Одночастотный импульсный передатчик. работа (стр. 2 из 2)

Замечание: Проведенное моделирование показало, что значение коэффициента обратной связи при Кос > 1,1 влияет в первую очередь на время установления (на длительность фронта радиоимпульса). Величина Кос = 1,3 была признана оптимальной в процессе моделирования.

Будем искать численное решение методом Рунге-Кутта.

Начальные условия

Результаты численного моделирования критического режима - напряжение на анодном контуре во время переходного процесса, напряжение на сетке и ток анода в установившемся режиме - показаны на рис.4.

Рис.4. Напряжения и токи в схеме автогенератора.

Выходная мощность и кпд.

Амплитуда напряжения на контуре и тока анода составляет

Как видно из рис.4., угол отсечки равен 91°. То есть

Выходная мощность составляет

Вт

или 1172 кВт.

Потребляемая мощность составляет

Вт

или 1264 кВт.

Коэффициент использования анодного напряжения

КПД равен

Как видно, результаты численного моделирования хорошо согласуются с предварительными аналитическими расчетами.

Согласование генератора с нагрузкой

Анодный контур с помощью двух симметричных катушек связан с выходными фильтрами. Коэффициент трансформации (отношение числа витков анодной катушки к числу витков катушки связи) равен 2.

Коэффициент фильтрации определяется по формуле:

где А = 1,2 – эмпирический коэффициент, К_П = 11⁸ – подавление высших гармоник, КБВ = 1,9 – коэффициент бегущей волны. Получаем

Коэффициенты фильтрации для одиночного П-контура и двух П-контуров можно определить по приближенному соотношению

где Q – нагруженная добротность, n – номер гармоники. Задавшись Q = 5, получим для второй гармоники K1 = 41, K2 = 2125. Таким образом, нашим требованиям удовлетворяет система из двух контуров.

Эквивалентная схема двух связанных П-контуров показана на рис.5. Сопротивление R_H – сопротивление нагрузки, R_Э – это эквивалентное сопротивление нагрузки.

При расчете системы связанных контуров необходимо решить систему из пяти уравнений:

- Условий согласования нагрузок

;

- Условия критической связи

;

- Условий резонанса для двух контуров

(Полагаем, что добротности обоих контуров равны).

Решениями системы будут

Определим величины реактивных элементов.

Регулировка на максимум отдаваемой мощности осуществляется подстройкой катушек индуктивности.

Модулятор

Модулятор выполнен на импульсном водородном тиратроне ТГИ1-511/16 по типовой схеме с искусственной накопительной линией и особенностей не имеет.

Модулятор связан с генератором через повышающий импульсный трансформатор с коэффициентом трансформации 2. Волновое сопротивление накопительной линии при этом будет в 4 раза меньше сопротивлении R_MОД, то есть r = 27 Ом.

Для определения параметров элементов искусственной линии воспользуемся соотношениями для времени задержки t и волнового сопротивления Z:

Получаем

Здесь N – число ячеек линии. Число ячеек определяется как

Здесь tf – длительность фронта формируемого импульса. Полагая t/tf = 11, получаем:

Выберем N = 37.

Так как длительность формируемого импульса t = 2t, то для заданных значений t = 5 мкс, Z = 27 Ом и величины емкости и индуктивности линии составят

Гн

Ближайшие стандартные значения L = 11 мкГн, С = 1,115 мкФ.

Заряд линии в промежутках между импульсами осуществляется через дроссель и отсекающий диод. Индуктивность дросселя определяется из соотношения

Здесь F = 411 Гц – частота радиоимпульсов. Получаем

Гн

С целью уменьшения габаритов дросселя выбираем Ld = 1,1 Гн.

В качестве отсекающего диода используются последовательно соединенные диоды VD1//VD11 типа КД211А. Данные диоды не требуют шунтирующих резисторов для выравнивания обратного напряжения.

Модулятор связан с автогенератором через импульсный трансформатор, обеспечивающий гальваническую развязку.

Запуск тиратрона осуществляется от внешнего задающего генератора через стандартный импульсный трансформатор положительным остроконечным импульсом амплитудой 311..411 В.

Полная схема передатчика приведена на рис.6.

Рис.6. Принципиальная схема автогенератора и тиратронного модулятора.

Литература

1. Дробов С.А.. Радиопередающие устройства. – М.: Военное издательство военного министерства Союза ССР, 1951.

2. Гавриленко И.И. Радиопередающие устройства. Учебник для морех. училищ. - 4-е изд., перераб. и доп. - М., Транспорт, 1983, - 368 с.

3. Проектирование радиопередающих устройств. Под ред. В.В.Шахгильдяна. Учеб. пособие для вузов. М., "Связь", 1976. - 432 с.

4. Кауфман М., Сидман А. Практическое руководство по расчетам схем в электронике. Том 1. - М.: Энергоатомиздат, 1991.

5. Меерович Л.А., Зеличенко Л.Г. Импульсная техникаю – М.: Советское радио, 1954. – 755с.

Приложение

Моделирование работы автогенераторf в системt Maple

> restart; with(CurveFitting): Digits:=4:

> 220/177.;

> BAX:=[[0,22],[500,42],[1000,64],[1500,85],[2000,104],[2500,114],[3000,130],[3500,140],[4000,150],[4500,159]];

> ia1:=1.25*evalf(LeastSquares(BAX,ug,curve=a*ug^3+b*ug^2+c*ug+d));

> sols_u:=solve(ia1=0,ug); ug_zap:=sols_u[2];

> dia:=diff(ia1,ug);

> sols_i:=solve(dia=0,ug); ug_nas:=sols_i[2];

> i_nas:=subs(ug=ug_nas,ia1);

> ia:=piecewise(ug<ug_zap,0,ug>ug_zap and ug<ug_nas,ia1,ug>ug_nas,i_nas);

> plot(ia,ug=-500..10000,view=[-500..10000,0..250],labels=[`ug`,`Ia`]);

> Ca=3*Cag; La=1/'Ca'/4/Pi^2/f^2; Cm=Cac+Koc*Cg;

> ug:=-uag(t)*Koc+Eg;

> ips:=ia+i1(t)+Ca*diff(uag(t),t)+uag(t)/Rn+ug/Ri+Cg*diff(ug,t);

> ua:=uag(t)-Ea;

> eq1:=Lps*diff(ips,t)+ua=Ea;

> eq2:=subs(diff(i1(t),t)=uag(t)/La,eq1);

> Koc:=0.3; Eg:=-250; Ea:=12e3; Cg:=90e-12; Cag:=35e-12; Cac:=13e-12; f:=250e6; Ri:=28.; Rn:=54.; Lps:=50e-6; Cps:=1e-8; Ca:=3*Cag; La:=evalf(1/Ca/4/Pi^2/f^2); Cm:=Cac+Koc*Cg;

> inits:=uag(0)=0, D(uag)(0)=0;

> ds:=dsolve({eq2,inits},uag(t),type=numeric,method=rkf45,maxfun=1000000):

> plots[odeplot](ds,[t,uag(t)],0..1e-6,numpoints=10000,axes=BOXED,title=`Напряжение на анодном контуре в переходном процессе`,labels=["t","uag"]);

> plots[odeplot](ds,[t,uag(t)],0.6e-6..0.61e-6,numpoints=10000,axes=BOXED,title=`Напряжение на анодном контуре`,labels=["t","uag"]);

> plots[odeplot](ds,[t,ug],0.6e-6..0.61e-6,numpoints=10000,view=[0.602e-6..0.608e-6,-4e3..4e3],axes=BOXED,title=`Напряжение на сетке`,labels=["t","ug"]);.ia_gr:=subs(ug=-uag(t)*Koc+Eg,ia1);

> plots[odeplot](ds,[t,ia_gr],0.6e-6..0.61e-6,numpoints=10000,view=[0.602e-6..0.608e-6,0..180],axes=BOXED,title=`импульсы анодного тока`,labels=["t","ia"]);

> ds(6.035e-7):

> U1:=-uag(t): I1:=ia: I0:=0.318/0.5*I1:

> 'U1'=evalf(U1,4); 'I1'=evalf(I1,4); 'I0'=evalf(I0,4);

> P:=U1^2/2/Rn;

> zeta:=U1/Ea; 'zeta'=evalf(zeta,3);

> eta:=evalf(zeta*0.5/0.318/2,3);>