RU2010419C1

RU2010419C1 - Pulse modulator

Info

Publication number: RU2010419C1
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Суров; Н.П. Левченко; А.В. Кудрявцев
Original assignee: Научно-исследовательский электромеханический институт
Priority date: 1990-11-15
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: radio transmitting devices. SUBSTANCE: pulse modulator has anode power supply source 1, charging and discharging tubes 2 and 3, pulse transformers 4, 5, eight resistors 6-13 and two bias sources 14, 15. EFFECT: improved stability of operational characteristics. 2 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к импульсным модуляторам СВЧ-приборов и может быть использовано в радиопередающих устройствах. The invention relates to a pulse technique, in particular to pulse modulators of microwave devices and can be used in radio transmitting devices.

Известен импульсный модулятор, состоящий из источника анодного питания, зарядной и разрядной ламп, источника смешения зарядной лампы, двух импульсных трансформаторов, управляющих каждый одной из ламп, параллельной RC-цепи, соединяющей обмотки импульсных трансформаторов так, что при возникновении на сетке одной из ламп положительного открывающего лампу импульса на сетке другой лампы возникает отрицательный запирающий лампу импульс [1] . Known pulse modulator, consisting of an anode power source, charging and discharge lamps, a mixing source of the charging lamp, two pulse transformers, each controlling one of the lamps, parallel to the RC circuit connecting the windings of pulse transformers so that when one of the lamps is positive on the grid a lamp opening pulse on the grid of another lamp, a negative lamp-locking pulse appears [1].

Недостатками модулятора являются большие масса и габариты в связи с использованием двух импульсных трансформаторов, рассчитанных на передачу импульсов длительностью, равной длительности выходного импульса. The disadvantages of the modulator are the large mass and dimensions in connection with the use of two pulse transformers, designed to transmit pulses with a duration equal to the duration of the output pulse.

Наиболее близким к изобретению, выбранным в качестве прототипа является импульсный модулятор, содержащий источник анодного питания, положительный полюс которого через первый резистор соединен с анодом зарядной лампы, сетка которой через второй резистор соединена с одним из выводов вторичной обмотки первого импульсного трансформатора и первым выводом третьего резистора, причем катод зарядной лампы соединен с выходом модулятора, положительным полюсом первого источника смещения, первым выводом четвертого резистора и через пятый резистор с анодом разрядной лампы, отрицательный полюс первого источника смещения соединен с другим выводом вторичной обмотки первого импульсного трансформатора и вторыми выводами третьего и четвертого резисторов, сетка разрядной лампы через шестой резистор соединена с одним из выводов вторичной обмотки второго импульсного трансформатора и первым выводом седьмого резистора, катод разрядной лампы соединен с положительным полюсом второго источника смещения, отрицательным полюсом источника анодного питания, первым выводом восьмого резистора, общей шиной модулятора, отрицательный полюс второго источника смещения соединен с другим выводом вторичной обмотки второго импульсного трансформатора, вторыми выводами седьмого и восьмого резисторов [2] . Closest to the invention, selected as a prototype is a pulse modulator containing an anode power source, the positive pole of which is connected through the first resistor to the anode of the charging lamp, the grid of which through the second resistor is connected to one of the terminals of the secondary winding of the first pulse transformer and the first terminal of the third resistor moreover, the cathode of the charging lamp is connected to the output of the modulator, the positive pole of the first bias source, the first output of the fourth resistor and through the fifth resis OR with the anode of the discharge lamp, the negative pole of the first bias source is connected to the other terminal of the secondary winding of the first pulse transformer and the second terminals of the third and fourth resistors, the grid of the discharge lamp through the sixth resistor is connected to one of the terminals of the secondary winding of the second pulse transformer and the first terminal of the seventh resistor, the cathode of the discharge lamp is connected to the positive pole of the second bias source, the negative pole of the anode power source, the first output of the eighth resistor pa, the common bus of the modulator, the negative pole of the second bias source connected to the other terminal of the second secondary winding of the pulse transformer, the second terminals of the seventh and eighth resistors [2].

Недостатками прототипа являются высокое энергопотребление и большие масса и габариты. Высокое энергопотребление модулятора происходит из-за наличия в момент включения одной из ламп наряду с током, протекающим через нагрузку, сквозного тока, протекающего через обе лампы. Этот ток обусловлен следующим. В момент включения одной из ламп повышается напряжение катод - анод на другой лампе, что приводит к ее открыванию за счет протекания зарядного тока через емкость анод - катод и повышения напряжения катод - сетка этой лампы. Плохие массогабаритные характеристики модулятора вызваны наличием двух импульсных трансформаторов, предназначенных для передачи большой импульсной мощности и имеющих поэтому большие массу и габариты магнитопроводов. The disadvantages of the prototype are high power consumption and large mass and dimensions. The high power consumption of the modulator is due to the presence of one of the lamps at the moment of switching on, along with the current flowing through the load, through current flowing through both lamps. This current is due to the following. When one of the lamps is turned on, the cathode - anode voltage on the other lamp rises, which leads to its opening due to the flow of charging current through the anode - cathode capacitance and an increase in the cathode - grid voltage of this lamp. The poor mass and size characteristics of the modulator are caused by the presence of two pulse transformers designed to transmit large pulse power and therefore having large mass and dimensions of the magnetic cores.

Целью изобретения является снижение энергопотребления и улучшение массогабаритных характеристик модулятора. The aim of the invention is to reduce energy consumption and improve the overall dimensions of the modulator.

Цель достигается тем, что в импульсный модулятор, содержащий источник анодного питания, положительный полюс которого через первый резистор соединен с анодом зарядной лампы, сетка которой через второй резистор соединена с одним из выводов вторичной обмотки первого импульсного трансформатора и первым выводом третьего резистора, причем катод зарядной лампы соединен с выходом модулятора, положительным полюсом первого источника смещения, первым выводом четвертого резистора и через пятый резистор с анодом разрядной лампы, отрицательный полюс первого источника смещения соединен с другим выводом вторичной обмотки первого импульсного трансформатора и вторыми выводами третьего и четвертого резисторов, сетка разрядной лампы через шестой резистор соединена с одним из выводов вторичной обмотки второго импульсного трансформатора и первым выводом седьмого резистора, катод разрядной лампы соединен с положительным полюсом второго источника смещения, отрицательным полюсом источника анодного питания, первым выводом восьмого резистора, общей шиной модулятора, отрицательный полюс второго источника смешения соединен с другим выводом вторичной обмотки второго импульсного трансформатора, вторыми выводами седьмого и восьмого резисторов, введен общий магнитопровод между первым и вторым импульсными трансформаторами, вторичные обмотки которых включены относительно их магнитных потоков встречно друг к другу. The goal is achieved in that in a pulse modulator containing an anode power source, the positive pole of which is connected through the first resistor to the anode of the charging lamp, the grid of which through the second resistor is connected to one of the terminals of the secondary winding of the first pulse transformer and the first terminal of the third resistor, and the charging cathode the lamp is connected to the output of the modulator, the positive pole of the first bias source, the first output of the fourth resistor and through the fifth resistor with the anode of the discharge lamp, negative luce of the first bias source is connected to the other terminal of the secondary winding of the first pulse transformer and the second terminals of the third and fourth resistors, the discharge lamp grid through the sixth resistor is connected to one of the terminals of the secondary winding of the second pulse transformer and the first terminal of the seventh resistor, the cathode of the discharge lamp is connected to the positive pole second bias source, negative pole of the anode power source, first terminal of the eighth resistor, common modulator bus, negative field The second mixing source is connected to the other terminal of the secondary winding of the second pulse transformer, the second terminals of the seventh and eighth resistors, a common magnetic circuit is introduced between the first and second pulse transformers, the secondary windings of which are connected relative to their magnetic fluxes.

Положительный эффект достигается за счет введения магнитной связи между импульсными трансформаторами, при которой в случае появления положительного импульса напряжения сетка - катод на одной из ламп, появляется отрицательный импульс напряжения сетка - катод на другой лампе. Этот отрицательный импульс компенсирует положительный заряд, приходящий через емкость анод - сетка второй лампы в момент включения первой лампы и тем самым исключает ее открывание и протекание сквозного тока через обе лампы, что уменьшает энергопотребление импульсного модулятора. A positive effect is achieved due to the introduction of magnetic coupling between pulse transformers, in which, in the event of a positive voltage pulse grid-cathode on one of the lamps, a negative voltage pulse grid-cathode appears on the other lamp. This negative impulse compensates for the positive charge arriving through the capacitance of the anode - grid of the second lamp at the moment of switching on the first lamp and thereby excludes its opening and the passage of through current through both lamps, which reduces the power consumption of the pulse modulator.

С другой стороны, в связи с прохождением через импульсные трансформаторы с общим магнитопроводом сигналов в разное время передаваемая импульсная мощность не увеличивается, что позволяет общий магнитопровод выполнить, используя магнитопровод только одного импульсного трансформатора устройства-прототипа, т. е. снизить массу и габариты импульсного модулятора. On the other hand, due to the passage of signals through pulse transformers with a common magnetic circuit at different times, the transmitted pulse power does not increase, which allows the common magnetic circuit to be executed using the magnetic circuit of only one pulse transformer of the prototype device, i.e., to reduce the weight and dimensions of the pulse modulator .

На фиг. 1 изображена схема импульсного модулятора; на фиг. 2 приведены временные диаграммы его работы. In FIG. 1 shows a pulse modulator circuit; in FIG. 2 shows the timing diagrams of his work.

Импульсный модулятор содержит источник 1 анодного питания, зарядную 2 и разрядную 3 лампы, два импульсных трансформатора 4, 5, восемь резисторов 6-13, два источника 14, 15 смещения. Положительный полюс источника 1 анодного питания через первый резистор 6 соединен с анодом зарядной лампы 2, сетка которой через второй резистор соединена с одним из выводов вторичной обмотки первого импульсного трансформатора 4 и первым выводом третьего резистора 8. Катод зарядной лампы 2 соединен с выходом модулятора, положительным полюсом первого источника 14 смещения, первым выводом четвертого резистора 9 и через пятый резистор 10 с анодом разрядной лампы 3. Отрицательный полюс первого источника 14 смещения соединен с другим выводом вторичной обмотки первого импульсного трансформатора 4 и вторыми выводами третьего 8 и четвертого 3 резисторов. Сетка разрядной лампы 3 через шестой резистор 11 соединена с одним из выводов вторичной обмотки второго импульсного трансформатора 5 и первым выводом седьмого резистора 12, катод разрядной лампы 3 соединен с положительным полюсом второго источника 15 смещения, отрицательным полюсом источника 1 анодного питания, первым выводом восьмого резистора 13, общей шиной модулятора. Отрицательный полюс второго источника 15 смещения соединен с другим выводом вторичной обмотки второго импульсного трансформатора 5, вторыми выводами седьмого 12 и восьмого 13 резисторов. Первый 4 и второй 5 импульсные трансформаторы выполнены на общем магнитопроводе, а их вторичные обмотки подключены относительно их магнитных потоков встречно друг к другу. The pulse modulator contains anode power source 1, charging 2 and discharge 3 lamps, two pulse transformers 4, 5, eight resistors 6-13, two bias sources 14, 15. The positive pole of the anode power source 1 through the first resistor 6 is connected to the anode of the charging lamp 2, the grid of which through the second resistor is connected to one of the terminals of the secondary winding of the first pulse transformer 4 and the first terminal of the third resistor 8. The cathode of the charging lamp 2 is connected to the output of the modulator, positive the pole of the first bias source 14, the first terminal of the fourth resistor 9 and through the fifth resistor 10 with the anode of the discharge lamp 3. The negative pole of the first bias source 14 is connected to the other terminal of the second the primary winding of the first pulse transformer 4 and the second terminals of the third 8 and fourth 3 resistors. The grid of the discharge lamp 3 through the sixth resistor 11 is connected to one of the terminals of the secondary winding of the second pulse transformer 5 and the first output of the seventh resistor 12, the cathode of the discharge lamp 3 is connected to the positive pole of the second bias source 15, the negative pole of the anode power source 1, the first terminal of the eighth resistor 13, a common modulator bus. The negative pole of the second bias source 15 is connected to another terminal of the secondary winding of the second pulse transformer 5, second terminals of the seventh 12 and eighth 13 resistors. The first 4 and second 5 pulse transformers are made on a common magnetic circuit, and their secondary windings are connected relative to their magnetic fluxes counter to each other.

Импульсный модулятор работает следующим образом. The pulse modulator operates as follows.

В исходном состоянии (t = 0) после подачи напряжения накалов на зарядную 2 и разрядную 3 лампы, включения первого 14 и второго 15 источников смещения и источника 1 анодного питания на выходе модулятора за счет подбора значений напряжения Е_см1 > Е_см2 устанавливается постоянное напряжение U_вых < Е_а. После подачи на первый вход модулятора импульса запуска зарядная лампа 2 открывается и заряжается выходная емкость нагрузки, формируя фронт выходного импульса. При этом на вторичной обмотке второго импульсного трансформатора 5 возникает отрицательный импульс (U_т. ₂), который компенсирует на сетке разрядной лампы 3 положительный заряд, поступающий через паразитную емкость между ее анодом и сеткой, тем самым предотвращая ее открывание и увеличение энергопотребления от источника 1 анодного питания. Во время формирования плоской части выходного импульса (после прохождения импульса запуска) напряжение на выходе (U_вых) медленно спадает за счет утечки заряда выходной емкости нагрузки. После подачи на второй вход модулятора импульса срыва разрядная лампа 3 открывается и через нее разряжается выходная емкость нагрузки, формируя спад выходного импульса, напряжение анод - катод зарядной лампы 2 возрастает и на сетку этой лампы через паразитную емкость между ее анодом и сеткой начинает поступать положительный заряд. Одновременно на вторичной обмотке первого импульсного трансформатора 4 возникает отрицательный импульс, компенсирующий положительный заряд на сетке зарядной лампы 2, что предотвращает ее открывание и увеличение энергопотребления от источника 1 анодного питания. После прохождения импульса срыва напряжение на выходе устанавливается в исходное состояние.In the initial state (t = 0), after applying the voltage of the filaments to the charging 2 and discharge 3 lamps, turning on the first 14 and second 15 bias sources and the source 1 of the anode power supply at the modulator output, by selecting the voltage values E _cm1 > E _cm2 , a constant voltage U _out <E _a . After applying a start pulse to the first input of the modulator, the charging lamp 2 opens and the output capacity of the load is charged, forming the front of the output pulse. In this case, a negative pulse (U _t. ₂ ) arises on the secondary winding of the second pulse transformer 5, which compensates for the positive charge coming from the grid of the discharge lamp 3 through the stray capacitance between its anode and the grid, thereby preventing its opening and increasing energy consumption from source 1 anode supply. During the formation of the flat part of the output pulse (after passing the start pulse), the output voltage (U _o ) slowly decreases due to the leakage of the charge of the output load capacitance. After applying a stall pulse modulator to the second input, the discharge lamp 3 opens and the output capacitance of the load is discharged through it, forming a drop in the output pulse, the voltage of the anode and cathode of the charging lamp 2 increases, and a positive charge begins to flow to the grid of this lamp through the stray capacitance between its anode and the grid . At the same time, a negative pulse occurs on the secondary winding of the first pulse transformer 4, compensating for the positive charge on the grid of the charging lamp 2, which prevents its opening and increased energy consumption from the anode power source 1. After passing a stall pulse, the output voltage is set to its original state.

Объединение общим магнитопроводом двух трансформаторов дает возможность за счет мягкой магнитной связи (K_св ≅ 0,7) между ними и жесткой связи внутри них между собственными обмотками (К_св близко к единице) уменьшить потери во входных устройствах одного трансформатора 4 в момент его выполнения от нагрузки входными устройствами другого трансформатора 5 и наоборот.The combination of two transformers with a common magnetic circuit makes it possible to reduce losses in the input devices of one transformer 4 at the time of its execution due to the soft magnetic coupling (K _st ≅ 0.7) between them and the rigid connection inside them between its own windings (K _st к 0.7) load input devices of another transformer 5 and vice versa.

Таким образом, изобретение позволяет уменьшить энергопотребление от источника питания и массогабаритные характеристики модулятора. (56) 1. Кублановский Я. С. , Батуров Б. Б. , Межнев П. П. Сеточный модулятор СВЧ-усилителей. Вопросы радиоэлектроники, серия Общие вопросы радиоэлектроники, вып. 7, 1984, с. 59-69. Thus, the invention allows to reduce power consumption from a power source and the overall dimensions of the modulator. (56) 1. Kublanovsky Y. S., Baturov B. B., Mezhnev P. P. Mesh modulator of microwave amplifiers. Questions of Radio Electronics, Series General Questions of Radio Electronics, vol. 7, 1984, p. 59-69.

2. ОСТ. 11331.005-75. Лампы модуляторные для работы в импульсном режиме. Руководство по применению. ВНИИЭлектростандарт, с. 29-33. 2. OST. 11331.005-75. Modulating lamps for pulsed operation. Application Guide. VNIIElectrostandard, p. 29-33.

Claims

A PULSED MODULATOR containing an anode power source, the positive pole of which through the first resistor is connected to the anode of the charge lamp, the grid of which through the second resistor is connected to one of the terminals of the secondary winding of the first pulse-connected transformer the pole of the first bias source, the first output of the fourth resistor and through the fifth resistor with the anode of the discharge lamp, the negative pole of the first bias source is connected to another pin the house of the secondary winding of the first pulsed transformer and the second leads of the third and fourth resistors, the grid of the discharge lamp through the sixth resistor is connected to one of the terminals of the secondary winding of the second pulse of the transistor-connected to the non-polar anode power supply, the first output of the eighth resistor, the common bus of the modulator, the negative pole of the second bias source is connected to the other output of the secondary winding the second pulse transformer, the second terminals of the seventh and eighth resistors, characterized in that, in order to reduce the energy consumption of the mass-dimensional characteristics of the modulator, a common magnet path between the first and second one-to-one contacts is introduced into it.