Radarmodulator
De radarmodulator genereert een hoog voltage voor de zendbuis voor de duur van de zendimpuls. Deze radarmodulator schakelt praktisch alleen de anodespanning voor de zendbuis in voor de duur van de zendimpuls. Vanwege deze schakelfunctie wordt hij ook wel een „keyed on/off“ radarmodulator genoemd.
In de meeste gevallen wordt een dergelijke modulator gebruikt om oscillerende generatoren met een hoog vermogen, zoals magnetrons, aan te sturen. Met amplitrons met een hoog vermogen uitgeruste versterkers hebben echter ook een dergelijke radarmodulator nodig, aangezien zij slechts hoogspanning mogen ontvangen voor de duur van de zendimpuls.
spannings-
bron
Figuur 1: Schematisch diagram van een radarmodulator
spannings-
bron
Figuur 1: Schematisch diagram van een radarmodulator
spannings-
bron
Figuur 1: Schematisch diagram van een radarmodulator (interactief beeld)
Deze modulator gebruikt een pulsvormingsnetwerk om energie op te slaan. Dit pulsvormingsnetwerk wordt geladen aan tweemaal het voltage van de hoogspanningsvoeding op de het laden weg gebruikend het magnetische veld van de het laden vernauwing. Deze laadsmoorspoel beperkt ook de laadstroom. Er is een laaddiode ingebouwd zodat de vertragingsketen na het laden niet wordt ontladen via de interne weerstand van de voedingseenheid.
De thyratron werkt als een elektronische schakelaar en wordt aangestuurd door een naaldvormige puls. De R-C combinatie scheidt het thyratron rooster van de voorversterker in termen van gelijkspanning. De pulstransformator wordt gebruikt voor weerstandsaanpassing tijdens ontlading.
Figuur 2: Modulatorblok van de radar P-18
spannings-
bron
Figuur 3: Gelijkwaardig schakelschema laadpad
spannings-
bron
Figuur 3: Gelijkwaardig schakelschema laadpad
Het laadingsroute
Er wordt van uitgegaan dat de stroomkring spanningsloos is als begintoestand. In het diagram wordt de thyratron weergegeven als een open schakelaar.
Na het inschakelen (de olijfgroene spanningssprong in het diagram), vloeit de stroom door de oplaaddiode, dan door de oplaadsmoorspoel en laadt de condensatoren van de vertragingsketen op. De spoelen van de vertragingsketen hebben nu nog een ondergeschikte functie. De inductantie van de smoorspoel verzet zich echter tegen de inschakelstroom met een grote inductieve weerstand en bouwt een sterk magnetisch veld op. Het opladen van de condensatoren volgt een exponentiële functie (weergegeven in groen). De tegeninductie van de smoorspoel wordt hierop gesuperponeerd.
van het magnetisch veld
spanning)
(zonder smoorspoel)
zonder laaddiode
Figuur 4: Schema's van laadspanningen
van het magnetisch veld
spanning)
(zonder smoorspoel)
zonder laaddiode
Figuur 4: Schema's van laadspanningen
| UC = U0 · (1 - cosωr · t) | ||
| ωr2= | 1 | (1) |
| LDr · ΣC | ||
Vanaf het moment dat de condensatoren zijn opgeladen tot de spanning die door de voeding wordt geleverd, neemt de laadstroom af en stort het magnetisch veld in de laadspoel in. De inductie die nu volgt, genereert dus een extra spanning die de condensatoren blijft opladen totdat het magnetisch veld volledig is ingestort. Nu zouden de condensatoren zich via de voeding weer ontladen (lichtblauwe curve), maar de laaddiode blokkeert deze stroomrichting en de energie blijft dus opgeslagen in de condensatoren.
De ontladingsroute
(ontstoken)
Figuur 5: Gelijkwaardig schakelschema ontladingsroute
(ontstoken)
Figuur 5: Gelijkwaardig schakelschema ontladingsroute
Nadat het pulsvormingsnetwerk is opgeladen, kan via de R-C-combinatie een ontstekingspuls aan de thyratron worden toegevoerd. De thyratron ontsteekt en de ontlaadstroom loopt via de impulstransformator.
De 1e condensator begint te ontladen via de ontstoken thyratron en de impulstransformator. Deze zou een exponentiële functie volgen, maar nu treedt de tegeninductie van de spoelen in het pulsvormingsnetwerk in werking: hij wordt met een kleine vertraging na geladen door de andere condensatoren.
een condensator
pulsvormingsnetwerk
Figuur 6: Diagrammen van de ontlaadstromen
een condensator
pulsvormingsnetwerk
Figuur 6: Diagrammen van de ontlaadstromen
Er vloeit dus een stroom door de impulstransformator voor de duur τ. Aan de secundaire zijde kan een hoogspanningspuls worden afgetapt voor de zendbuis, die dan gedurende precies deze tijd op de zendfrequentie oscilleert. De achterrand van de ontlaadcurve resulteert uit de ontlaadcurve van een enkele condensator van het pulsvormende netwerk. De groene ontlaadcurve komt overeen met een condensator met de som van de capaciteit van de afzonderlijke condensatoren. In de praktijk kan zelfs overshoot optreden als gevolg van de inductie van de primaire wikkeling van de impulstransformator.
De energie wordt het meest effectief overgedragen wanneer de inwendige weerstand van de vertragingsketen gelijk is aan de inwendige weerstand van de impulstransformator. De pulstransformator ontvangt dus slechts de helft van de spanning, het andere deel valt over de inwendige weerstand van het pulsvormingsnetwerk.