Trong mạch điều chế NTG 211 của radar JMA 625, phần tử tích năng có thể là tụ điện khi tất cả các tiếp điểm TA của các rơle K201, K202, K203 đều hở. Trường hợp radar làm việc ở thang ngắn nhất. Khi radar làm việc ở các thang tầm xa lớn hơn, các tiếp điểm kế tiếp tương ứng đóng lại các mắt xích của đường dây dài lớn lên, độ rộng
của các xung điều chế cũng lớn lên, điều này cho phép công suất phát tăng, sóng phản xạ từ các vật thể ở xa cũng tăng lên gia tăng tầm hoạt động của trạm radar.
Điều đặc biệt ở radar JMA 625 kiểu này là người ta sở dụng hai đường dây song song đảm bảo cho tăng mức năng lượng cần thiết cho hoạt động của đèn manhetron. Tải của phần tử tích thoát là biến áp xung T201, có cuộn thứ cấp nối với katode của manhetron, đồng thời là mạch dẫn điện áp sợi đốt luôn.
Đầu vào của các đường dây dài có các mạch dập điện áp ngược, bảo vệ cho các thyristor trong mạch khóa K, đó là các diode nối tiếp CD 203, 215 R213 và CD 204, 214, R214.
3.1.3. Khóa K
Phần tử khóa K trong sơ đồ nguyên lý của mạch điều chế xung dùng tụ hay đường dây dài hình 2.4a hay 2.8 ở đây là các thyristor mắc nối tiếp CD 210, 211 và cặp thứ 2 CD 212, 213 mắc song song với chúng. Trong các mạnh điện dạng này, các cặp điện trở mắc nối tiếp trị số lớn R 203, 204 và R 205, 206 (cỡ 1M) vừa có tác dụng phân bố điện áp đồng đều cho anode các thyristor vừa tham gia vào mạch nạp cho các tụ C 216, 217. Các tụ điện này khi chưa có xung kích thích các thyristor CD 211, CD213 được nạp đầy. Khi các thyristor kể trên dẫn điện, các tụ điện này phóng điện ngay lập tức qua các điện trở R 209, R 210 (470 ohm), tạo xung mở cho các thyristor CD 210, 212. Các thyristor được cấp áp anode từ nguồn HW, theo phương thức song song theo hai đường riêng biệt và từng cặp một. Các xung kích thích cặp thyristor CD 211, 213 được lấy từ mạch khuếch đại xung đồng bộ từ emiter của transistor TR 274.
3.1.4. Khối khuếch đại xung kích thích P202
Khối này gồm các transistor TR 271 đến TR274. Từ chân 5 và 6 của giắc cắm J201 các xung đồng bộ TI (Triger Impulse) ở mức cực tính cao qua giắc J271 của khối P202, xung kích thích qua điện trở R273 và diode CD273 tới transistor TR 272, làm cho bazơ của transistor này dương lên, transistor thông. Xuất hiện dòng ic làm base của TR273 dương lên. Khi đó TR273 làm việc, dòng ra được dẫn sang base của TR274 ở mức tích cực cao dẫn theo TR274 thông, dẫn theo TR275 thông theo. Tín hiệu được khuếch đại dòng và áp qua các tầng trên và chỉ khuếch đại dòng và phối hợp trở kháng
qua tầng lặp lại emiter TR 275 để đưa tới kích thích các thyristor làm chức năng khóa K.
3.1.5. Nguyên lý mạch
Từ những phân tích ở trên ta có thể tổng kết lại nguyên lý hoạt động của modulator NTG – 211 như sau :
Từ chân 5 và 6 của giắc cắm J201 các xung đồng bộ TI(Triger Impulse) ở mức cực tính cao qua giắc J271 đi vào khối P202, xung kích thích qua khối này được khuếch đại dòng, áp và phối hợp trở kháng để đưa tới kích thích các thysistor ở khối khóa K. Khi khóa K mở tụ điện của khối phần tử tích năng Z201 được nạp từ nguồn HW.
Xung kích thích ở mức tích cực cao làm thysistor khối khóa K thông.Lúc này K đóng, phần tử tích mà cụ thể là tụ C phóng điện qua phần tử Sun là biến áp xung T201, có cuộn thứ cấp nối với anode của manhetron.Khi điện áp trên T201 đạt giá trị xác định, đèn manhetron dẫn điện phần tử tích năng phóng điện qua đèn, tao nên một xung dòng có dang gần giống xung điện áp, nhưng có biện độ và độ rộng phụ thuộc vào số tiếp điểm TA được đóng trong z201.Kết quả, trên đèn manhetron có một xung điện áp hình vuông.
3.2. MẠCH KHUẾCH ĐẠI XUNG CME-230A (JMA 2253/2254)
Để minh họa cho phần lý thuyết trong chương 2, chúng ta có thể phân tích một mạch tạo ra các xung điều chế dao động trong đèn manhetron thông qua mạch khuếch đại xung trong khối điều chế xung CME-230A của radar hàng hải JMA 2253/2254 khá điển hình sau. Khối điều chế CME – 230A, có thể phân thành các cụm mạch chức năng sau:
- Tầng công suất ra. - Tầng khuếch đại đệm - Tầng sửa dạng xung. - Nguồn cấp áp
3.2.1. Tầng công suất ra.
Tầng công suất ra sử dụng transistor MOSFET kênh cảm ứng TR11, đảm bảo dòng kích thích hầu như bằng 0, do đó công suất kích thích là không đáng kể. Tải của tầng công suất này là biến áp xung T2. có hai cuộn thứ cấp mắc song song, đồng thời là hai cuộn chặn của mạch cấp áp sợi đốt cho katode đèn manhetron, đảm bảo thế năng giữa sợi đốt và katode bằng 0. Mắc song song với cuộn thứ cấp là diode dập điện áp ngược CD8, điện trở san phẳng đỉnh xung R26 và cuộn cảm bão hòa từ cho thang cự li S (cuộn cảm này chỉ được mắc vào mạch khi tiếp điểm của rơle K1 đóng). Tác dụng của cuộn chặn này là san phẳng đỉnh xung khi độ rộng của xung tương ứng với thang cự li ngắn S được chọn (rơle đóng). Dren của transistor TR11 – 2SC1748 được cấp áp từ nguồn nuôi sau diode nắn CD6. Cực Gate của transistor này được cấp áp kích thích thông qua mạch tích phân C20, R25, từ cửa ra của tầng khuếch đại kích thích.
3.2.2. Tầng khuếch đại đệm
Tầng khuếch đại đệm sử dụng mạch khuếch đại mắc đẩy kéo gồm hai tầng mắc trực tiếp, dùng hai cặp transistor khác loại TR7, TR8 và TR9, TR10, có thể coi như hai cặp Dalington mắc song song.Tầng thứ nhất sử dụng 2 transistor thuận nghịch TR7 và TR8 thực hiện khuếch đại tín hiệu, tín hiệu này được ghép trực tiếp tới tầng khuếch đại thứ 2 cũng sử dụng kết cấu mạch khuếch đại đẩy kéo dùng hai transistor thuận nghịch TR9, TR10.Việc sử dụng kết cấu mạch khuếch đại đẩy kéo như bao hàm ý nghĩa tên gọi của nó chính là việc tín hiệu sau khuếch đại ổn định, khuếch đại đồng đều trên dải tín hiệu, khả năng gây méo nhỏ. Thông qua điện trở hạn dòng R24 để tăng khả năng phối hợp trở kháng đồng thời qua tụ ghép C20 cách ly thành phần một chiều, tín hiệu này được đưa tới chân G của MOSFET TR11- phần tử khuếch đại trong mạch khuếch đại xung công suất cao.
3.2.3. Tầng sửa dạng xung.
Tầng sửa dạng xung sử dung các cổng NAND và mạch tạo xung dao động vi phân bao gồm tụ C14, điện trở tiêu thụ R13 cùng khóa điều khiển là transistor TR2.Mạch hoạt động như sau:
Khi có tác động của xung kích (TRIGGER) ở mức tích cực cao tác động vào đầu Anode của diode CD1 khi đó điện áp cực tính dương đặt lên chân số 9 của IC2 (TC4093 BP- Quad- 2 NAND Trigger Smith). Chân số 8 của cổng NAND được nối với điện áp dương do đó đầu ra trên chân số 10 của IC2 có mức logic 0 (xuất hiện điện áp cực tính âm). Với kết cấu mạch tạo xung (dao động) sử dụng mạch NAND 2, tụ C14, điện trở tiêu thụ R13 cùng khoá điều khiển sử dụng transistor TR2.
Khi có tác động của xung kích làm chân số 10 có điện áp cực tính âm khi đó TR2 được phân áp đúng làm xuất hiện dòng Ic, khi đó điện áp rơi trên điện trở R14 thay đổi phụ thuộc vào trạng thái đóng mở của TR2, nhờ xung kích hoạt, khi đó tụ C14 được nạp, hết chu kỳ thông tụ điện xả làm đóng TR2, khi C xả hết thì lại kích hoạt TR2 thông, quá trình đó tiếp tục xảy ra. Tín hiệu được lấy ra trên chân colector của TR2 qua tụ ghép C15, dạng tín hiệu ra có dạng xung vi sai, để hiệu chỉnh độ rộng của các xung có thể thực hiện tinh chỉnh trên các biến trở:
RV2, RV3, RV4.
Tín hiệu này qua điện trở hạn dòng R15 và được đưa tới 2 cổng NAND 2 tiếp theo để nắn dạng xung này thành dạng xung vuông, việc thiết lập 2 cổng NAND 2 làm xung tín hiệu tạo ra ổn định và bằng phẳng hơn vì mạch tạo xung sử dụng NAND 2 và các phần tử phi tuyến như C14, TR2 làm méo dạng xung, nếu không hiệu chỉnh mà thực hiện khuếch đại và điều chế xung ngay thì tín hiệu sẽ gây méo nghiêm trọng khi đó với các thang đo khác nhau rất khó để hiệu chỉnh, làm giảm khả năng phát hiện mục tiêu của radar, hơn nữa khi có sự tham gia của các phần tử phi tuyến trong điều chế xung làm xuất hiện các thành phần tấn số lạ làm quá trình điều chế bị méo. Nên phần tử NAND 2 này giống một khoá thực hiện dập tắt các thành phần xảy ra trong quá trình quá độ của mạch tạo xung.
Trong kết cấu mạch tạo xung sử dụng phần tử NAND 2 này có thêm các diode dập CD17, CD5 thực hiện tiêu tán và dập tắt các dao động ngoại lai khi phát sinh dao động. Làm tín hiệu xung tạo ra ổn định và đạt độ bằng phẳng tốt nhất. Diode CD1 là một khóa thiết lập chỉ cho tín hiệu kích thích ở mức tích cực cao tác động. Tụ ghép C15 rất quan trọng chúng ngăn cách thành phần một chiều khi đó quá trình điều khiển độ rộng của các xung bằng các biến trở hay sử dụng điều khiển độ rộng xung này một cách tự động thông qua các transistor không bị méo tín hiệu, hơn nữa nếu tồn tại các thành phần một chiều trong tín hiệu trong thời gian dài sẽ gây nóng các biến trở và định thiên cho các transistor điều khiển độ rộng xung trong các thang chia khác nhau sẽ làm trôi điểm làm việc, tính chất điều khiển thông qua sự thay đổi dòng kích thông của các transistor sẽ không phụ thuộc vào tính chất biến đổi của thang chia khi có tác động đầu vào điều khiển PW.
Sự biến động của các mục tiêu cần theo dõi do khoảng cách bị biến đổi, tính chất và hướng góc của búp sóng…Do đó có thể xác định các mục tiêu với các khoảng cách khác nhau, để máy thu có thể nhận diện được mục tiêu phân định và định hình đối tượng thì độ rộng xung của các xung tín hiệu khi phát cần phải được hiệu chỉnh phù hợp trong các thang chia khác nhau. Quá trình điều khiển này có thể thực hiện hiệu chỉnh bằng tay thông qua thay đổi các hệ số phân áp trên mạch bằng các biến trở, hay điều khiển dòng tín hiệu thông qua hiệu chỉnh tự động thông qua khoá điện tử. Modulator CME-230 sử dụng cả hai phương pháp trên cho từng thang đo cụ thể: Trong thang đo tầm gần (S) và tầm trung (M) độ rộng của các xung được hiệu chỉnh tự động thông qua việc điều khiển dòng kích thông 2 transistor TR5, TR6.
Các diode Zener CD3, CD4, định thiên áp chuẩn cho TR3, TR4 khi được kích hoạt chuyển sang thang đo S và M (xung kích tín hiệu vào đầu vào PW – Pules Width), dòng Ic của TR3, TR4 kích hoạt TR5, TR6 hoạt động làm xuất hiện dòng Colector trên các TR5, TR6 do đó dòng xung tín hiệu do bộ tạo xung tạo ra được điều khiển qua sự xuất hiện mở thông của các Transistor này làm thay đổi độ rộng xung của nó.
Trong nhiều trường hợp ta có thể hiệu chỉnh độ rộng của các xung bằng cách tinh chỉnh thay đổi các hằng số vi phân thông qua các biến trở như đã nói ở trên.
Trong thang đo tầm gần cần thiết phải thực hịên sửa dạng xung đầu ra, bởi trong thang đo này cường độ bức xạ các xung tín hiệu là rất lớn, các xung phản xạ về cũng có cường độ lớn để máy thu có thể giải mã và xác nhận chính xác mục tiêu thì các
xung phản xạ về cũng phải có độ ổn định cao, do đó các xung phát cũng phải đạt độ bằng phẳng tốt nhất. Việc chỉnh sửa các xung này có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau, nhưng thông thường hay sử dụng đó là các mắt lọc, nhằm hạn chế sự xuất hiện của các thành phần biến đổi nhanh gây méo dạng xung, hay hạn chế biên độ xung thông qua điều khiển tính chất dung kháng hay cảm kháng của mạch. CME-230 sử dụng một “khoá mềm” điều tiết tự động để có thể thêm chức năng tinh chỉnh dạng xung: Trong thang đo S tín hiệu điều khiển tự động được thiết lập khi điều khiển hoạt động của các transistor TR5, TR6, tín hiệu điều khiển này được lấy ra trên chân Base của TR5 dùng để kích hoạt TR19 hoạt động, TR19 hoạt động xuất hiện điện áp đặt lên cuộn dây của rơle JE-DC12V đóng khoá kết nối cuộn dây L3 nối song song với cuộn sơ cấp của biến áp tải H-TLPRD 0109, L3 được kết nối nó giống như một mắt lọc làm tăng độ bằng phẳng của xung ra trong thang đo này.
Các xung tín hiệu tạo ra từ bộ tạo xung dùng phần tử NAND và được hiệu chỉnh độ rộng của chúng thông qua các biến trở hay điều khiển khóa mở các transistor, Tín hiệu này một lần nữa qua hai cổng NAND 2 tiếp theo để hiệu chỉnh, sau đó thực hiện khuếch đai thông qua các tầng khuếch đại (tiền khuếch đại) trước khi đưa tới bộ khuếch đại công suất dùng transistor MOSFET.
3.2.4. Nguồn cấp áp
Tầng khuếch đại công suất lớn trong mạch điều chế xung sử dung transistor MOSFET kênh cảm ứng (TR11). Điện áp một chiều cấp cho Dren của TR11 thay đổi được trong khoảng 350V đến 750 V nhờ một mạch ổn áp dải rộng sử dụng IC1 và transistor công suất TR1. Bộ nguồn tạo tạo các dải điện áp khác nhau thông qua biến áp T1: điện áp 18 V cung cấp cho mạch tạo xung và tiền khuếch đại cũng như mạch điều khiển độ rộng xung, điện áp khoảng 350V được tích trong hai tụ C21 và C22, sử dụng nguồn điện áp cao này để cung cấp cho TR11.
Khi tín hiệu (các xung) từ mạch tiền khuếch đại tới chân G của TR11 làm xuất hiện dòng Id biến đổi theo tín hiệu đầu vào và được khuếch đại lên rất cao với hệ số khuếch đại của TR11, tín hiệu đầu ra được lấy ra qua biến áp T2, tín hiệu xung được lấy ra có biên độ điện áp rất lớn có công suất cao, tín hiệu này được đưa tới đèn MAG để tạo tạo tín hiệu phát có công suất lớn.
3.2.5. Nguyên lý mạch
Từ những phân tích trên ta cũng có thể tổng kết lại nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại xung dung Mosfet kênh cảm ứng này:
Dưới tác động của xung kích thích vào TRIGER của mạch điều chế xung.Ở mức tích cực cao xung được qua tầng tạo và sửa dạng xung.Tại đây xung vuông được hình thành bằng mạch vi phân sử dụng transistor TR2, tụ C14 và điện trở R13.Sau đó được sửa dạng xung sao cho thích hợp để đưa vào tầng khuếch đại công suất đệm.Tầng khuếch đại đệm điều chỉnh tín hiệu sau khuếch đại ổn định và đưa tới tầng công suất ra.
Tầng khuếch đại công suất ra trong mạch điều chế xung sử dung transistor MOSFET kênh cảm ứng (TR11). Điện áp một chiều cấp cho Dren của TR11 thay đổi được trong khoảng 350V đến 750 V nhờ một mạch ổn áp dải rộng sử dụng IC1 và transistor công suất TR1. Bộ nguồn tạo tạo các dải điện áp khác nhau thông qua biến áp T1: điện áp 18 V cung cấp cho mạch tạo xung và tiền khuếch đại cũng như mạch điều khiển độ rộng xung, điện áp khoảng 350V được tích trong hai tụ C21 và C22, sử dụng nguồn điện áp cao này để cung cấp cho TR11. Khi tín hiệu (các xung) từ mạch tiền khuếch đại tới chân G của TR11 làm xuất hiện dòng Id biến đổi theo tín hiệu đầu vào và được khuếch đại lên rất cao với hệ số khuếch đại của TR11, tín hiệu đầu ra được lấy ra qua biến áp T2, tín hiệu xung được lấy ra có biên độ điện áp rất lớn có công suất cao, tín hiệu này được đưa tới đèn MAG để tạo tạo tín hiệu phát có công suất