线型调制器充电技术述评

在线型调制器脉冲形成网络的充电问题上,将比较及分析变压器和电感反馈充电技术与谐振充电技术各自的突出的优点。作为比较的项目有:每个脉冲充电期间转移到网络的能量;总电压转换比;能量储存要求;网络储能电压的调整与控制。我们将定义和叙述各种技术,包括性能特性和基本参数。谐振充电可以采用降Q电路即充电并联调节电路进行电荷控制。可以看到变压器型和电感反馈型这两种方法都不需要既大又笨的高压电源变压器。     

脉冲变压器对PFN-Marx 充电过程分析

脉冲变压器对PFN-Marx 充电这种非恒压直流充电方式使得各级PFN 之间能采用自击穿开关。在PFN-Marx 充 电过程中,网络延时使得各级PFN 上充电电压不一致和充电电流分布不均匀。这种不均匀性提高了电容器损坏的风险和 系统工作的不稳定性。本文从LC 梯形网络出发,采用电路原理推导了脉冲变压器对PFN-Marx 充电时每一级PFN 上充 电电压计算方法,进而研究了系统参数及电感排列方式对充电电压一致性的影响,模拟研究表明该计算方法可以为 PFN-Marx 结构和参数设计提供参考。     

用于雷达调制器的精密脉冲调整器

现代雷达系统射频要具有高度的相位稳定性。对于高性能发射机驱动功率放大器的调制器系统,脉冲间幅度的可重复性需要同样地精确。本文叙述的是在调制器平均功率为18.5KV时,怎样用单晶体管控制脉冲形成网络(PFN)电压,使脉冲间幅度稳定性达到±0.001％。90瓦、全固态控制PFN电压为3千伏的高压调整器的功率损耗小于0.5％,证实参差脉冲重复频率的变化达到±30％。     

工作在非线性负载下的脉冲形成网络效应

为了研究脉冲形成网络(PFN)的性能,用计算机模拟电子枪功率调制器。该PFN是设计用于恒定的匹配负载的,但却在非线性负载下工作。功率调制器的工作包括:在电子枪的负极加负220千伏的脉冲电压,这个负电压由一个50千伏的刚管脉冲源通过脉冲变压器供给,脉冲源由四个并联的功率三极管开关,而功率三极管由线性脉冲源或PFN激励。三极管即PFN的负载展示的非线性阻抗取决于它们的栅极和板极电压。用计算机模拟来检测PFN上的功率管的非线性负载效应。 PFN由四个12千伏、10微秒模件构成。能够增加或移去这些PFN模件,以便以10微秒量级改变脉冲宽度。使用数字计算机模拟时,首先研究了这个PFN模件,于是建成并测试了恒定负载。然后通过模拟功率调制器中的PFN,检测了工作在非线性负载下的PFN效应。     

一个具有精密脉间调节的逆变器充电全固态调制器

我们已研制出一种适用于战术雷达发射机的新型、全固态、高功率线性调制器。该新型调制器性能优良,为组件式结构并且它在可靠性和可维护性方面也有所改进。它使用RBDT(反向阻断二极晶体管)来开关PFN(脉冲形成网络)以产生脉冲宽度为9微秒、峰值功率为9兆瓦而平均功率为24千瓦的脉冲串。该调制器的独到之处是采用了四组件的逆变器和在脉间给PFN充电调节到0.01％之内的系统。该逆变系统把低压直流电源转换到10千赫,经变压整流从而以小的阶跃给PFN充电。在给PFN充电的大部分时间内,所有四个组件以最高频率同时工作,以便以最大的速率给PEN充电。当PFN接近充满电荷时,逆变器频率和工作数量都减少,以便降低阶跃时间,放慢充电速率,从而得到昕需要的调节。本文叙述了该调制器并且给出了在战术雷达系统中所获得的实验结果。     

小型化脉冲形成线

前言许多激光和微波发射机同时要求快速的脉冲上升时间和体积重量的小型化。结合这两方面的要求,最希望的是在线型脉冲调制器发射机的设计中不用脉冲变压器。因为变压器的漏感使得脉冲上升时间增加,同时所用的变压器是一种体积重量都较大的元件。如果在线性调制器中省掉脉冲变压器,将使脉冲形成元件的负担加重。脉冲形成元件上充电电压应是负载(激光器或微波管)所需电压的两倍。并且应完成脉冲形成网络与负载之间的阻抗匹配。解决这个问题的一种方法是采用同轴电缆作为脉冲     

脉宽捷变线型调制器

一种模块化的线型调制器已经研制成功。它的主要特点是:具有可变脉宽和脉冲重复频率;具有单次脉冲或脉冲串能力;能进行故障隔离,在不中断运行的条件下,仅仅降低部分性能便可自动切断失效模块。设计指标达到:40千瓦平均输出功率;7.5兆瓦峰值输出功率;3、6和12微秒三种脉宽。利用可选的谐振充电电路及相应的用二极管隔离的分段脉冲形成网络可在脉间实现脉宽捷变。在逆变电源、充电系统和调制器中都采用了模块化结构,以便改善可维修性和自动故障弱化性能。调制器中应用RBDT(反向阻断二极晶闸管)作为放电开关以提供高可靠的瞬间接通能力。为了达到高压脉冲输出的脉间稳定性,采用了两级调整。逆变调整电源提供了第一级调整,第二级是一个精密控制PFN(脉冲形成网络)充电电压幅度的固态调制器。     

某型C波段多普勒天气雷达线性脉冲调制器设计

线性脉冲调制器是整个雷达发射分系统的重要组成部分,线性脉冲调制器在放电触发脉冲作用下,形成调制脉冲并可以实现调制脉冲宽度的变化。针对某型脉冲多普勒天气雷达发射分系统的技术要求,对线性脉冲调制器中的可控硅、PFN、均压电路、反峰电路、阻尼电路等进行了相关设计。放电开关可控硅组件体积小,工作效率较高;PFN形成特定脉冲宽度、脉冲幅度和重复频率的调制脉冲;均压电路对可控硅组件进行均压,保证各个可控硅分担的电压相同,防止可控硅出现过压击穿现象;反峰电路消除PFN上的反向电压。通过在脉冲多普勒天气雷达上进行连续使用及测试,该线性脉冲调制器满足雷达发射分系统主要技术指标要求,并具有性能稳定可靠等诸多优点。     

基于感应叠加原理的充电电源初步研究

高功率转换开关是限制大功率高压脉冲调制器重复运行频率的关键因素。为避免高功率转换开关的使用,开展了基于感应叠加原理的高压充电电源初步研究。建立了构成感应叠加充电电源基本单元的脉冲变压器调制电路的数学模型,确立了变压器磁芯截面的设计原则,以IGBT作为调制器的转换开关,开展了2级感应叠加充电电源的初步实验研究。实验表明与单元脉冲变压器输出电压相比,升压系数接近2,波形没有发生畸变。     

130MW大功率线型脉冲调制器的设计与研究

为解决国家同步辐射实验室直线微波源末级放大器速调管来源及满足后期升能的需要．研制了6台大功率线型脉冲调制器,作为E3730A速调管的阴极脉冲调制器,该调制器采用恒流充电高压逆变电源为调制器人工线（PFN）充电,输出130MW脉冲功率。对该调制器的设计原理进行了介绍,对其放电电路、放电开关、充电电路的工程实现进行了分析,详细讨论了旁路电路的作用及工程设计,指出采用同轴电缆传输高压充电能量必须采用旁路电路的必要性,最终给出了调制器的研制结果及应用情况。     

级联Blumlein型脉冲网络充电电源设计

各级Blumlein型脉冲形成网络充电电压的不一致是影响级联脉冲形成网络电压传输效率的因素之一,为了使级联网络的充电电压一致,设计了一种多路充电电源.每路电源由脉冲变压器,IGBT,初级储能电容组成,IGBT的同步触发使得每路电源同时对负载充电.实验结果表明各级网络的充电电压不一致性＜0.1％.     

一种宽适应高电位脉冲调制器的实现方法

介绍了一种宽适应高电位脉冲调制器的实现方法。调制器由初级脉冲形成电路、隔离变压器、次级脉冲恢复电路组成。采用CPLD将初级脉冲分离形成开启、关断和截尾脉冲,通过变压器隔离传输,并利用MOSFET极间分布电容的充电延时特性,最终输出调制脉冲。还介绍了该调制器的设计实例,给出了性能测试结果。     

载频解调式脉冲调制器的研制

介绍了一种新型载频解调式栅极脉冲调制器.调制器由2只脉冲变压器、载频调制控制电路、解调与脉冲输出电路组成.调制器采用了内载频脉冲驱动模式,利用了MOSFET的极分布电容对信号的延时作用,通过二极管解调还原调制管触发脉冲,最终输出正负电压的调制脉冲.载频信号频率大于200 kHz,隔离变压器具有尺寸小,绕组匝数少的特点.采用这种模式的调制器,输出脉冲宽度宽、前后沿小、工作比高.详细介绍了基于载频解调式脉冲调制器的应用实例,并对其性能参数进行了测试.     

串联叠加式固态脉冲调制器的设计

介绍了固态调制器电路常用的拓扑结构,讨论了开关直接串联与加法器叠加两种拓扑结构的特点。设计了基于IGBT的串联叠加式固态刚管脉冲调制器,调制器通过充电电源变压器实现电位隔离,采用6路调制单元串联叠加,并利用脉冲变压器升压至40 kV。重点讨论了该类型调制器研制中的关键技术,分析了脉冲变压器铁芯饱和现象并提出解决方法;讨论了吸收电路的计算选取,给出了有无吸收电路时,IGBT的C、E两端电压波形;分析并解决了脉冲波形过冲控制以及电磁干扰噪声抑制问题。     

利用饱和电感器控制充电

线型脉冲源由于其工作重复频率大于几千赫,故需要一种能保证开关可靠工作的特殊电路。实际上,氢闸流管和其他的关断开关在阳极电压重新加上之前,需要几个微秒或更长的“延缓时间”。这个延时可使闸流管得以恢复并防止误关断。为了获得所需要的延迟时间,可以采用轻微负失配的脉冲形成网络(PFN)和放慢谐振充电这样一种方法。但是,线型调制器的重复频率受到了谐振充电特性的限制。为了提高重复频率,只要利用饱和电感器作充电电感就可以改善这个特性。本文叙述了饱和电感器的设计考虑和实验性能,该电感器能够使储能网络谐振充电到25千伏,且具有16.5微秒的延迟时间。     

用于AN/SPS-67雷达的具有三种脉冲宽度的固态磁开关调制器

已经为AN/SPS-10舰载雷达系统的改进型AN/SPS-67雷达研制丁一种新的发射机/调制器。该发射机比其替代的设备更小、更轻、更可靠,并且适宜于降低背景噪声杂波、改善动目标检测和准确地捕获目标。 AN/SPS-67发射机/调制器的负载是瓦里安公司生产的210千瓦、G波段可调磁控管SFD-341,调制器具有下列特性: (1)三个离散的脉冲宽度:0.1微秒、0.25微秒和1.0微秒: (2)磁控管阴极电压截尾,致使其下降时间接近上升时间,单个输出脉冲变压器的设计已考虑了这个特性。 (3)磁控管阴极反向电压削波,以降低脉冲过后的无用电压。 (4)全固态调制器的设计不用机械继电器就可提供脉冲宽度通道的隔离。 (5)磁开关铁心磁通的复位不要直流偏置。 (6)用脉间调节的方法对储能电容器进行能量控制。 (7)由指令控制储能电容的充电和选择。本文一并提出了这个新发射机的性能数据和最初整架测试的结果。     

小型化高压固态脉冲调制器

针对高峰值功率发射机调制器的技术要求,介绍了常用的线型调制器和固态刚管调制器电路拓扑,讨论了不同调制器的特点和适用场合。介绍了小型化高压固态脉冲调制器的电路拓扑,分析了影响调制器性能的主要因素。该调制器基于单个大功率绝缘栅双极型晶体管模块和初级采用多组导线并联绕制的脉冲变压器,并采用能量回馈电路来箝位脉冲变压器的反峰电压。文中给出了调制器的输出脉冲波形,并指出了该调制器的适用场合。     

ARSR-3发射机的全固态调制器

本文敍述ARSR-3系统中使用的一种全固态高功率脉冲调制器(ARSR-3系统是联邦航空署的一种航线监视雷达)。该调制器是多年来不仅在器件研制中而且也是线路研制中所取得的最好成果,它使用了具有快速开关特性的“反向阻断双端固态闸流管”(RBDT’S),这种器件可在大电流状态下直接开关14兆瓦、3微秒视频脉冲而不需要采用磁性开关器件。调制器由五个相同的脉冲形成网络组件、一个触放大器以及一只使调制器输出与速调管电子束特性相匹配的脉冲变压器组成。每一个组件包含有各自的脉冲形成网络。RBDT放电开关部件以及有关电路。这种调制器是采用西屋公司T62R型RBDT新器件的首批产品设备。这种器件能以每微秒3000安培上升速率去开关2200安培电流的脉冲。     

天气雷达回扫充电调制器的应用分析

为了提高发射机输出脉冲幅度的稳定度,研制了平均功率约30kW的脉冲电源,采用回扫充电技术给线型调制器的脉冲形成网络充电。该电源充电、放电分时进行,可控制调制器连通以减小电源纹波影响调制器指标;采用IGBT作为充电开关。研究了临沂新一代天气雷达回扫充电调制器的工作原理和电路组成,最后还阐述了回扫充电电源中重要参数指标。     

高压脉冲轨道电路系统稳压电源的设计研究

基于对高压脉冲系统器材改进、优化的目的,对高压脉冲发码器中电源进行重新设计.采用非线性电感与线性电容形成铁磁谐振的方式,结合稳压变压器在高压脉冲轨道电路系统中的电磁工作状态,使稳压器输入从176~253 V变化时,其输出电压不低于空载额定值的97%.