Генератор радиочастотных колебаний с магнитным сжатием импульсов

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соеетскик

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 03.08.72 (21) 1818101/26-21 (23) Приоритет — (32) 12.08.71 (31) 1.71174 (33) США

Опубликовано 15.02.76. Бюллетень № 6

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

Дата опубликования описания 12.07.76 (72) Автор

Иностранец

Пауль Р. Иоганнессен (СЩА) Иностранная фирма

«Мегапульс Инкорпорейтед» (США) изобретения (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР РАДИОЧАСТОТНЪ|Х КОЛЕБАНИЙ

С МАГНИТНЪ|М СЖАТИЕМ ИМПУЛЪСОВ

Изобретение относится к импульсной технике.

Известен генератор радиочастотных колебаний с магнитным сжатием импульсов, содержащий и магнитных цепей сжатия импульса, подсоединенных через выходные трансформаторы к общей нагрузке, причем каждая магнитная цепь сжатия импульса содержит первую резонансную зарядную цепь — последовательно соединенные дроссель, коммутирующий элемент, например кремниевый управляемый вентиль и конденсатор, к которому подключена вторая резонансная зарядная цепь— последовательно соединенные коммутирующий элемент, например кремниевый управляемый вентиль, дроссель и конденсатор, к которому подключены последовательно соединенные насыщающийся реактор, диод и первичная обмотка выходного трансформатора и устройство управления.

С целью увеличения амплитуды импульсов в предлагаемом генераторе к конденсаторам первой и второй резонансных зарядных цепей через резисторы подключены отрицательные полюсы дополнительных источников питания.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 диаграмма, поясняющая его работу.

Генератор радиочастотных колебаний содержит и магнитных цепей сжатия импульса, каждая из которых состоит из первой и второй резонансных зарядных цепей, содержащих дроссели 1i, 12, коммутирующие элементы, например кремниевые управляемые вентили

20 22 и конденсаторы 31, Зе, которые через резисторы 4ь 4е подключены к отрицательным полюсам дополнительных источников пи10 тания.

К конденсатору 3е подключены последовательно соединенные насыщающийся реактор 5, диод 6 и первичная обмотка выходного трансформатора 7, вторичная обмотка которого под15 ключена к общей нагрузке 8.

Генератор радиочастотных колебаний работает следующим образом.

Первоначально конденсаторы 30 3> заряжаются до отрицательного напряжения U> и U>

20 через соответствующие резисторы 4ь 4з, причем U превышает по величине U . В момент времени 4 (фиг. 2) на вентиль 21 поступает пусковой сигнал, а конденсатор 3> заряжается до напряжения, немного меньшего, чем

25 2E+U< («состояние 1»). Отклонения от этой величины, которая представляет случай заряда без потерь, возникают в результате потерь в дросселе 1ь вентиле 2, и конденсаторе 31 во

503566

60 время протекания процесса заряда. Время заряда конденсатора 3> отмечено ть Кривая заданного тока I> является половиной синусоидальной волны, а напряжение Ез= на конден. саторе 3 имеет вид отрицательной косинусоиды, сдвинутой приблизительно на Š— 2U1.

Временной интервал равен половине периода резонансной угловой частоты. Процесс заряда проиллюстрирован знаками «+» и « — » вблизи конденсаторов Зь 32 (фиг, 1), находящимися под значком, отмечающим «состояние 1». Этот период заряда заканчивается в момент времени Еь и цепь остается в этом =остоянии в продолжении промежутка времени, отмеченном как «состояние 2».

В течение этого промежутка времени вентиль 2 имеет обратное смещение, и этот временной интервал Т достаточен для возвращения вентиля в исходное состояние. Интервал восстановления заканчивается в момент времени Е2, когда вентиль 2> увеличивает проводимость или включается с помощью пускового сигнала. Заряд конденсатора 3, изменяется или передается на конденсатор 3> и наоборот.

Такой взаимный обмен зарядом является постоянным, если конденсаторы имеют одинаковую емкость и во время передачи заряда отсутствуют потери (1 — кривая зарядного тока). Временной интервал т2 взаимного перезаряда и его величина определяются оптимизацией импульсной характеристики вентиля 2> и минимизацией магнитного сжатия импульса.

Как показано, т несколько меньше, чем ть хотя это и не всегда необходимо.

Во время, предшествующее временному интервалу т, насыщающийся реактор 5, который обычно имеет магнитный тороидальный сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса, намагничивается до отрицательного насыщения подмагничивающим током 1, приложенным к верхней обмотке реактора 5. В течение временного интервала т2 напряжение на конденсаторе 32 меняет знак и становится положительным в момент времени t ã. В течение промежутка времени от Е 2 до Ез напряжение на конденсаторе 3 положительно, и величина, равная заштрихованной площади (фиг. 2) между кривой напряжения и временной осью, переводит насыщающийся реактор 5 из отрицательного в положительное IBcblIIIåíèå. В момент времени ta насыщающийся реактор 5 насыщается, и его индуктивное сопротивление становится весьма малым.

Таким образом, конденсатор 3> разряжается в нагрузку в течение сравнительно малого промежутка времени, обозначенного т («состояние 3»). Результирующая сжатия импульса соответствует отношению т /тз.

Выходной каскад сконструирован таким образом, что резонансная цепь, образованная конденсатором 3, индуктивным сопротивлени5

35 ем насыщенного реактора 5 и нагрузкой, является цепью с неполным затуханием колебаний. Вследствие этого напряжение на конденсаторе 3 меняет полярность, и когда в момент времени т4 ток 1З нагрузки становится равным нулю, диод 6 запирается, а его полное сопротивление сильно возрастает. Благодаря этому достигается изоляция между импульсными цепями. Обратное напряжение «lq>» намного меньше, чем «1 = », в результате чего обратное смещение на вентиле 22 достаточно для восстановления («состояние 4»).

В момент, когда вентиль 2 по истечении временного интервала т возвращается в исходное состояние, импульсная цепь снова готова к началу генерации выходного импульса.

Таким образом, период Т работы импульсной цепи равен сумме временных интервалов ть Ть т, тз и Т2. Число импульсных цепей а, необходимое для генерации непрерывного излучения путем последовательного разряда накопленной энергии, равно отношению Т и тз.

Если импульсные цепи работают на нагрузку 8, имеющую высокую добротность Q, а амплитуда пульсации выходной волны удовлетворительна, то нет необходимости для импульсных цепей генерировать каждую полуволну.

Таким образом, число импульсных цепей может быть сокращено. Данные импульсные цепи могут также быть использованы для генерации радиочастотных импульсов заранее заданной формы, в каждом случае число импульсных цепей определяется длительностью и формой радиочастотного импульса.

Формула изобретения

Генератор радиочастотных колебаний с магнитным сжатием импульсов, содержащий и-магнитных цепей сжатия импульса, подсоединенных через выходные трансформаторы к общей нагрузке, причем каждая магнитная цепь сжатия импульса содержит первую резонансную зарядную цепь — — послсдоватсльно соединенные дроссель, коммутирующий элемент, например кремниевый управляемый вентиль и конденсатор, к которому подключена вторая резонансная зарядная цепь — последовательно соединенные коммутирующий элемент, например кремниевый управляемый вентиль, дроссель и конденсатор, к которому подключены последовательно соединенные насыщающийся реактор, диод и первичная обмотка выходного трансформатора и устройство управления, отличающийся тем, что, с целью увеличения амплитуды импульсов, к конденсаторам первой и второй резонансных зарядных цепей через резисторы подключены отрицательные полюсы дополнительных источников питания.

l

J

В Фиг.1 фиг. 3

Составитель Н. Герасимова

Текред Т. Курилко

Редактор Т. Янова

Корректор О. Тюрина

Изд, № 1168 Тираж 1029

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1504/6

Подписное

If,(3 ,11 fe ,.1 б о11

+ ., J а, .. х

+-Т вЂ” !., - )

1 i ,!

Г

О! g Со О О

7 . jg; т ц ) " l о О !

I о о о

1 !