Импульсный модулятор Советский патент 1981 года по МПК H03K7/02 

Изобретение относится к импульсно технике в частности к модуляторам для питания импульсных генераторов СВЧ, и может быть использовгшо в раз личных радиотехнических и радиолокационных устройствах. Известен импульсный модулятор, содержапщй последовательно соединенные источник питания, накопитель энергии и газоразрядный тетрод, к экранной сетке которого подключен источникположительного напряжения ;смещения, а к управляющей - генератор поджигающих импульсов и нагрузКУ D. Недостаток известного импульсного модулятора заключается в большом времени восстановления электрической прочности тетроды из-за положительно го смещения на экранной сетке для создания подготовительного разряда. Известен также импульсный модулятор, содержащий последовательно соединенные источник питания, накопител энергии и нагрузку, газоразрядный тетрод, анод которого соединен с накопителем энергии, катод - с общей шиной, экранную сетку с источником положительного напряжения смещения, а управлянздую сетку - с источником отрицательного напряжения смещения и генератором поджигающих импульсов 2. Недостатки генератора - больщое время восстановления электрической прочности и низкий коэффициент усиления газоразрядного тетрода отрицательного смещения на его управляющей сетке. Цель изобретения - повышение коэффициента усиления и уменьшение времени восстановления электрической прочности газоразрядного тетрода. Поставленная цель достигается за счет того, что в импульсный модулятор, содержащий последовательно соединенные источник питания, накопитель энергии и нагрузку, газоразрядньй тетрод, анод которого соединен с накопителем энергии, катод - с общей шиной, экранную сетку с источником положительного напряжения смещения, а управляющую сетку - с источником отрицательного напряжения смещения и генератором поджигающих импульсов, введены два конденсатора, резистор и катушка индуктивности,причем первые выводы резистора и катушки индуктивности подключены к экранной сетке газоразрядного тетрода, а вторые - через конденсаторы подключены к общей шине. На чертеже показана функциональная схема импульсного модулятора.

Импульсный модулятор содержит последовательно включенные накопитель I энергии, например, в виде формирующей л ишш и нагрузку 2, например, в виде магнетрона, газоразрядный тетрод 3, источник 4 для заряда накопителя 1, генератор 5 поджигающих импульсов и источник 6 отрицательного напряжения смещения, соединенные с управляющей сеткой газоразрядного тетрода 3, источник 7 положительного напряжения смещения, соединенный с экранной сеткой газоразрядного тетрода 3, между экранной сеткой и катодом газораз рядного тетрода 3 включены через резистор 8 и катушку 9 индуктивности два конденсатора 10 и II, причем постоянная времени разряда конденсатора 10 не менее длительности формирования разряда в газоразрядном тетроде 3 и не более длительности фронта генерируемых импульсов тока, а длительность перезаряда конденсатора 11 не менее длительности генерируемых импульсов тока. Постоянная времени разряда конденсатора 10 емкостью через резистор 8 величинойR равна . Длительность перезаряда конденсатора 1 1 емкостью С через индуктивность 9 величиной L. равна K-vUc,.

Импульсный модулятор работает следующим образом.

В паузе между импульсами тока, когда- газоразрядный тетрод 3закрыт происходит заряд накопителя 1 энергии от источника 4. Источник 6 отрицательного напряжения смещения создает подготовительный разряд на управляющую сетку для облегчения поджига газоразрядного тетрода 3. Источник 7 положительного напряжения смещения заряжает до своего напряжения конденсаторы Ю и 11 и поддерживает

положительный потенциал на экранной сетке газоразрядного тетрода 3. Проницаемость управляющей сетки газоразрядного тетрода 3 такова, что в исходном состоянии не происходит переброс слаботочного подготовительного разряда на экранную сетку и разряд конденсаторов 10 и 1.

После подачи поджигающего импульса на управляюпгую сетку газоразрядного тетрода 3 от генератора 5 поджигающего импульса в тетроде зажигается пусковой разряд, который переходит на .положительную экранную сетку, после чего начинается разряд конденсяторов10 и 11 через резистор В и катушку 9 индуктивности и промежуток катод - экранная сетка тетрода 3. Так как постоянная времени разряда

конденсатора 10 через резистор 8

выбрана не менее длительности формирования разряда в газоразрядном тетроде 3 и не более длительности фронта генерируемых импульсов тока, то

происходит быстрое нарастание тока разряда конденсатора 10 и его поддержание до переброса разряда на анод газоразрядного тетрода 3, который замыкает нагрузку 2 на накопитель 1.

Наличие положительного потенциала на экранной сетке в исходном состоянии облегчает переход на нее разряда с управляющей сетки, поэтому мощность поджигающего импульса невелика, необходимая амплитуда тока пускового разряда для его перехода на анод обеспечивается при разряде конденсатора 10 через резистор 8. Таким образом, в импульсном модуляторе происходит двухкаскадное усилие мощности пускового разряда, что повышает суммарный коэффициент усиления газоразрядного тетрода. Постоянная времени разряда конденсатора 10

через резистор 8 выбрана из условия устойчивого перехода разряда на анод тетрода и снижения рассеиваемой на экранной сетке мощности.

Во время прохождения тока через

газоразрядный тетрод 3 и нагрузку 2 одновременно происходит колебательнйш перезаряд конденсатора 11 через катушку 9 индуктивности и промежуток катод - экранная сетка газоразрядного тетрода 3. После окончания импульса тока в нагрузке 2, например, в результате разряда накопителя 1 энергии к экранной сетке приклады

вается отрнцателыый потенциал, обусловлешшй поляым перезарядом конденстора 1 1 и выбором длительности его перезаряда не менее длительности генерируемых импульсов тока. Та.к как тетрод 3 обладает вентильным свойством и появление отрицательного напряжения на экранной сетке не вызывает обратного зажигания в тетроде 3, то это напряжение способствует быстрому восстановлению электрической прочности тетрода 3. В импульсном модуляторе достигнут следующий эффект : чем больше положительное напряжение на экранной сетке и легче переход разряда на экранную сетку и анод (т.е. больше коэффициент усиления тетрода 3), тем больше отрицательное напряжение на сетке, и быстрее восстанавливается -электрическая проч ность тетрода 3.

Если экранная сетка тетрода 3 имеет малую проницаемость, то приложенный отрицательньй потенциал к экранной сетке после полного перезаряда конденсатора 11 может вызвать запирание тетрода 3 даже в том случае, если в этот момент через тетрод 3 протекает ток. Этот режим может использоваться при частичном разряде емкостного накопителя или при коммутации индуктивного накопителя энергии. В последнем случае нагрузку 2 следует подключать параллельно газоразрядному тетроду 3 или индуктивному накопителю 1 энергии.

В паузе между генерируемыми импульсами тока происходит перезаряд конденсаторов 10 и 11 от источника смещения 7 до первоначального значения положительного напряжения.

Таким образом, включение в импульсном модуляторе на газоразрядном тетроде между экранной сеткой и катодом тетрода через сопротивление и катушку индуктивности двух конденсаторов и выбор постоянной времени разряда одного из них не менее длительности формирования разряда в тетроде и не более длительности фронта генерируемых импульсов тока и выбор дпительности перезаряда конденсатора, подключенного через катушку индуктивности, не менее длительности генерируемых импульсов тока позволили повысить коэффициент усиления газоразрядного тетрода благодаря реализации двухкаскадного усиления мощности с положительной экранной сеткой и снизить время восстановления электрической прочности тетрода вследствие создания отрицательного смещения на экранной сетке тетрода за счет полного перезаряда подключенного к ней конденсатора.

Формула изобретения

Импульсный модулятор, содержащий последовательно соединенные источник питания, накопитель энергии и нагрузку, газоразрядный тетрод, анод которого соединен с накопителем энергии, катод - с общей пшной, экранную сетк с источником положительного напряжения смещения, а управляющую сетку с Источником отрицательного напряжения смещения и генератором поджигающих импульсов, отличающийс я тем, что, с целью повьшения коэффициента усиления и уменьшения времени восстановления электрической прочности газоразрядного тетрода, в него введены два конденсатора, резистор и катушка индуктивности, причем первые выводы резистора и катушки индуктивности подключены к экранной сетке газоразрядного тетрода, а вторые - через конденсаторы подключены к общей шине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3327166, кл. 315-349, опублик. 1967.

2.Патент Великобритании 9 860867, кл. 39 (1), опублик 1962.