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Modulatore radar

Il modulatore radar genera un'alta tensione per il tubo di trasmissione per la durata dell'impulso di trasmissione. Questo modulatore radar praticamente accende solo la tensione anodica del tubo di trasmissione per la durata dell'impulso di trasmissione. A causa di questa funzione di commutazione, è talvolta chiamato un modulatore radar „keyed on/off“.

Nella maggior parte dei casi, un tale modulatore è usato per controllare generatori oscillanti di alta potenza come i magnetroni. Tuttavia, gli amplificatori ad alta potenza dotati di amplitroni richiedono anche un tale modulatore radar, poiché possono ricevere alta tensione solo per la durata dell'impulso di trasmissione.

Fonte
di alta
tensione
Diodo di carica
Bobina di carica
Rete di formazione di impulsi
C1
R1
Tiratron
Trasformatore di impulsi

Figura 1: Schema di un modulatore radar

Fonte
di alta
tensione
Diodo di carica
Bobina di carica
Rete di formazione di impulsi
C1
R1
Tiratron
Trasformatore di impulsi

Figura 1: Schema di un modulatore radar

Fonte
di alta
tensione
Diodo di carica
Bobina di carica
Rete di formazione di impulsi
C1
R1
Trasformatore di impulsi

Figura 1: Schema di un modulatore radar (immagine interattiva)

Diodo di carica Trasformatore di riscaldamento per il tiratron Rete di formazione degli impulsi Tiratron

Figura 2: blocco modulatore del radar P-18
(immagine interattiva)

Questo modulatore utilizza una rete di formazione di impulsi per immagazzinare energia. Questa rete di formazione di impulsi è caricata al doppio della tensione dell'alimentazione ad alta tensione sul percorso di carica con l'aiuto del campo magnetico della bobina di carica. Questa bobina di carica limita simultaneamente la corrente di carica. Un diodo di carica è inserito in modo che la catena di funzionamento non si scarichi attraverso la resistenza interna dell'alimentatore una volta che è stata caricata.

Il thyratron funziona come un interruttore elettronico ed è controllato da un impulso a forma di ago. La combinazione R-C separa la griglia del thyratron dal preamplificatore in termini di tensione continua. Il trasformatore di impulsi è utilizzato per la regolazione della resistenza durante la scarica.

Figura 2: blocco modulatore del radar

Fonte
di alta
tensione
Rete di formazione di impulsi
Campo magnetico

Figura 3: Diagramma del circuito equivalente percorso di carica

Fonte
di alta
tensione
Rete di formazione di impulsi
Campo magnetico

Figura 3: Diagramma del circuito equivalente percorso di carica

Il percorso della corrente di carica

Come stato iniziale, si assume che il circuito sia diseccitato. Nel diagramma, il tiratron è mostrato come un interruttore aperto.

Dopo l'accensione (il salto di tensione verde oliva nel diagramma), la corrente scorre attraverso il diodo di carica, poi attraverso l'induttanza di carica e carica i condensatori della catena di ritardo. Le bobine della catena di ritardo ora hanno ancora una funzione subordinata. L'induttanza della bobina di carica, tuttavia, si oppone alla corrente di spunto con una grande resistenza induttiva e costruisce un forte campo magnetico. La carica dei condensatori segue una funzione esponenziale (indicata in verde). A questo si sovrappone la controinduzione della bobina di carica.

Aumento di tensione dovuto al campo magnetico
(tensione
commutata)
Curva di carica di
un condensatore
(senza bobina di carica)
Curva di carica
senza diodo
di carica
UC

Figura 4: Diagrammi delle tensioni di carica

 
Aumento di tensione dovuto al campo magnetico
(tensione
commutata)
Curva di carica di
un condensatore
(senza bobina di carica)
Curva di carica
senza diodo
di carica
UC

Figura 4: Diagrammi delle tensioni di carica

 UC = U0 · (1 - cosωr · t)
ωr2= 1 (1)
LDr · ΣC

Dal momento in cui i condensatori si sono caricati fino alla tensione fornita dall'alimentazione, la corrente di carica diminuisce e il campo magnetico nell'induttore di carica collassa. Così, l'induzione che ora segue genera una tensione supplementare che continua a caricare i condensatori fino a quando il campo magnetico è completamente collassato. Ora i condensatori si scaricherebbero di nuovo attraverso l'alimentazione (curva azzurra), ma il diodo di carica blocca questa direzione di corrente e l'energia rimane così immagazzinata nei condensatori.

Il percorso della corrente di scarico
Rete di formazione di impulsi
C1
R1
Tiratron
(acceso)
Trasformatore di impulsi

Figura 5: Diagramma del circuito equivalente percorso di scarico

Rete di formazione di impulsi
C1
R1
Tiratron
(acceso)
Trasformatore di impulsi

Figura 5: Diagramma del circuito equivalente percorso di scarico

Dopo che la rete di formazione degli impulsi è stata caricata, un impulso di accensione può essere alimentato al thyratron attraverso la combinazione R-C. Il thyratron si accende e la corrente di scarica scorre attraverso il trasformatore di impulsi.

Il 1° condensatore inizia a scaricarsi attraverso il tirrone acceso e il trasformatore d'impulso. Questo seguirebbe una funzione esponenziale, ma ora la controinduzione delle bobine nella rete di formazione degli impulsi ha effetto: viene ricaricato dagli altri condensatori con un leggero ritardo.

Curva di scarica
di un condensatore
Curva di scarico
di una rete per la
formazione di impulsi
τ

Figura 6: Diagrammi delle correnti di scarica

Curva di scarica
di un condensatore
Curva di scarico
di una rete per la
formazione di impulsi
τ

Figura 6: Diagrammi delle correnti di scarica

Una corrente scorre quindi attraverso il trasformatore d'impulsi per la durata τ. Sul lato secondario, un impulso ad alta tensione può essere intercettato per il tubo di trasmissione, che poi oscilla alla frequenza di trasmissione esattamente per questo tempo. Il bordo d'uscita della curva di scarica risulta dalla curva di scarica di un singolo condensatore della rete di formazione degli impulsi. La curva di scarica verde corrisponde a un condensatore con la somma della capacità dei singoli condensatori. In pratica, l'overshoot può anche verificarsi a causa dell'induttanza dell'avvolgimento primario del trasformatore d'impulsi.

L'energia è trasferita più efficacemente quando la resistenza interna della catena di ritardo è uguale alla resistenza interna del trasformatore d'impulso. Così, il trasformatore d'impulsi riceve solo metà della tensione, l'altra parte cade attraverso la resistenza interna della rete di formazione degli impulsi.