УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ КРАЙНЕ НИЗКОЧАСТОТНОГО (КНЧ) ДИАПАЗОНА

Полезная модель относится к области радиоэлектроники, а именно к радиотехническим комплексам крайне низких частот (КНЧ) и сверхнизких частот (СЫЧ), и может быть использовано при проектировании и создании генераторов КНЧ и СНЧ диапазонов.
Как известно, основным  передатчика является усилитель МОЩНОСТИ (генератор), преобразующий электрическую энергию постоянного тока в энергию рабочей частоты передающего устройства. От выбранной схемы усилителя мощности зависят все основные характеристики передатчика: КПД, спектральный состав излучаемого сигнала, надежность работы, МГХ и Т.д. Проектирование схем генераторов СНЧ и КНЧ диапазонов осуществляется на основе преобразовательных схем с использованием ключевых приборов - тиристоров марки типа ТБ и ТЧ. Тиристорные генераторы проектируются на базе схем последовательных инверторов с естественной, либо искусственной коммутацией. Для улучшения формы выходного напряжения и уменьшения побочного излучения применяются схемы преобразователей, формирующих многоступенчатый (3-х и 5-ти) вид тока на выходе генератора, что приводит к существенному усложнению схемы, повышению МГХ и снижению надежности его работы.
Известен «Способ и устройство электромагнитного зондирования земной коры с использованием нормированных источников полей (патент РФ № 2093863, МКН 6 о 01 V 3/12, 1997). Данное устройство содержит два генератора синусоидального тока, которые нагружены на протяженные, низко расположенные антенны. Генераторы (усилители мощности)
построены на базе схем последовательных инверторов с искусственной коммутацией.
Наиболее близкой к заявляемому устройству по технической сущности решения вопроса является СНЧ радиопередатчик типа «Зевс (ЖЯ. 1 200 001 ТУ, 1983) Разработанная схема СНЧ передатчика радиостанции типа «Зевс состоит из генератора на тиристорах, включающего пять однофазных инверторов, работающих на частотах 900-1000 Гц. Однофазные инверторы построены по схеме последовательного резонансного преобразователя частоты с искусственной коммутацией тиристоров, работающих на индивидуальные высокочастотные трансформаторы. Вторичные обмотки трансформаторов через диодные выпрямительные мосты соединены последовательно и образуют на своем выходе суммарное напряжение в виде пятиступенчатой однополярной формы.
Это напряжение с помощью мостового инвертора с естественной коммутацией преобразуется в знакопеременное пятиступенчатое напряжение частотой 30-200 Гц, аппроксимирующее требуемую синусоиду.
Нрактически схема СНЧ генератора предусматривает четыре ступени преобразования: выпрямление напряжения промышленной частоты, преобразование выпрямленного напряжения с помощью пяти инверторов в однополярное многоступенчатое напряжение с высокочастотным заполнением, выпрямление высокочастотных посылок с выделением огибающей и, наконец, преобразование однополярных сигналов в дв тсполярные пятиступенчатые сигналы СНЧ диапазона.
Недостатками, как аналога, так и прототипа является низкая надежность схемотехнических решений и сложная структура усилителя мощности (генератора).
Целью настоящей полезной модели является упрощение устройства, расширение диапазона частот и повышение его надежности.
- -2инверторы, соединенные с высокочастотными трансформаторами, вторичные обмотки которых через диодные выпрямительные мосты соединены последовательно с коммутатором, входным фильтром и нагрузкой, дополнительно введены два управляющих устройства и возбудитель формирования частот инвертора, причем первое управляющее устройство соединено с первым входом выпрямителя, который вторым входом соединен с трансформатором, а третьим входом с однофазным инвертором, который соединен первым входом с возбудителем формирования частот, а вторым входом с трансформатором 2, при этом трансформатор 2 первым входом соединен с однофазным тиристорным мостом, вторым входом со вторым управляющим устройством, а третьим входом с согласующим устройством через ФНЧ, причем согласующее устройство соединено с антенной. Блок схема устройства приведена на фигЛ. Она содержит:
1- трансформатор(Т1);
2- выпрямитель (Bi);
3- управляющее устройство(УУ1);
4- инвертор(И);
5- возбудитель(В);
6- трансформатор(Т2)(нагрузка);
7- однофазный тиристорный мост (82);
8- управляющее устройство (УУ2);
9- фильтр нижних частот (ФНЧ);
10- согласующее устройство (СУ);
11- антенну.
Трансформатор 1 и выпрямитель 2 служат для выпрямления токов промышленной частоты;
Управляющее устройство 3, служит для регулировки величины выпрямленного напряжения.
.3.2CCo/ jr 6
Возбудитель 5 служит для формирования частоты инвертора.
6 - нагрузка трансформаторного моста.
Однофазный тиристорный мост 7 служит для непосредственного преобразования высокочастотного сигнала в низкочастотный сигнал квазисинусоидальной формы, управляетсяустройством 8 по
синусоидальному закону в диапазоне частот 0,1-30 Гц.
Фильтр нижних частот 9 служит для устранения побочных составляющих.
Согласующее устройство 10 обеспечивает компенсацию реактивного сопротивления антенны 11.
Работа устройства заключается в следующем.
Напряжение промышленной частоты номиналом  1100. В, проходя через трансформатор 1, выпрямитель 2 инвертором инвертируется в напряжение прямоугольной формы. В возбудителе 5 происходит формирование частоты инвертора, которая проходя через однофазный тиристорный мост 7 непосредственно преобразовывает высокочастотные сигналы в низкочастотный сигнал квазисинусоидальной формы, который управляется устройством 8 по синусоидальному закону в диапазоне частот 0,1 - 30 Гц. Далее сигнал проходит ФНЧ 9, где устраняются побочные составляющие. В устройстве согласования 10 компенсируется реактивное сопротивление антенны 11.
Таким образом, в усилителе мощности КНЧ диапазона, основанном на принципах непосредственного преобразования частоты, предлагается тройное преобразование частоты: выпрямление токов промышленной частоты, инвертирование в высокочастотное напряжение прямоугольной формы и непосредственное преобразование высокочастотного сигнала в низкочастотный сигнал квазисинусоидальной формы.
Работа инвертора в режиме КНЧ изображена на фиг.2.
о -,  j j )  1 f )
л ,-.С)
где т    - период несущей частоты со; Е - напряжение питания выпрямителя.
Если при постоянной несущей частоте менять соотношение между  и А 2 в соответствии с синусоидальным законом:
А - Af, . .-хо
-  /i sm (2)
то среднее за период несущей частоты значение напряжения на нагрузке (трансформаторе) также будет меняться по синусоидальному закону:
(3)
где Q - выходная частота генератора;
|j, - коэффициент глубины модуляции, который показывает, в каких пределах изменяются длительности интервалов А// и А/2 в течение периода Т выходной частоты.
При ц.  1 эти интервалы изменяются от О до т и амплитуда среднего значения напряжения на нагрузке равна Е/2. Если нагрузка имеет индуктивный характер, то ток в нагрузке близок к синусоидальному.
Таким образом, меняя ц можно получить на выходе любое значение частоты Q.
Основным достоинством усилителя мощности (генератора) на основе предлагаемой схемы является его простота и надежность, а также возможность работы в широком диапазоне частот без применения элементов принудительной коммутации силовых тиристоров. Так, при питании
генератора КНЧ от тока промышленной частоты возможно получение синусоидального сигнала с любыми рабочими частотами от 0,1 до 16 Гц.
. Кузеванов .В. Фесенко
Начальник БРИЗ %,(.н. Кулина . .JC 7
.6.  и - j
В.И. Васильев Б.К. Горбунов А.А. Катанович В.И. Конторович
.,В.А. Лаврухин
С.А. Лобов А.П. Обухов / А.С.Панфилов
.е::::::; -- - Л.Б. Песин
ЛМ Ю.А. Шершнев
л///