МОБИЛЬНЫЙ ИСТОЧНИК НА БАЗЕ МАГНИТОКУМУЛЯТИВНОГО ГЕНЕРАТОРА

July 25, 2012 by admin Комментировать »

Б. В. Загвоздкин, В. В. Синьков, В. В. Сошенко Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины 12,            ул. Ак. Проскуры, Харьков, 61085, Украина Тел.: (+38 0572) 448395; e-mail: vas@nord.vostok.net В. Е. Новиков Научно Технический Центр «ЭФО» НАН Украины (Харьков, Украина)

Аннотация Представлен источник на базе магнитокумулятивного генератора (МКГ). Принципиальным отличием предлагаемой конструкции МКГ является секционирование рабочей обмотки с включением между секциями конденсаторов. Такая конструкция, обеспечив согласование антенны с параметрами прибора, позволила улучшить его частотные и энергетические характеристики.

I.  Введение

При построении мощных источников электромагнитного излучения на базе МКГ [1] роль последнего обычно заключается в обеспечении питанием генератора. Использование МКГ обычно ограничивается быстрой зарядкой формирующих линий и получением больших токов [4]. Создание источника на основе МКГ обычно связывают с применением магнитокумулятивного генератора частоты (МКГЧ) [2]. Конструкция этого прибора по существу является магнитокумулятивным генератором, нагрузкой которого является конденсатор емкостью 1000 пФ, включенный последовательно с обмоткой генератора. Утверждалось, что этот источник излучает сверхширокополосный сигнал с полосой более 25 ГГц. Испытания такого источника не подтвердили заявляемых параметров [3] и поэтому проблема создания источника на базе МКГ остаётся актуальной.

Ниже рассмотрена конструкция МКГ, позволившая создать мобильный источник, генерирующий сверхширокополосный сигнал радиочастотного диапазона.

II.   Основная часть

Магнитокумулятивный генератор является токовым прибором (прибором с малым внутренним сопротивлением), поэтому электрические характеристики МКГ (развиваемый ток и длительность процесса) определяются нагрузкой и внутренним сопротивлением обмотки. При создании радиочастотного МКГ генератора используют возбуждение резонансной системы, в состав которой входит уменьшающаяся во времени индуктивность. На этом принципе были построены известные генераторы на базе МКГ [2, 5]. Первый из них МКГЧ, который представляет собой последовательный контур с уменьшающейся индуктивностью. Во втором генераторе нагрузкой является набор последовательно включенных параллельных контуров.

Для проверки соответствия результатов тестирования ВМГЧ приведенным в [2] данным выполнено моделирование его работы. Изменение напряжения на конденсаторе МКГЧ во времени, при моделировании в программе Micro-Cap V, приведено на рис.1.

Общая индуктивность обмотки определяется индуктивностью секций. При рассмотрении принципа

Амплитуда напряжения достигает значений более 50 кВ. Спектр сигнала такого прибора составляет 18 Мгц без подключения нагрузки. При работе с нагрузкой 10 кОм ширина спектра уменьшается до 13 Мгц. Высокие значения развиваемых в последовательном контуре напряжений резко снижают надежность работы такого прибора. Возможность согласования такого генератора с антенной для получения значительной мощности весьма проблематична. Представленная в [2] фотография подтверждает справедливость результатов моделирования.

Рис. 1. Напряжение на конденсаторе Fig. 1. Capacitor voltage

МКГЧ с нагрузкой в виде параллельных контуров [5] имеет на резонансных частотах большое активное сопротивление, что уменьшает ток генератора. Необходимость подбора связи между контурами к тому же резко снижает возможность практической реализации такого прибора.

Предлагаемая конструкция генератора создавалась с учетом вышеизложенных недостатков. В отличие от других МКГ, она позволяет обеспечить согласование с антенной и ограничить максимальную амплитуду напряжения на элементах генератора, что позволяет избежать пробоя в цепях генератора. Увеличение времени работы МКГ обеспечивает большую энергию сигнала. Конструкция обеспечивает генерирование сверхширокополосного сигнала радиочастотного диапазона.

В состав источника электромагнитного сигнала входит источник питания, генератор, согласующее устройство и антенна. Принципиальная схема этого генератора приведена на рис. 2. В этой конструкции рабочая обмотка МКГ секционирована (L1 нL4). Между секциями включены конденсаторы С1 нСЗ. Для подключения антенны (R5) использована индуктивная связь (L4, L5).

Рис. 2. Схема МКГ Fig. 2. MCG circuit

работы генератора можно выделить четыре временных интервала ti н-14, в каждом из которых происходит уменьшение соответствующей индуктивности (L1 нL4) от начального значения до 0. Изменение индуктивности L1(t) на временном интервале ti определяется как:

где ti max момент времени, при котором L1(t) обращается в 0, т характерное время, и

Lg(t) = Lg0Exp(–) + L4 Rg(t) = Rg0Exp{~) + R4                 (2)

Изменение индуктивности L3(t) и интервалы времени t1 +t4 представлены на рис.З.

На рис. 4 показан ток в антенне источника за время работы генератора. Как видно, длительность высокочастотных колебаний в нашем генераторе занимает фактически весь интервал работы МКГ. Это позволяет существенно повысить энергию излучения и КПД источника. Спектр тока в антенне показан на рис. 5.

Основное внимание при проведении испытаний уделялось измерениям формы сигналов на элементах МКГ и нагрузке. Наивысшая частота сигнала в испытанных конструкциях МКГ превышала 70 Мгц. Напряжение на антенне составило 30 кВ. Результаты экспериментов подтвердили правильность выбранных решений.

III.   Заключение

Представленный в настоящей работе источник обладает характеристиками, которые позволяют получить сверхширокополосный сигнал радиочастотного диапазона.

IV.  Литература

1      Сахаров А. Д., Людаев Р. 3., Смирнов Е. И. и др. Магнитная кумуляция. ДАН СССР, 1965, т.165, №1, с. 6568.

2      Прищепенко А. Б., Щелкачев М. В. Диссипативные и диффузионные потери в спиральном взрывомагнитном генераторе. Электричество. 1993. №8 (31).

3      L. L.AItgilbers, Ivanov V. С., Soshenko V. A. Blowupmagnetic generators parameters investigations. Book of Abstracts EUROEM’98. p. 129. TEL AVIV, ISRAEL, JUNE 14-19,1998.

4      Людаев P. 3., Смирнов E. И. и др. Магнитная кумуляция. ДАН СССР, 1965, т. 165, №1, с. 65-68.

5      Пащенко А. В., Пащенко И. А., Ткач Ю. В. Магнитокумулятивный беспучковый параметрический генератор. 8-я международная конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», Сентябрь 1998 г. Материалы конференции, с. 247.

MOBILE SOURCE ON THE BASE OF MAGNETIC CUMULATIVE GENERATOR

В. V. Zagvozdkin, V. V. Sin’kov, V. V. Soshenko The A. Usikov Institute of Radio Physics and Electronics of the National Academy of Sciences of Ukraine 12, Proskura Str., Kharkov, 61085, Ukraine Tel: (+38 0572) 448395; e-mail: vas@nord.vostok.net

V. E. Novikov Electrophysical Center NAS Ukraine, Kharkov

Abstract The principal distinction ofthe source presented in this paper, is coil partitioning with capacitors included between winding sections. Those make it possible to match generator and antenna and to improve frequency and energy capabilities.

I.  Introduction

Magnetic Cumulative Frequency Generator (MCFG) is Magnetic Cumulative Generator (MCG) based. MCGF is a MCG with capacitor of 1000 Pf capacitance that is connected in series with generator work coil. There are statements that such a generator emits super wideband signal within more than 25GHz band. But MCGF tests did not verify those characteristics.

II.  Main part

The presented generator design allows antenna matching and voltage peak amplitude limiting. The generator work time increasing provides higher energy level ofthe signal. The generator provides generation of super wideband signal in radio frequency band. The generator circuit is shown in Fig.2. MCG coil inductance alteration is shown in Fig.3. The equations describing the generator operation are presented. Source antenna current is shown in Fig.4. Spectrum of the source antenna current is shown in Fig.5. The highest signal frequency was more than 70 MHz while testing, and antenna voltage 30 KV.

III.  Conclusion

The presented source has parameters that make it possible to obtain super wideband signal in radio frequency band.


Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты