RU2622862C2

RU2622862C2 - Pulse modulator

Info

Publication number: RU2622862C2
Application number: RU2014154315A
Authority: RU
Inventors: Владислав Викторович Веселов; Владимир Викторович Малышев; Сергей Григорьевич Попов; Александр Викторович Зыков
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2017-06-20
Also published as: RU2014154315A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: pulse modulator contains a microwave device with a grid control, a modulator lamp, a control pulse generator, a pulse transformer, a displacement source of the modulator lamp control grid, sources of opening and closing voltages of the microwave device, a diode assembly, a collector voltage source of the microwave device, an inductive assembly, two termination resistors.

EFFECT: simplifying the pulse modulator and improving its reliability.

4 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования импульсов управления СВЧ-приборами с сеточным управлением (клистроны, ЛБВ, ЛОВ и т.п) в передающих и других электрофизических устройствах.The invention relates to a pulse technique and can be used to generate control pulses of microwave devices with grid control (klystrons, TWT, VOC, etc.) in transmitting and other electrophysical devices.

Известны модуляторы импульсов СВЧ-приборов с сеточным управлением, содержащие два источника питания, закрывающий СВЧ-прибор отрицательной и открывающий положительной полярности [1].Known pulse modulators of microwave devices with grid control, containing two power sources, closing the microwave device of negative and opening the positive polarity [1].

Каждый из этих источников питания подключен к сетке СВЧ-прибора своим ключом, формируя импульсы необходимой длительности и скважности (Фиг. 1). Ключи данного модулятора строятся на базе сборок из мощных MOSFET или IGBT транзисторов, соединенных последовательно. Количество соединенных последовательно транзисторов зависит от рабочего напряжения единичного транзистора и напряжения сетка-катод СВЧ-прибора.Each of these power sources is connected to the grid of the microwave device with its own key, forming pulses of the required duration and duty cycle (Fig. 1). The keys of this modulator are built on the basis of assemblies of powerful MOSFET or IGBT transistors connected in series. The number of transistors connected in series depends on the operating voltage of a single transistor and the grid-cathode voltage of a microwave device.

Использование MOSFET или IGBT транзисторов повышает срок службы модуляторов, однако такие устройства имеют недостаточную надежность в связи с неравномерным распределение напряжения по цепочке транзисторов и достаточно сложной схемой управления этими транзисторами.The use of MOSFET or IGBT transistors increases the life of the modulators, however, such devices have insufficient reliability due to the uneven distribution of voltage across the transistor chain and a rather complicated control circuit for these transistors.

Другим модулятором импульсов, предназначенным для работы с СВЧ-приборами с сеточным управлением, содержащим два ключевых элемента, является устройство, приведенное в описании к патенту №2034400 C1 (Фиг. 2).Another pulse modulator designed to work with microwave devices with grid control containing two key elements is the device described in the description of patent No. 2034400 C1 (Fig. 2).

Модулятор импульсов содержит генератор управляющих импульсов, первую и вторую модуляторные лампы, представляющие собой тетроды, первую и вторую параллельные RC цепи, первый и второй электронные ключи, выполненные на транзисторах n-р-n типа, вторые конденсаторы, первые усилители, транзисторные ключи, первые источники питания, вторые источники питания, резисторы, диоды, интегрирующие цепи, нагрузку, дифференцирующую цепь, второй усилитель, трансформатор, дополнительную нагрузку, третьи конденсаторы и третьи резисторы, образующие параллельные RC-цепи, первые конденсаторы и первые резисторы, образующие интегрирующие цепи, четвертый конденсатор и резистор, образующие дифференцирующую цепь (Фиг. 2).The pulse modulator contains a control pulse generator, the first and second modulator lamps, which are tetrodes, the first and second parallel RC circuits, the first and second electronic switches made on n-pn type transistors, second capacitors, first amplifiers, transistor switches, first power supplies, second power supplies, resistors, diodes, integrating circuits, load, differentiating circuit, second amplifier, transformer, additional load, third capacitors and third resistors forming in parallel nd RC circuits, the first capacitors and the first resistors forming the integrating circuit, the fourth capacitor and the resistor forming the differentiating circuit (Fig. 2).

Такие устройства выполняют функции формирования импульсов на управляющих сетках СВЧ-приборов, однако наличие первой и второй модуляторных ламп, выполняющих роль высоковольтных ключей, первого и второго электронного ключа, выполненных на транзисторах, и сложной схемы управления модуляторными лампами, содержащей транзисторные и операционные усилители, а также четыре источника питания, снижают надежность модулятора импульсов такого типа.Such devices perform the function of generating pulses on the control grids of microwave devices, however, the presence of the first and second modulator lamps acting as high-voltage switches, the first and second electronic switches made on transistors, and a complex control circuit for modulator lamps containing transistor and operational amplifiers, and also four power sources, reduce the reliability of the pulse modulator of this type.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, взятому в качестве прототипа, является модулятор импульсов, приведенный в описании к патенту РФ №127558 [3], содержащий устройство управления, источник запирания, источник открывающего напряжения, первый и второй ключи, стабилизатор тока, диодную сборку, первый и второй диоды, нагрузку (Фиг. 3).The closest in technical essence to the present invention, taken as a prototype, is a pulse modulator described in the description of the patent of the Russian Federation No. 127558 [3], containing a control device, a locking source, an opening voltage source, the first and second switches, a current stabilizer, a diode assembly, first and second diodes, load (Fig. 3).

Первый выход устройства управления соединен с первым входом первого ключа, второй выход устройства управления подключен ко входу второго ключа, второй вход первого ключа подключен к отрицательному выходу источника запирания, положительный вывод источника запирания соединен со входом стабилизатора тока, анодом первого диода, катодом второго диода, выходом источника открывающего напряжения и входом нагрузки. Выход стабилизатора тока соединен со вторым входом второго ключа и подключен к катоду первого диода, выход второго ключа соединен с выходом первого ключа, входом диодной сборки и входом нагрузки, выход диодной сборки подключен к аноду второго диода и отрицательному входу источника открывающего напряжения.The first output of the control device is connected to the first input of the first key, the second output of the control device is connected to the input of the second key, the second input of the first key is connected to the negative output of the locking source, the positive output of the locking source is connected to the input of the current stabilizer, the anode of the first diode, the cathode of the second diode, output voltage source and load input. The output of the current stabilizer is connected to the second input of the second key and connected to the cathode of the first diode, the output of the second key is connected to the output of the first key, the input of the diode assembly and the load input, the output of the diode assembly is connected to the anode of the second diode and the negative input of the opening voltage source.

Недостатком прототипа является сложность устройства в связи с наличием двух ключей, стабилизатора тока, двух высоковольтных диодов.The disadvantage of the prototype is the complexity of the device due to the presence of two keys, a current stabilizer, two high-voltage diodes.

Целью изобретения является упрощение модулятора импульсов и повышение его надежности.The aim of the invention is to simplify the pulse modulator and increase its reliability.

Поставленная цель достигается исключением одного ключевого устройства, стабилизатора тока, высоковольтных диодов, в соответствии с чем упрощается схема модулятора импульсов и повышается его надежность.The goal is achieved by eliminating one key device, a current stabilizer, high voltage diodes, in accordance with which the pulse modulator circuit is simplified and its reliability is increased.

На Фиг. 4 приведена схема предлагаемого модулятора импульсов.In FIG. 4 shows a diagram of the proposed pulse modulator.

Модулятор импульсов содержит генератор управляющих импульсов (ГУИ) 1, импульсный трансформатор 2, подключенный вторичными обмотками через резисторы 3 и 4 к управляющей и экранной сеткам модуляторной лампы 5, катод которой через резисторы 7 и 8 подключен к управляющей сетке СВЧ-прибора 12, а анод к источнику открывающего напряжения (U_откр) 6, при этом на управляющую сетку модуляторной лампы 5 от источника смещения (U_смещ) 13 через вторичную обмотку 1-2 импульсного трансформатора 2 подается отрицательное запирающее напряжение; к выходу резистора 7, вход которого соединен с катодом модуляторной лампы, подключен анод диодной сборки 10, ее катод соединен с положительным выводом источника закрывающего СВЧ-прибор напряжения (U_закр) 9; источник закрывающего напряжения (U_закр) 9 подключен отрицательным выводом к управляющей сетке СВЧ-прибора через диодно-индуктивную сборку 11 и резистор 8, а положительным - к катоду СВЧ-прибора 12, катоду диодной сборки 10, отрицательному выводу источника открывающего напряжения 6 и отрицательному выводу источника коллекторного напряжения 14, положительный вывод которого заземлен и соединен с коллектором СВЧ-прибора 12.The pulse modulator contains a control pulse generator (GUI) 1, a pulse transformer 2 connected by secondary windings through resistors 3 and 4 to the control and screen grids of the modulator lamp 5, the cathode of which is connected through resistors 7 and 8 to the control grid of the microwave device 12, and the anode to the source of the opening voltage (U _open ) 6, while the control grid of the modulator lamp 5 from the bias source (U _bias ) 13 through the secondary winding 1-2 of the pulse transformer 2 is fed a negative blocking voltage; the anode of the diode assembly 10 is connected to the output of the resistor 7, the input of which is connected to the cathode of the modulator lamp, its cathode is connected to the positive terminal of the source of the voltage closing the microwave device (U _close ) 9; the closing voltage source (U _closed ) 9 is connected with a negative terminal to the control grid of the microwave device through the diode-inductive assembly 11 and the resistor 8, and positive - to the cathode of the microwave device 12, the cathode of the diode assembly 10, the negative terminal of the opening voltage source 6 and the negative the output of the collector voltage source 14, the positive output of which is grounded and connected to the collector of the microwave device 12.

Модулятор импульсов работает следующим образом. При подаче управляющих импульсов необходимой величины и скважности вырабатываемых ГУИ 1 на первичную обмотку 5, 6 импульсного трансформатора 2, импульсы его вторичных обмоток 1, 2 и 4, 3 открывают модуляторную лампу 5, на анод которой подается напряжение источника открывающего напряжения (U_откр) 6; вследствие этого положительное открывающее напряжение (U_откр) поступает на сетку СВЧ-прибора 12 через резисторы 7, 8, открывая его. При этом диодная сборка 10 замыкает цепь источника закрывающего напряжения (U_закр).The pulse modulator operates as follows. When applying control pulses of the required size and duty cycle generated by the GUI 1 to the primary winding 5, 6 of the pulse transformer 2, the pulses of its secondary windings 1, 2 and 4, 3 open the modulator lamp 5, to the anode of which the voltage of the source of the opening voltage (U _open ) 6 is applied ; as a result, a positive opening voltage (U _open ) is supplied to the grid of the microwave device 12 through resistors 7, 8, opening it. In this case, the diode assembly 10 closes the source circuit of the closing voltage (U _close ).

Модулятор импульсов работает надежно при длительностях импульсов в диапазоне от 0,2 до 20 мкс, что подтверждается экспериментальными исследованиями, проведенными в составе объекта.The pulse modulator works reliably with pulse durations in the range from 0.2 to 20 μs, which is confirmed by experimental studies conducted as part of the object.

ЛитератураLiterature

1. Высоковольтные импульсные модуляторы. Казанцев В.И., Сергеев В.Г., Платонов С.А. "Наука и Образование" 11 ноября 2011 г. МГТУ им Н.Э. Баумана, г. Москва.1. High voltage pulse modulators. Kazantsev V.I., Sergeev V.G., Platonov S.A. "Science and Education" November 11, 2011 MSTU named after N.E. Bauman, Moscow.

2. Импульсный модулятор. Ростовцев В.И., Тачков Н.И., Чуков П.Н., Полторацкий Б.Ф. Патент на изобретение №2034400 C1.2. Pulse modulator. Rostovtsev V.I., Tachkov N.I., Chukov P.N., Poltoratsky B.F. Patent for invention No. 2034400 C1.

3. Модулятор импульсов. Давыдов В.Г., Косников А.П., Султанов А.Н., Сулейманов И.Т., Солонин Н.И. Патент на полезную модель №127558.3. Pulse modulator. Davydov V.G., Kosnikov A.P., Sultanov A.N., Suleymanov I.T., Solonin N.I. Utility Model Patent No. 127558.

Claims

A pulse modulator comprising a grid-controlled microwave device, an anode voltage source of a microwave device, a modulator lamp, to the control and screen grid of which a control pulse generator is connected via a pulse transformer containing a primary winding, first and second secondary windings, a bias source of the modulator lamp, moreover, the anode of the modulator lamp is connected to the positive terminal of the anode voltage source, and the cathode through the first and second matching resistors to the control grid of the microwave device, diode failure Ku, characterized in that the diode anode assembly is connected to the cathode modulator lamp through the first resistor and to the grid of the microwave device via a second resistor, the cathode to the negative anode voltage source; a bias source connected by a positive terminal to the negative terminal of the anode voltage source of the modulator lamp, and negative through a diode-inductive assembly and a second terminating resistor to the control grid of the microwave device.