www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Модулятор радиолокатора

Модулятор радиолокатора генерирует высокое напряжение для передающей трубки в течение всего времени передающего импульса. Этот модулятор практически включает анодное напряжение передающей трубки только на время передающего импульса. Из-за этой функции переключения в англоязычной литературе его также называют радарным модулятором типа «keyed on/off» («включается/выключается»).

В большинстве случаев такой модулятор используется для управления мощными генераторами колебаний, такими как магнетроны. Однако мощные усилители, оснащенные амплитронами, также нуждаются в таком радарном модуляторе, поскольку они могут принимать высокое напряжение только на время импульса передачи.

Высоко-
вольтный-
источник-
питания
Зарядный диод
Зарядный дроссель
Линия задержки
C1
R1
Тиратрон
Импульсный трансформатор

Рисунок 1: Принципиальная схема модулятора радара

Высоко-
вольтный-
источник-
питания
Зарядный диод
Зарядный дроссель
Линия задержки
C1
R1
Тиратрон
Импульсный трансформатор

Рисунок 1: Принципиальная схема модулятора радара

Высоко-
вольтный-
источник-
питания
Зарядный диод
Зарядный дроссель
Линия задержки
C1
R1
Импульсный трансформатор

Рисунок 1: Принципиальная схема модулятора радара (интерактивный рисунок)

Зарядный диод Трансформатор для напряжения нагрева тиратрона Линия задержки Тиратрон

Рисунок 2: Блок модулятора радара П-18
(интерактивный рисунок)

Этот модулятор использует линию задержки для накопления энергии. Эта линия задержки заряжается на пути зарядки до удвоенного напряжения высоковольтного источника питания с помощью магнитного поля зарядного дросселя. Этот зарядный дроссель также ограничивает зарядный ток. Зарядный диод устанавливается для того, чтобы после зарядки цепи задержки она не разрядилась через внутреннее сопротивление блока питания.

Тиратрон работает как электронный переключатель и управляется импульсом в форме иглы. Комбинация R-C отделяет сетку тиратрона от предусилителя по напряжению постоянного тока. Импульсный трансформатор используется для регулировки сопротивления во время разряда.

Рисунок 2: Блок модулятора радара П-18

Высоко-
вольтный-
источник-
питания
Линия задержки
Магнитное поле

Рисунок 3: Эквивалентная схема зарядного тракта

Высоко-
вольтный-
источник-
питания
Линия задержки
Магнитное поле

Рисунок 3: Эквивалентная схема зарядного тракта

Путь зарядки

Предполагается, что в начальном состоянии цепь обесточена. На схеме тиратрон показан как разомкнутый выключатель.

После включения (оливково-зеленый скачок напряжения на схеме) ток проходит через зарядный диод, затем через зарядный дроссель и заряжает конденсаторы цепи задержки. Катушки цепи задержки теперь по-прежнему выполняют подчиненную функцию. Однако индуктивность зарядного дросселя противодействует пусковому току с большим индуктивным сопротивлением и создает сильное магнитное поле. Зарядка конденсаторов происходит по экспоненциальной функции (показана зеленым цветом). На это накладывается противодействие индукции зарядного дросселя.

Повышение напряжения под действием магнитного поля
(коммутируемое
напряжение)
Зарядная характеристика
конденсатора
(без зарядного дросселя)
Зарядная характеристика
без зарядного диода
UC

Bild 4: Diagramme Ladespannungen

 
Повышение напряжения под действием магнитного поля
(коммутируемое
напряжение)
Зарядная характеристика
конденсатора
(без зарядного дросселя)
Зарядная характеристика
без зарядного диода
UC

Bild 4: Diagramme Ladespannungen

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

С момента зарядки конденсаторов до напряжения, подаваемого источником питания, зарядный ток уменьшается и магнитное поле в зарядном индукторе разрушается. Таким образом, следующая за этим индукция создает дополнительное напряжение, которое продолжает заряжать конденсаторы до тех пор, пока магнитное поле полностью не разрушится. Теперь конденсаторы снова разрядились бы через источник питания (светло-голубая кривая), но зарядный диод блокирует это направление тока, и энергия, таким образом, остается сохраненной в конденсаторах.

Путь разряда
Линия задержки
C1
R1
Тиратрон
(зажигается)
Импульсный трансформатор

Рисунок 5: Эквивалентная электрическая схема пути разряда

Линия задержки
C1
R1
Тиратрон
(зажигается)
Импульсный трансформатор

Рисунок 5: Эквивалентная электрическая схема пути разряда

После зарядки линии задержки импульс зажигания может быть подан на тиратрон через комбинацию R-C. Тиратрон зажигается, и ток разряда проходит через импульсный трансформатор.

1-й конденсатор начинает разряжаться через зажженный тиратрон и импульсный трансформатор. Это следовало бы экспоненциальной функции, но теперь противоиндукция катушек действует по линии задержки: она перезаряжается другими конденсаторами с небольшой задержкой.

Разрядная
характеристика
конденсатора
Разрядная
характеристика
линии задержки
τ

Рисунок 6: Диаграммы разрядных токов

Разрядная
характеристика
конденсатора
Разрядная
характеристика
линии задержки
τ

Рисунок 6: Диаграммы разрядных токов

Поэтому через импульсный трансформатор протекает ток длительностью τ. На вторичной стороне импульс высокого напряжения может быть подан на передающую трубку, которая затем колеблется на передающей частоте ровно столько времени. Задний край кривой разряда возникает в результате кривой разряда одного конденсатора линии задержки. Зеленая кривая разряда соответствует конденсатору с суммой емкостей отдельных конденсаторов. На практике перерегулирование может происходить даже из-за индуктивности первичной обмотки импульсного трансформатора.

Энергия передается наиболее эффективно, когда внутреннее сопротивление цепи задержки равно внутреннему сопротивлению импульсного трансформатора. Таким образом, импульсный трансформатор получает только половину напряжения, другая часть падает через внутреннее сопротивление линии задержки.