Вопрос № 3. Особенности построения импульсных модуляторов

В многокаскадных радиопередающих устройствах РЛС как и в однокаскадных широко применяется амплитудно-импульсная модуляция колебаний. Зондирующие импульсы представляют собой последовательность радиоимпульсов одинаковой амплитуды, формы и длительности. В некоторых РЛС применяются последовательности парных, четверных и т.д. радиоимпульсов разной длительности либо несколько режимов работы, которые предусматривают одновременное изменение длительности и периода повторения последовательности одиночных радиоимпульсов.

Обычно форма в зондирующих импульсов близка к прямоугольной. Это обусловлено тем, что прямоугольная форма радиоимпульса является наиболее оптимальной с точки зрения энергетического режима работы импульсного передающего устройства. Форму радиоимпульсов, их длительность, период повторения определяет импульсный модулятор.

Модуляторы РЛС вырабатывают мощные видеоимпульсы высокого напряжения заданных длительностей и периодов повторения для питания анодных (катодных) цепей генераторных приборов. Длительность модулирующих видеоимпульсов различных РЛС составляет единицы – десятки микросекунд, период повторения несколько миллисекунд. Это позволяет накапливать энергию за время между посылками видеоимпульсов и отдавать её в нагрузку в течение длительности импульса.

Взаимодействие модулятора с элементами передающего устройства с автогенератором показано на рис.3.2.

Рис.3.2. Упрощенная структурная схема РПУ с автогенератором СВЧ

Высоковольтный выпрямитель (ВВВ) преобразует энергию переменного напряжения (как правило, трехфазного с частотой 400 Гц) источника питания в энергию постоянного выходного напряжения, которое подается в модулятор. Модулятор управляет работой мощного высокочастотного автогенератора. Мощный видеоимпульс подается в анод или катод (в зависимости от типа генераторного прибора) автогенератора на время, равное длительности зондирующего импульса (рис.3.3.).

Рис.3.3. Структура сигналов на входе элементов РПУ с мощным автогенератором

Принципиальной особенностью модулятора РЛС (в отличие от модуляторов других радиотехнических устройств) является осуществляемая им трансформация мощности. Модулятор передающего устройства импульсной РЛС накапливает энергию, поступающую от высоковольтного выпрямителя, в течение времени, примерно равного периоду повторения . При этом

(3.23)

где - энергия, накапливаемая модулятором;

- мощность высоковольтного выпрямителя.

Накопленная энергия отдается модулятором в нагрузку (в многокаскадных РПУ – в усилительный прибор, в однокаскадных РПУ – в автогенератор) в течение длительности импульса. Следовательно,

(3.24)

где - мощность выходных импульсов модулятора. Из формул (3.23) и (3.24) получаем . Поскольку , то . Это дает возможность при конструировании РЛС выбирать высоковольтный выпрямитель меньшей мощности и, следовательно, меньших габаритов и массы.

В передающих устройствах РЛС РТВ нашли применение три типа импульсных модуляторов:

с полным разрядом накопителя энергии;

с частичным разрядом накопителя энергии;

магнитные импульсные модуляторы.

По типу коммутирующего прибора, применяемого в модуляторах, в некоторой литература различают следующие типы импульсных модуляторов: электронно-ламповые импульсные модуляторы (с частичным разрядом накопителя энергии); импульсные модуляторы с ионным разрядником; тиристорные импульсные модуляторы (оба с полным разрядом накопителя); магнитные импульсные модуляторы.

Сравнение различных типов импульсных модуляторов производится по ряду их качественных показателей:

параметры формы модулирующих импульсов (длительность импульса, фронта и среза, равномерность или величина спада вершины и т.д.);

ток и напряжение в импульсе;

коэффициент полезного действия;

мощность управления модулятором;

время включения (подготовки к работе);

надежность, механическая прочность и время непрерывной работы;

удобство и простота настройки и эксплуатации;

стоимость производства и эксплуатации и т.д.

В мощных импульсных модуляторах важным качественным показателем является так же величина пульсаций их зарядного тока, который влияет на стабильность первичной сети питания и, следовательно, на режим работы РЛС.

Рассмотрим схемы основных типов импульсных модуляторов, применяемых в РЛС РТВ.