Содержание к диссертации
Стр.
Введение 6
1 Краткая характеристика проблемы разработки и
исследования ключевых генераторов модулированных
колебаний (КГМК) 20
1.1 Анализ силовых схем КГМК, классификация их
по наиболее существенным признакам 21
1.2 Выбор оптимальных схемных решений КГМК
по критериям эффективности 41
Выводы 51
2 Теоретические основы исследования ключевых
генераторов модулированных колебаний 52
2.1 Исследование электромагнитных процессов в
регуляторе-модуляторе 52
2.2 Получение математической модели силовой части
регулятора-модулятора в форме передаточной
функции 68
2.3 Разработка инженерной методики проектирования
оптимального регулятора-модулятора 86
2.4 Анализ несимметричных режимов работы генератора
при синхронной модуляции выходного напряжения 95
Выводы 112
3 Экспериментальные исследования. Улучшение
характеристик ключевых генераторов модулированных колебаний .... 114 3.1 Принцип построения и математическое описание
системы управления регулятора-модулятора 114
3.2 Оценка устойчивости и статическая точность
регулятора с магнитно-связанными дросселями 126
3.3 Экспериментальные исследования характеристик
модификаций регулятора-модулятора 150
3.4 Особенности ключевых элементов генератора
по схеме с общим (заземленным) стоком 156
Выводы 162
4 Анализ результатов экспериментальных исследований КГМК. Практическая реализация принципов построения передатчиков
(Прд)ТГЮна основеКГМК 164
4.1 Особенности построения усилительного модуля и
формирование на базе УМ статических характеристик КГМК 164
4.2 Передающее устройство трехпрограммного проводного
вещания для двухзвенных сетей ПВ 170
4.3 Передающее устройство трехпрограммного проводного
вещания для трехзвенных сетей ПВ 176
Выводы 182
Основные выводы 183
Список литературы 186
Приложения 199
Список сокращений, принятых в работе
ПК - предварительный каскад
ПМФ - передаточная матричная функция
ПН - преобразователь напряжения
ПРД - передатчик
ПСШИМ - прямая синхронизированная широтно-импульсная модуляция
ПТ - параметрический трансформатор
ПТПВ - передатчик трехпрограммного проводного вещания
ПМФ - передаточная матричная функция
ПФ - передаточная функция
РИ - распределитель импульсов
РМ - регулятор-модулятор
РНП - режим непрерывной проводимости
РПП - режим прерывистой проводимости
РФ - распределительная фидерная линия
РЭА - радиоэлектронная аппаратура
САР - система автоматического регулирования
СВ - средневолновый диапазон
СК - схема контроля
ТП - транзистор полевой
ТПВ - трехпрограммное проводное вещание
УМ - усилительный модуль
УН - согласующий усилитель
УО - усилитель ошибки
УПП - устройство подключения передатчиков
УПТВТ - устройство передающее трехпрограммного вещания транзисторное
УУП-2 - аппаратура дистанционного управления усилительными подстанциями
ФЧХ - фазо-частотная характеристика
ФВЧ - фильтр высокой частоты
ФИ - формирователь импульсов
ФНЧ - фильтр низкой частоты '
ФП - фильтр предыскажений
ШИМ - широтно-импульсная модуляция
ШИР - широтно-импульсное регулирование
ЭДС - электродвижущая сила
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время, в связи с участившимися случаями активного противодействия передаче информации по эфиру, а также с увеличением техногенных катастроф и террористических актов, повышается роль проводной связи и действующая сеть проводного вещания (ПВ) позволяет реализовать задачу государственной важности - оповещение в условиях чрезвычайных ситуаций и в особый период, когда эфирные передатчики радиовещания и телевидения могут быть выключены. При этом информация оповещения по сетям ПВ благодаря их построению может передаваться на отдельные зоны города или оповещения.
Являясь технической базой системы оповещения в трехпрограммном проводном вещании (ТПВ), применяемые передатчики с амплитудной модуляцией уже не отвечают современным требованиям по надежности, имеют низкие энергетические показатели, значительные габариты и массу, а также требуют больших эксплуатационных расходов.
Появившаяся в последние годы принципиальная возможность повысить технико-экономические характеристики оконечных каскадов передатчиков ТПВ в процессе преобразования энергии постоянного тока в высокочастотную высветила ряд актуальных технических задач; возникли вопросы, теоретическое и прикладное значение которых неразделимо. Важнейшие из них: пути повышения энергетической эффективности устройств формирования гармонических колебаний высокой несущей частоты (II канал - 78000 Гц, III канал - 120000 Гц) при амплитудной модуляции их выходного напряжения (коэффициент глубины модуляции m > 0,7); связь между направлением повышения энергетической эффективности и снижением требований к спектральному составу выходных колебаний и их огибающей; обеспечение электромагнитной совместимости с основной электронной аппаратурой и сетью питания при глубоком регулировании уровня модулированных колебаний (несущая модулируется входным вещательным сигналом и его огибающей) в диапазоне модулирующих частот 100-Н5300 Гц.
Перечисленные вопросы и вытекающие из них задачи поставлены в соответствии с решением Министерства РСФСР по связи, информатике и космосу № 1269 от 7 марта 1991 года. Тогда же было рекомендовано провести необходимые теоретические исследования и прикладные разработки с целью выявления и реализации перспективных решений для оконечных каскадов нового поколения на базе импульсных преобразователей электрической энергии.
Развитие преобразователей электрической энергии идет по пути миниатюризации, повышения КПД и надежности при одновременном снижении их стоимости. Современная отечественная и зарубежная микроэлектронная элементная база позволяет улучшить эти характеристики благодаря созданию новых структурных и схемных решений, в том числе высокочастотных преобразователей напряжения. С практической задачей связана теоретическая — анализ электромагнитных процессов функциональных узлов устройства и разработка их математических моделей для исследования статических и динамических характеристик.
Модульное построение высокочастотных преобразовательных устройств все чаще рассматривается в качестве средства повышения их технологичности и надежности, снижения трудоемкости изготовления и возможности гибкой трансформации силовых схем. Из данной технической задачи в свою очередь вытекает общетеоретическая задача определения режимов работы преобразовательных электронно-трансформаторых узлов как элементов делителя и сумматора мощности при повышении эффективности формирования амплитудно-модулируемого выходного напряжения несущей частоты.
С перечисленными задачами тесно связаны проблемы создания оптимальной схемы управления базовым усилительным модулем, обеспечивающей устойчивость преобразования и стабилизацию рабочей точки модулированного выходного напряжения. Кроме того, алгоритмы управления позволяют использовать преобразовательный модуль автономно, т. е. расширяют функциональные возможности каждого из них в отдельности, а интенсивность отказов их учтена в приведенном значении интенсивности отказов структуры модульного преобразователя.
Теоретические основы развиваемых автором методов анализа и синтеза составных частей КГМК заложены в трудах А. Д. Артыма, Г. А. Белова, В. Ф. Дмит-рикова, В. В. Ивашина, В. М. Кибакина, В. И. Мелешина, А. Г. Тонкаля и других.
Целью работы является: разработка и исследование ключевого генератора модулированных колебаний (КГМК) высокой частоты с улучшенными технико-экономическими показателями при построении мощных силовых преобразовательных структур модульного типа, а также разработка инженерных методик и рекомендаций по их проектированию. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие теоретические и прикладные задачи:
Анализ принципов построения КГМК и выбор рациональных схемных решений.
Анализ электромагнитных процессов и разработка методики расчета и проектирования оптимального КГМК.
Разработка математических моделей для исследования динамических характеристик КГМК и проведения экспериментальных исследований.
Экспериментальные исследования параметров, влияющих на статические характеристики базового модуля КГМК.
Методы исследования. Теоретические исследования базируются на аналитических и графо-аналитических методах. При построении математических моделей и решении задач анализа использовался аппарат линейных и нелинейных дифференциальных уравнений в форме описания дискретно-непрерывных систем в пространстве состояний, а также приближенные методы анализа на основе структурных эквивалентных схем с последующим гармоническим синтезом. При проведении имитационного моделирования применялись программные пакеты MatLab и MathCad. Экспериментальные исследования проводились в лабораториях с использованием методов исследования систем регулирования с обратной связью и, а также в реальных условиях эксплуатации с помощью стандартной измерительной аппаратуры.
Достоверность полученных результатов следует из адекватности и корректности примененных в работе теоретических и экспериментальных методов. Данные экспериментальных исследований, а также практическая реализация результатов исследований, приведенных в технических приложениях, подтвердили состоятельность предложенной методики расчета основных параметров силовой схемы составных частей КГМК.
Научная новизна
Получено аналитическое описание распознаваемости несимметричного режима работы генераторного каскада при синхронной амплитудной модуляции выходного напряжения.
Разработана методика расчета составных частей оптимального КГМК, отличающаяся от известных тем, что основана на вычислении обобщенных критериальных комплексов подобия нормализованного ряда ферритовых электромагнитных элементов и позволяет определить основные параметры в режиме модулированного выходного напряжения.
Получена непрерывная линейная модель составного конвертера с магнитно-связанными дросселями для режима сбалансированного снижения уровня пульсаций токов, справедливая для средних значений переменных системы четвертого порядка с учетом действия магнитной связи между звеньями конвертера.
4 Получена непрерывная линейная модель системы управления составным
преобразователем на основе передаточных матричных функций, позволяющих уп
ростить имитационное моделирование при исследовании ее динамических характе
ристик.
Практическая ценность работы
Предложено и запатентовано оригинальное схемотехническое построение КГМК, позволяющее улучшить массогабаритные, надежностные и динамические показатели.
Разработанная методика выбора параметров и исследований регулятора-модулятора сокращает объем экспериментальных исследований систем, в которых передача сигнала производится модулированным напряжением.
3 Полученные результаты исследования генераторного узла позволяют выработать практические рекомендации по проектированию высоконадежных источников вторичного электропитания.
Основные положения, выносимые на защиту
Анализ несимметричных режимов работы генераторного каскада при синхронной «накачке» энергии в конденсатор фильтра питания.
Методика выбора основных параметров схемы регулятора-модулятора с оптимизацией магнитно-связанных дросселей по критерию объема.
3 Математическая модель составного конвертера с магнитно-связанными
дросселями в режиме непрерывных токов.
4 Эффективное схемотехническое решение регулятора-модулятора на основе
усилительного каскада КГМК и предложенной схемы управления, алгоритмы рабо
ты которой позволяют снизить время переключения силового коммутатора и обес
печить устойчивое преобразование в условиях наличия тока колебательного конту
ра.
Реализация результатов работы. Результаты разработки и исследования КГМК были положены в основу методики проектирования передающих устройств ТПВ типа «Тракт-15 0» для трехзвенных городских сетей ПВ и передающих устройств типа «Тракт-30» - для сетей проводного вещания в сельской местности и районных центрах. Опытные образцы изделий успешно прошли промышленные испытания в течение трех лет на городских линиях ПВ г. Тольятти и г. Ульяновска.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии в эфирном и проводном звуковом вещании, переход на цифровое вещание»(Дагомыс, 2001), Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологий» (Тольятти, 2007), научно-технических семинарах кафедры «Промышленная электроника» ТГУ и ФГУП НКТБ «Парсек» (Тольятти, 1994 - 2006), Всероссийском научно-техническом семинаре-совещании «Пути реализации концепции развития проводного вещания на период до 2005 - 2010
г.г.» (Тольятти, 2000), региональных научно-технических семинарах Тольяттин-ского ГУЭС и ФГУП НКТБ «Парсек» (Тольятти, 1997 - 2000), Ульяновского ГРТУ и ФГУП НКТБ «Парсек» (Ульяновск, 2000 - 2001).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано десять печатных работ, получены два патента на изобретение и один патент на промышленный образец.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 198 страницах машинописного текста, в том числе 73 рисунка и 5 таблиц, список литературы из 139 наименований и четыре приложения на 23 страницах.
Первая глава посвящена анализу схемных решений ключевых генераторов гармонических колебаний с глубоким регулированием выходного напряжения. Обоснована перспективность использования схемы, обеспечивающей заданную нелинейность колебаний амплитуды генератора узлом модулятора, а формирование высокочастотных гармонических колебаний - инверторно-резонансным каскадом.
Во второй главе проведен анализ электромагнитных режимов составных частей предложенной схемы генератора, исследованы их основные характеристики. Разработана инженерная методика оптимального проектирования регулятора.
В третьей главе рассмотрены методы повышения устойчивости регулятора в статических и динамических режимах. Предложена оригинальная схема управления генератором, повышающая его качественные показатели.
Четвертая глава содержит результаты экспериментальных исследований макетных образцов КГМК и рассмотрение принципов построения передатчиков проводного вещания на основе унифицированного усилительного модуля.
Постановка задачи. Разнообразие типов схем и режимов работы ключевых генераторов модулированных колебаний (КГМК), построенных на различных принципах модуляции двухтактных ключевых генераторов гармонических колебаний и зависящих от выбора параметров, делает особенно актуальным вопрос о выборе оптимальной схемы и режима её работы. Это осуществляется путем решения и анализа уравнений, описывающих схему, на основе использования ЭВМ. Необходимым условием оптимизации является наличие рациональных,
объективных, записанных в математической форме критериев, характеризующих энергетические, качественные (точность, быстродействие, запас устойчивости) и другие показатели оптимизируемого устройства. Определенные таким образом критерии позволяют не только выбрать наилучший режим рассматриваемого типа КГМК, но и сравнить его с другими устройствами того же назначения, определив в численном виде значения соответствующих критериев, эффективность или качество рассматриваемых реализаций.
Ряд критериев, определяющих качество усилительной аппаратуры (например, коэффициент гармоник, коэффициент перекрестных искажений, неравномерность амплитудно-частотной, линейность фазо-частотной характеристик и др.), хорошо известны и широко используется на практике, однако известные энергетические критерии, такие как КПД и мощность, нельзя считать объективными, поскольку они зависят не только от режима или вида схемы, но и от активных приборов, используемых в рассматриваемой схеме. Известные частотные критерии, характеризующие маломощный усилитель, такие, как ширина полосы, линейные и частотные искажения, применительно к мощным усилителям должны быть модифицированы, поскольку на них накладываются условия, вытекающие из энергетических требований (максимальное использование активного прибора по мощности, максимум КПД и т. п.).
Важнейшее направление повышения эффективности КГМК - обеспечение высокой степени их миниатюризации, т. е. достижения максимальных значений удельной мощности.
Первым этапом на этом пути в КГМК с трансформаторным входом является, как отмечалось выше, отказ от линейных принципов усиления в пользу ключевых [14... 16]. Следующим этапом можно считать переход к КГМК с бестрансформаторным входом, в которых выпрямленное и отфильтрованное напряжение питающей сети подается на конечные каскады КГМК и ключевыми методами преобразуется в высокочастотное напряжение частот 78 и 120 кГц (сетевые КГМК).
Работа оконечных каскадов КГМК в ключевом режиме на высокой частоте преобразования приводит к многократному возрастанию удельной мощности
КГМК. Входная часть сетевых КГМК, содержащая выпрямитель и громоздкий фильтрующий конденсатор, практически не поддается миниатюризации. Фактически миниатюризация сетевых КГМК при наличии входного пассивного фильтра сводится к миниатюризации КГМК. Многие фирмы, специализирующиеся в области передатчиков радиовещания мощностью до 1 кВт [21...26], используют модульный принцип построения КГМК, который комплектуется единым фильтрующим блоком и заданным набором базовых преобразовательных ячеек. Организация в каждом из базовых модулей своей индивидуальной схемы управления позволяет использовать их автономно, т.е. расширяет функциональные возможности каждого из них в отдельности. При этом, кроме того, не требуется дополнительное резервирование управляющих устройств, т. к. они являются неотъемлемой частью конструкции каждого модуля, а интенсивность отказов их учтена в приведенном значении интенсивности отказов структуры модульного преобразователя.
При синтезе систем модуляции колебаний импульсного типа предполагается решение двух основных задач, учитывающих особенности структуры преобразователей: синтезирование выходного напряжения инверторов и синтез электрических цепей, стоящих на выходе инверторов и преобразующих полученное в инверторе напряжение в требуемое.
В этой связи решающие значение приобретают структурные особенности КГМК с модуляцией первой гармоники выходного напряжения, которые в значительной степени определяются применяемыми методами синтезирования этого напряжения. Основным структурным признаком, определяющим возможности выполнения КГМК своих функций, является наличие выходного трансформатора -структурного звена генератора. Помимо выполнения своей обычной функции (согласование выходных параметров генератора с параметрами пассивной цепи нагрузки) трансформатор открывает дополнительные возможности построения инверторов, обеспечивающих синтезирование заданной формы напряжения и регулирование его значения, улучшение режимов работы устройства путем рекуперации энергии из цепи нагрузки в источник и гальванической развязки цепей питания и нагрузки.
Необходимость регулирования (модуляции) первой гармоники выходного напряжения КГМК в достаточно широких пределах возникает вследствие необходимости регулирования уровня несущего напряжения на нагрузке по закону входного модулирующего сигнала. Так как отказаться от передачи сигналов первой программы токами звуковой частоты невозможно, потребовалась разработка особых мер по подавлению переходных помех между каналами системы ТПВ [3...7, 9, 10]. Их сравнительный анализ показал, что единственно приемлемым способом подавления переходных помех при высокочастотном уплотнении сетей проводного вещания является применение автоматического регулирования уровня несущей. При обычной амплитудной модуляции коэффициент модуляции уменьшается при уменьшении амплитуды модулирующего напряжения. При автоматической регулировке уровня несущей в используемых по каналам ТПВ передатчиках с амплитудной модуляцией [11... 13] принята регулировочная характеристика, показанная на рисунке 1,а (кривая 1). Соответствующая ей характеристика регулирования коэффициента модуляции m изображена кривой 2. Отклонение реальной характеристики регулирования (кривая 3) от идеализированной (кривая 1) объясняется свойствами регулируемого и регулирующего звеньев. При снижении уровня несущей от 0 (инес.н= 120 В -действующее значение; m = 0,7; UBX.H= 0,775 В) до значения в паузе -20 дБ, коэффициент модуляции изменяется сравнительно мало. Следовательно, амплитудно-модулируемый сигнал с регулируемой несущей представляет собой напряжение с двойной амплитудной модуляцией: несущая модулируется вещательным сигналом и его огибающей.
Для более полного представления о частотных искажениях систем передачи модулированными токами высокой частоты предусмотрено [3] четыре значения неравномерности: значение AS1 в полосе от fH до 1,5/, AS2 — в полосе от 1,5/, до 0,66 /, AS3 - в полосе от 0,66/; до/, AS4 - в полосе/ до 1,5/ (рисунок 1,6), где /н и/ - нижняя и верхняя границы диапазона модулирующих частот.
Устройства, предназначенные для преобразования сигналов, обычно выполняют несколько функций, таких, как преобразование частоты, величины напряжения или тока, длительности импульса и т.д. Вместе с тем регулирование на-
пряжения и переменного и постоянного очень часто встречается как самостоятельная задача, решению которой посвящено значительное число работ [14, 15, 16, 18, 20]. В преобразовательной технике регулирование напряжения обычно приводит [16, 17, 20, 37, 42, 51] к дополнительному искажению его формы, т. е. к ухудшению качества энергии. Вследствие этого особенностью применения методов регулирования выходного напряжения в КГМК должно быть соблюдение условия внесения ими минимальных искажений формы кривой выходного напряжения.
201g
Unec
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2 0,1
201g
Ubx.h a)
І» l,5fH
ASs-
0,66fB Ы l,5fB
f, Гц
6)
Рисунок 1 - Статические регулировочные характеристики (а) и неравномерность частотной характеристики огибающей AM сигнала (б) передатчиков ТПВ
При регулировании напряжения непосредственно в инверторе КГМК предполагается, как указывалось ранее, совмещение процессов преобразования и регулирования и осуществление этих процессов силовыми элементами инвертора.
Наиболее широкими возможностями по регулированию напряжения в инверторе обладают [17, 27, 38, 45] схемы, состоящие из нескольких инверторов, выходные цепи которых соединены последовательно [17, 18, 37, 38]. При изменении фазового сдвига двух инвертированных напряжений выходное напряжение, являющее геометрической суммой напряжений обоих инверторов, плавно регулируется. Это регулирование сопровождается искажением формы напряжения, которое можно устранить или уменьшить подключением не менее одной дополнительной пары инверторов, каждая из которых обеспечивает необходимую форму напряжения, и сдвиг фаз между ними - регулирование напряжения. Так как при этом амплитуды выходных напряжений всех инверторов одинаковы, то функция построения выходного напряжения трапецеидальна, а число ступеней в полупериоде равно половине числа инверторов. При трапецеидальной функции построения ступенчатой кривой из спектра выходного напряжения исключается только третья и кратные ей гармоники. При этом общая мощность распределяется между инверторами, что позволяет избежать параллельного соединения транзисторов, однако эти схемы достаточно сложны. Многофазовое регулирование напряжения непосредственно в инверторе высокой частоты отличается внесением дополнительных переключений, усложнением схем управления.
При фазовом регулировании напряжения инвертора КГМК с применением ШИМ достаточно широкими возможностями обладает метод, при котором регулирование производится сложением двух напряжений, каждое из которых получено с применением прямой синхронизированной многократной ШИМ [17] (ПСШИМ) с симметричным расположением импульсов. При двухполярной модуляции в мостовой схеме инвертора (рисунок 1.10) на каждую пару транзисторов ТІ, ТЗ или Т2, Т4 импульсы управления подаются попеременно, чем достигается двухполярная модуляция напряжения по заданному закону, регулирование которого осуществляется сдвигом на угол а фазы напряжения, образуемого каждой парой транзисторов.
Таким образом, метод сложения двух напряжений при двухполярной ПСШИМ позволяет значительно расширить диапазон регулирования выходного напряжения инвертора КГМК. При уменьшении cos q>H увеличивается коэффициент
выделения первой гармоники Г]ф что приводит к существенному расширению диапазона регулирования. Однако, при использовании технически просто реализуемой схемы, для числа переключений N = 18, что на порядок превышает частоту несущей третьего канала ТПВ ((нес. = 120 кГц), не представляется возможным осуществить практически регулирование напряжения первой гармонической составляющей. Снижение эффективности рассмотренного фазового регулирования двух суммируемых напряжений вызвано [17, 45] внесением дополнительного искажения напряжения, связанного с увеличением потерь при переключениях, и приводящего к ограничению частоты колебаний из-за конечного времени переключений.
В случае реализации регулирования напряжения путем однократной ши-ротно-импульсной модуляции схема инвертора может содержать [17, 45] или два ключевых генератора с выходными трансформаторами или быть без трансформаторов. В обоих случаях выходные напряжения генераторов или стоек транзисторов представлены сигналами формы меандра. Для широтно-импульсного регулирования (ШИР) приведены кривые составляющих напряжений и кривая суммарного напряжения, получаемые аналогично условиям, рассмотренным для двухполярной ПСШИМ. Это достигается путем сдвига моментов переключения транзисторов на угол а фазы напряжения одной стойки (VT1, VT3) относительно другой (VT2, VT4) один раз за полупериод выходного напряжения. Свободная циркуляция реактивной мощности обеспечивается на всех интервалах работы схемы.
Применение фазового регулирования с широтно-импульсной модуляцией, по сравнению с суммированием двух напряжений с двухполярной ПСШИМ сужает диапазон регулирования амплитуды основной гармоники напряжения, повышает [17, 18] мощность потерь в нагрузке от высших гармонических и обеспечивает работу инвертора на высокой частоте несущей КГМК в результате снижения динамических потерь в транзисторах при меньшем числе переключений. Полное регулирование напряжения от нуля до максимального значения при ШИР осуществляется при одновременном возрастании содержания в кривой напряжения высших гармонических составляющих.
К важным нерешенным проблемам, возникающим при исследовании и проектирование импульсных систем генерирования модулированных колебаний, относятся также показатели качества выходных сигналов при изменении нагрузки (линии ПВ), фильтров источников питания и выходных фильтров генераторов и характерные условия эксплуатации, определяющие особенности работы оконечных каскадов в передающих устройствах ТПВ:
Повторно-кратковременный режим работы во время вещательной программы во всем динамическом диапазоне и спектре вещательного сигнала.
Непостоянство режима работы в течение суток при автоматическом регулировании уровня напряжения несущего колебания для подавления переходных помех при высокочастотном уплотнении.
Непостоянство нагрузки, вызванное различным состоянием линий ПВ.
Ограниченная электромагнитная защищенность сетей питания и периферийных устройств.
Невысокая квалификация обслуживающего персонала.
К сожалению, в печати [1, 2, 6, 13] содержится мало сведений о схемотехнических параметрах оконечных каскадов зарубежных передатчиков, что не позволяет дать подробный анализ причин отставания отечественных передающих устройств ТПВ по удельным характеристикам. Анализ направлений развития современной преобразовательной техники [14... 18, 29...35, 42, 53] и обзор структурных схем современных ключевых передатчиков радиовещания СВ-диапазона малой и средней мощности таких известных зарубежных фирм, как NEC и Toshiba (Япония), Harris и Sintronic (США), Marconi и Redifon (Англия), Nautel (Канада) [19 ... 26], также показывают, что улучшение удельных характеристик передатчиков ТПВ повышенной мощности связан с разработкой импульсных оконечных каскадов этих устройств, работающих на несущих частотах II и III программ ПВ.
Учитывая эти особенности, можно сформулировать основные требования, которым должны удовлетворять современные генераторы модулированных колебаний. Они должны обладать:
Широким диапазоном изменения уровня модулированного выходного напряжения и простотой способа их регулирования, при сохранении качественных показателей (неравномерности амплитудно-частотной характеристики и коэффициента нелинейных искажений его огибающей) на уровне прототипа.
Высокими энергетическими и эксплуатационными характеристиками во всем диапазоне изменения режимов работы.
3 Простотой конструкций, высокой надежностью и ремонтопригодностью.
Приведенные выше системы совмещенного типа, с различными способами
формирования и регулирования первой гармоники выходного напряжения, не отвечают в полной мере поставленным требованиям. В значительно большой мере перечисленным требованиям удовлетворяют системы, где функции модулирования и инвертирования разделены.
Системы подобного типа представляют собой устройства, предназначенные сначала для преобразования энергии постоянного тока, а затем постоянного тока — в высокочастотные гармонические колебания. В работах отечественных ученых, таких как Алексанян А. А., Артым А. Д., Белов Г. А., Букреев С. С, Головацкий В. А., Дмитриков В. Ф., Ивашин В. В., Кадацкий А. Ф., Кибакин В. М., Климов В. С, Конев Ю. И., Лукин А. В., Малышков Г. М., Мелешин В. И., Опадчий А. Ф., Поликарпов А. Г., Попов И. А., Тонкаль В. Е. и многих других разработаны принципы построения и основы теории таких устройств, предложен целый ряд эффективных схемных решений, нашедших внедрение в различных отраслях науки и техники.
Перспективными следует считать наиболее простые схемы регулирования и инвертирования, именно в виду их простоты. Для широкого использования КГМК на их основе, необходимо решить проблемы, связанные с электромагнитной совместимостью по сети питания и между каскадами.
Основной задачей настоящей работы является обоснование и разработка простых и эффективных схемных решений ключевых генераторов модулированных колебаний, обладающих достаточной, для работы в условиях дистанционного управления, надежностью и обеспечивающих стабильность выходных параметров в заданных условиях эксплуатации.
