Импульсный генератор Советский патент 1982 года по МПК H03K7/02 

(54) тШУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к мощной и пульсной технике и может быть испол зовано, например в радиофизической аппаратуре при работе импульсных ус ройств на переменную нагрузку. Известны импульсные генераторы, работакщие на нагрузку, изменякнцуюся в широких пределах, причем в ряде случаев диапазон изменения нагрузки может меняться в процессе эксплуатации в зависимости от конкретных условий (например, в генера торах сильноточных ускорителей при изменении тока пучка или в импульсных генераторах, в которых диапазон изменения нагрузки определяется ве роятностными характеристиками). В этих случаях для обеспечения оптимального режима импулвсного генерЗ тора используются управляемые или неуправляемые балластные устройства 1. Недостатками указанных устрсйств является низкий КПД. Наиболее близким к изобретению по техническс/й сущности является ш пульсный генератор, содержащий источник питания, зарядное устройство, накопитель энергии, содержащий п формирующих линий, разрядные кo в yтиpyющие элементы и нагрузку. этом волновое сопротивление формирующих линий 5 в п раз больше сопротивления нагрузки R,|, т.е. число линий f2. Недостатком известного устройства также является низкий КЩ при изменении нагрузки в широких пределах как за счет рассогласовакия накопителя энергии с нагрузкой, так и за счет неоптимального режима нагрузочного устройства. Цель изобретения - поклвение КДЦ импульсного- генератора при работе на переменную нагрузку. Поставленная цель достг&ется тем, что в импульсный генератор, содержа393щий последовательно включенные источник питания и зарядное устройство, накопитель энергии, состоящий из П1 формируклцих линий, fn разрядных ком мутаторов, включенных между общей шиной и первыми звеньями катушек индуктивностей формирук«дих линий, нагрузочное устройство, первый зажим которого подключен к общей шине, состоящее из импульсного трансформатора, параллельно вторичной обмотке которого подключен: ВЧ усилитель, к выходу которого подключена нагрузка, коммутаторы среза импульсов подключенные, например, между первыми звеньями катушек индуктивностей формирующих линий и шинами, соединяющими ковденсаторы, цепь снятия переэаряда формирующих линий, включенную между вторым зажимом нагрузочного ус ройства -И зарядным устройством, дополнительно введено коммутационное, устройство, через которое общие точки катушек индуктивностей и конденсаторов последних звеньев формирующих линий подключены к зарядному устройству, а шины, соединякнди конденсаторы этих линий - к второму зажиму нагрузочного устройства, при чем- шсло подключенных формирукнцих линий определено из соотношения «,4..,5 ,(1) rndx где п - число подключенных формиру кяцих линий-, р - волновое сопротивление фор мирующих линий; . соответственно максимальmaxi HJinное и ми1шмальное сопроти лени;я ВЧ усилителя по постоянному току. Дшя автоматического обеспечения соотношекия (1) коммутационное устройство может быть выполнено в виде блока, содержащего датчик сопротивлвгдая высокочастотного усилителя, усилитель по постоянному току, фикс тор экстремумов сопротивления, решанщее устройство и исполнительные элементы, причем выход датчика сопротивления ВЧ усилителя по постоянному току соединен с входом фиксатора экстремумов сопротивления, выход которого соединен с уходом решагацего устройства, а выход:;последдвсогггио гвходом исполнит ел ь.ных элементов. На фиг. 1 представлена функцио- . нальная схема импульсного генератора; на фиг. 2 - функциональная схема коммутационного устройства. Импульсный генератор содержит последовательно соединенные источник I питания и зарядное устройство 2, накопитель 3 энергии, состоящий из 171 формирующих линий 4, m разряд коммутаторов 5, включенных: между общей шиной 6 импульсного генератора и индуктивностями первых звеньев формирующих линий 4, нагрузочное устройство 7, первый зажим которого подключен к общей шине, состоящее из импульсного трансформатора 8, параллельно вторичной обмотке которого подключен ВЧ усилителя 9, к выходу которого подключена нагрузка 10, коммутаторы П среза импульсов, цепь 12 снятия перезаряда формирующих линий 4, включенную между вторым зажимом нагрузочного устройства 7 и зарядным устройством 2. Общие катушек I3 индуктивности и ковденсаторов 14 последних звеньев фop a pyющих линий 4 через коммутационное устройство 15 подключены к зарядному устройству 2, а шины, соединяющие конденсаторы этих формирующих линий через коммутационное устройство 15 ко второму зажиму нагрузочного устройства 7. Коммутационное.устройство (фиг.2} содержит датчик сопротивления ВЧ усилителя 16 по постоянному току, подключенный к входу фиксатора 17 экстремумов сопротивления, выход которого соединен с входом ршвакяцего устройства 18, а выход последнего подключен к положительнйм элементам 19. Импульсной генератор работает следующим образом. После включения импульсного генератора на реальную нагрузку, например антенну или резонатор, определяются максимальное и минимальное сопротивления ВЧ генератора по постоянному току и с помощью коммутационного устройства 15 подключается п ; m формирующих линий 4 в соответствии с соотноше1шем (.1). В паузе между импульсами от источника I питания через зарядное устройство 2 и коммутационное устройство 15 происходит заряд конденсаторов п формирующих линий 4, После подачи запускающих импульсов на управляющие электроды разрядных комму таторов 5 происхрдитразряд кощенсаторов П формируюищх линий через Л разрядных коммутаторов и коммутационное устройство 15 на нагрузочное устройство 7, При этом через импульсный трансформатор 8 обеспечн вается импульсное питание ВЧ усилителя 9, работающего на нагрузку 10. На срезе импульса (запуск 2) включаются коммутаторы 11 среза И1 гпульса, обеспечивая перезаряд ковде саторов формирующих линий 4. Для снятия перезаряда формщ)ующих линий после обеспечения восстановления электрической прочности коммутаторо 5 и П служит цепь 12. В случае изменения диапазона варьирования нагрузки с помощью ком мутащюнного устройства 15 изменяется число формируюцнх линий 4 в соответствии с соотношением. При вьшолнегага коммутащюнного устройства 15 в соответствии с 4иг. обеспечивается также и автоматический числа линий п, включаемых для поддержания соотношения. Пц этом с датчика сопротивления ВЧ усилителя 16 по постоянному току, включенного в цепь анодного питания ВЧ усилителя на вход фиксатора 17 экстремумов сопротивления поступает сигнал, пропорциональный величине сопротивление ВЧ генератора по постоянному току. В фиксаторе экстремумов определяются (фиксируются } величины максимального и минимального сопротивления, соответствующие данньв4 конкретным условиям работы ВЧ генератора. Сигналы, пропорциональные максимальному и минимальному значением сопротивления, с выхода фиксатора 17 экстремумов : сопротивления поступают на вход реша ющего устройства 18, в котором по ал горитму, соответствующему соотношению, определяется число формирукхщх. линий п. Сигнал с выхода решающего устройства 18 поступает при этом на входы исполнительных элементов 19, которые обеспечивают подключение требуемого шсла t форьщрукяцих лиимй 4. OcHOBis iM положительным эффектом, достигаемым в результате применеш{я предлагаемого изобретения, яаляет ся пошлпение КЩ импульсного генератсфа в условиях его работы на переменную нагрузку. Использование иэоб|ретения в условиях переменной нагрузки позволяет снизить потери на аноде ламп оконечного каскада ВЧ усилителя, что способствует повышению надежности их рабо-Гы. Формула изобретения 1. Импульсш 1й генератор, содержащий последовательно включеншле источга{к питания и зарядное устройство, накопитель энергии, состояпц1й из (Л формирующих линий, m разрядных коммутаторов, включено между общей шиной и первьши звеньями катушек ивдуктивностей формирующих лиШ1Й, нагрузочное устройство, первыА зажим которого подклкучен к общей шине, состоящее из импульсного трансформатора, параллельно вторичной обмотке которого подключен высокояаСТОТШ11Й усилитель, к выходу которого подключена нагрузка, ко1«4утаторы среза импульсов подключенкае., например, между первыми звеньями катушек индуктивностей формирующих линий и пганами, соединяющими конденсатсфы, цепь снятия перезаряда формирующих линий, включенное меяру вторым зажимом нагрузочного устройства и аарядилм.устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения КДЦ импульсного генератора при работе на переменную нагрузку, дополнительно введено коммутационное устройство, через которое общие точки катушек индуктивностей и коцденсаторов последних звеньев форьа1рую1191Х линий подключены к зарядному устройству, а шины, соединяющие конденсаToptA этих линий - ко второму зажиму . нагрузочного .устройства, причем чис-. ло подключеювлх формирующих линий определено из соотношения 4ft -ft . I . . где n - .число подключенных формирующих линий f - волновое сопротивление форьофунщих линий( соответсввенно максимальное и ьшнимальное conpontsления высокочастотного . усилителя по постоянному 2. Генератор по п. I,. отличающийся тем, что коммутаг

ционное устройство выполнено в виде блока, содержащего датчик сопротивления высокочастотного усилителя, усилитель по постоянному току, фш сатор экстремумов сопротивления, решакщее устройство и исполнительные элементы, причем выход датчика сопротивления ВЧ усилителя по постоянному току соединен с входом фиксатора экстремумов сопротивления, выхо которого соединен с входом решающего устройства, а выход последнего соединен с входами исполнительных элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

линейных ускорителях ионов. М., Атомиэдат, 1971, с. 255, 258.

2,Авторское свидетельство СССР 566341, кл. Н 03 К 7/02, 1977.