передатчику.2. Устройство до п.1, отличающееся тем, что введен управляющий ключ, последовательно соединенный с клеммой для подключения передатчика через резистор, катод-анод пятого диода, обкладку накопительного конденсатора и первичную обмотку повышающего трансформатора, а управляющий вход ключа через выпрямитель соединен с вторичной обмоткой трансформатора.