Ганзенко В.А.

НТУУ «Киевский политехнический институт», Украина

Способ управления лампой бегущей волны

Управление лампой бегущей волны (ЛБВ) происходит с помощью импульсного модулятора, который обеспечивает формирование импульсов с необходимыми параметрами на управляющем электроде лампы относительно катода. В сущности модулятор являет собой импульсный усилитель, который работает на емкостно – активную нагрузку. Но проблема в том, что ЛБВ, как правило, коллектор (анод) заземлен, а катод находится под отрицательным потенциалом, который может достичь нескольких десятков киловольт (рис.1).

Рис.1

Этот вопрос возник при разработке модулятора для ЛБВ с напряжением на катоде и со следующими параметрами импульсов на управляющем электроде:

Длительность управляющих импульсов

Скважность управляющих импульсов

Амплитуда импульсов на управляющем электроде ЛБВ

Длительность переднего фронта импульсов

Длительность заднего фронта спада импульсов

Неравномерность амплитуды импульса

Импульсный ток модуляторной лампы

Можно сделать вывод, что высокие требования к переднему и заднему фронтам делают невозможным использование пары светодиод - фототранзистор с изоляцией между ними на 42 кВ, потому что при длительности фронтов импульса не должны превышать 200мс.

Использование импульсного трансформатора с изоляцией между первичной и вторичной обмотками на 42кВ, но невозможно обеспечить требования к неравномерности амплитуды. При этом генератор управляющих импульсов находятся под нулевым потенциалом отдельно от модулятора, и в этом случае невозможно непосредственно подавать управляющие импульсы на его вход. Для решения этой проблемы было решено формировать управляющие импульсы на входе модулятора устройством, которое находится под высоким потенциалом.

Для этого лучше всего подходит блокинг-генератор, который работает в режиме ожидания и управляется импульсами от генератора, который находится под потенциалом "земли". Импульс управления необходимой длительности из генератора подается на дифференциальное звено с постоянной времени , на входе которой будут сформированы два разнополярных импульса от переднего и заднего фронтов, которые легко можна передать через импульсный трансформатор с развязкой на 42 кВ (Рис.2).

Рис.2

Блокинг-генератор работает в режиме ожидания, запускается импульсом позитивной полярности и срывается его работа импульсом негативной полярности. А так как для запуска и срыва нужно подавать импульс в разные точки схемы блокинг-генератора, то для этого необходимо две вторичных обмотки импульсного трансформатора. Таким образом удалось на входе модулятора получить импульсы с необходимой крутизной переднего и спадом заднего фронтов под потенциалом – 42 кВ.

Вид

Рис.3

На Рис.4 графически показан процесс формирования входных импульсов модулятора.

- управляющий импульс из генератора

- форма импульсов на управляемой обмотке импульсного трансформатора.

- на первой вторичной обмотке импульсного трансформатора.

- на второй вторичной обмотке импульсного трансформатора.

- импульс блокинг-генератора после запуска без срыва.

- импульс блокинг-генератора после срыва.

Рис.4

Импульсный трансформатор с розвязкой на 42кВ выполнен на феритовом сердечнике (рис.3). Первичная обмотка имеет 40 витков и намотана проводом с поперечным сечением 0.5мм в один шар на цылендррическом каркасе с выводами через боковые стенки, и размещена непосредственно на феритовом сердечнике. Вторичные обмотки имеют тоже по 40 витков и намотаные тем же проводом на цылендрическом каркасе, сделаном из фторопласта с толщиной стенок не менее 4 мм, который одевается на каркас первичной обмотки. Выводы вторичных обмоток нужным способом изилоруются и розмещаются на максимальном растоянии от сердечника.

И так, способ подачи импульсов управления на вход модулятора лампы бегущей волны, которая находится под высоким потенциалом, значительно упрощается, если передается не сам импульс, а короткие импульсы, после дифференциального звена в момент начала и окончания управляющего импульса через импульсный трансформатор, который имеет необхадну изоляцию между первичной и вторичной обмотками. Эти импульсы подаются из вторичной обмотки на вход блокинг-генератора, который находится под потенциалом модулятора и работает в режиме ожидания и срыва генерации.

Литература

1. А.Б. Иванов, Л.М. Сосновкин. Импульсные передатчики СВЧ. – М.: Советское радио, 1956.

2. Л.Н. Бочаров, С.К. Жебряков, Н.Ф. Колесников. Расчет электронных устройств на транзисторах. – М.: Энегия, 1978.