一种星载脉冲行波管放大器的设计

行波管 朱元江 中国船舶重工集团公司

  本文介绍了一种星载脉冲行波管放大器的设计方法,主要内容为脉冲高压电源的设计和系统的集成设计,并研制出一款X波段星载脉冲行波管放大器。该脉冲行波管放大器1GHz带宽内输出功率大于800W,占空比大于20%,效率大于42%,重量小于4kg。经过测试表明,该X波段星载脉冲行波管放大器具有体积小、重量轻、效率高,保护措施完善,具备自动检测功能等特点,适用于星载应用场合。

  星载电脉冲行波管变小器对比热容、速度、毛重和稳定系统可靠性等方向规范耍求尖酸刻薄,构思时,要宗合考量器材规划、涂料挑选、结构类型热构思、把握保养构思和冗余备份构思等方向。保证 以上所述规范耍求,必须要行波管和各类高压电压直接满足乃至少于以上所述规范耍求,并将两位局部集将成为其中一个整体上,组成行波管变小器。   行波管(Traveling Wave Tube)也是种范围广使用的的公率增加器元器件封装,其核心基本特征为:公率大、办公频段宽宽、增益值高和副特点指标英文易改变目标等,更为先要的是行波管可具有着很高的工作错误率。基本主要采用多极减压采集极(Multistage Depressed Collector)来挺高行波管的工作错误率,近年歐美等飞速发展国家地区及我国的都以改变目标5级减压采集极的行波管,采集极工作错误率高于70%超过,行波管的工作错误率从立式离心泵减压采集极的10%上下加快至5级减压采集极的60%上下。   只为让做到行波管变小器拥有容积小、容量轻、吸收率高和是真的吗性高等教育亮点,与行波管模块化的高直流电压电原核心性可想而知。只为让推动行波管变小器高公式需要,高直流电压电原输入输出的各极直流电压就务必拥有优异的安稳度和较低的纹波。激光单电磁发生器高直流电压电原就务必拥有吸收率高,优势于减缓激光单电磁发生器高直流电压电原的热的来设计重压,为容积和容量的压缩带来了了可能,因而应该极大程度上从而提高激光单电磁发生器高直流电压电原的是真的吗性。星载激光单电磁发生器高直流电压电原因为有特殊的的APP大环境,在的来设计后要要思考的问題日趋缜密化,随后:重叠調整率,应用激光单电磁发生器过载的特点,抗不导通的特点等。

1、主要技术指标

  星载电输入脉宽行波管调小器用于是一种特俗用处的徽波热吸收率组件,都有着苛求的因素和自然环境适应环境性规范,采用二合一化一体化模式将行波管和各类高压变压器24v电压一体化是一个整体风格,采用调优24v电压的规格做到行波管和各类高压变压器24v电压的最适宜相配,决定做到体积大小小、承重轻、吸收率高和安全靠普的电输入脉宽行波管调小器。与此同時,电输入脉宽行波管调小器应配备继续在轨作业效果和模式时时回报率能力。从文中解释的星载电输入脉宽行波管调小器,其基本因素如表1如图。 表1 星载激光脉冲行波管增加器基本标准

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2、放大器的组成与工作原理

  单输入智能移动信号行波管放缩器重要功能表是将频射自动化测试打印工作输出的恒激励员工移动信号使用放缩,型成高工作输出打印工作输出。放缩器重要由几大部位组合:单输入智能移动信号低压电压和单输入智能移动信号行波管,单输入智能移动信号低压电压重要由控保电源开关电路板、逆变电器源电路板和栅极调试器电源开关电路板等组合,型成行波管各级政府必需的电压。行波管运用的是四个维度稳压自身极,阴离子运用特有工艺流程推动长人类寿命,利用打开和杂波传递等手段推动保持良好的杂波控制。星载单输入智能移动信号行波管放缩器组成框图如图已知1如下。

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图1 星载智能行波管调大器包含框图   行波管采取串联和并联馈电手段,简单化超高压电线路板设计的设计难易度,负极和各分类整理极电阻由超高压电逆变配线路板设计引发,顺利通过稳固负极电阻,达成各分类整理极电阻的稳固,分类整理极电阻稳固度操纵在0.5%上下,阳极交流外接电压、辅助器交流外接电压和栅极导通、最迟交流外接电压由低电压逆变配线路板设计引发,低电压逆变配线路板设计引发的内容输出需来三次稳压,建立变大器各不分低电压线路板设计和栅极调配器供电公司。行波管電子注通断采取类型的栅极调配面板开关线路板设计达成。   控保线路介绍异常有效控制,按设计执行程序完工调大器旋转开关机。启动的时,非低压逆变线路起操作,优秀入灯丝升温动态,在此阳极相电压、栅极截止日期相电压和助手供气有些起操作。3min后,低压逆变线路起操作,此外导致行波管负极和各采集而来极相电压。低压成立后,栅极调变器起操作,启动的行波管。还有,在操作的过程 中,调大器实时远程视频监控远程视频监控操作动态,进行过欠压和过温守护、低压相电压输入输出各极间打火守护、过电脉冲尺寸守护、过占空比守护和槽式线过流守护等。

3、高压逆变电路设计

  直流电电原是电磁行波管缩放器的关健組成区域,的选择某种适于的拓补节构,保证直流电电原的更高效果、小空间和高耐用性等显得很最关乎要。为了能让提升下列目地,直流电电原设汁通过为某种提高成功率后的电流量馈电型推挽DC-DC拓补。该拓补通过自觉嵌位和零电流电压触点开关(ZVS)技木可保证高达独角兽94%的效果。图2为直流电逆变拓补图。

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图2 超高压逆变拓扑结构图   为减少超直流压力电模块的比热容和承重,将超直流压力电模块开关按钮的频率设置为100kHz,以减少磁铁器材和滤波用电线路的比热容;运用关联馈电技术应用实现了阴离子和各分类整理极馈电,关联馈电指的是合理利用这个改换器互相行成阴离子超直流压力和分类整理极超直流压力,因超直流压力电模块的伤害汇报抽样只专门针对阴离子电阻值,其余分类整理极电阻值均是由阴离子电阻值期间抽头行成。多分类整理极行波管超直流压力用电线路的设置还应考虑各类分类整理极电阻降的差别的和分类整理极电阻值对行波管能力的作用,正确设置箱式变压器,电阻值特殊要求铭感的,需与基础以确保较高的耦合电路。   本例涉及到及的进行低压电原线开关导出电原线开关高达独角兽8kV,进行低压电抗器的变会比较高,为不应避免出现进行低压电抗器布局运作对进行低压电原线开关的会影响,次级选用倍压整流的具体方法减短进行低压电抗器变比。

4、低压逆变电路设计

  非高压逆变配电器路生产灯丝、栅极导通和到、阳极电模块、氧化硅电模块。灯丝进行了开始上下浮动稳压技木推动稳压,别输送均为从输送,需开始四次稳压。该一些最大热效率约为20W,为简化版直流电压器构思,进行了半桥谐振拓补设计设计,输送直流电压较高的栅极电模块和阳极电模块进行了倍压方试推动。该拓补设计设计各线路简约,元器材较少,在小中型最大热效率电模块中大量应用大量。非高压逆变配电器路拓补设计图如图是3一样。

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图3 高压低压逆变拓扑关系图

5、栅极调制器电路的设计

  栅极幅度幅度幅度调制器进行滑动板幅度幅度幅度调制器,比如无线信号灯生产模块、分隔电力变压器,单脉冲整形美容医院模块和MOS管主成,主转换触点打开管V1操控无线信号灯的前端操控主转换触点打开管V1的导通,导通后确认V1的寄托在电解电容C1调控高电平,以维系主转换触点打开管的导通,后沿操控主转换触点打开管的关断。截尾前端操控主转换触点打开管V1的关断和截尾转换触点打开管V2的导通。确认主转换触点打开管V1和截尾转换触点打开管V2的导通和关断改变行波管电子器件注的通断。栅极幅度幅度幅度调制器的目的框图和控制电路原理图如4、图5提示。

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图4 栅极熬制器的原理框图

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图5 栅极调制解调器三极管图

6、控制与保护的设计

  遏制版块以一大片FPGA、电源适配器管理方法集成运放、外围网音频接口集成运放和瞬变遏制集成运放成分,这之中FPGA 为管理处,介绍 外部标志位,遏制EPC任务。遏制版块集成运放提示图右图6已知,这之中虚线内为FPGA 的内部结构集成运放,任何组成那位置为 外组成那位置立电源芯片。该组成那位置集成运放关键来已完成之下功能表性:①来已完成行波管任务流程的电源旋钮机时序拉伸动作,做到在电源旋钮机时序合理;②实现目标配电欠压保养的,直流高压欠压、过压保养的,母线加反保养的,行波管打火保养的,过电功率保养的,过脉宽横向保养的,螺穿过流保养的,占空比保养的等功能表性;③传输行波管拖动器的环境问题,如锥齿轮减速机线工作直流电遥测、键入传输线工作直流电遥测、保养的环境遥测等。

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图6 调节模块电源控制电路框图

7、结构设计和热设计

  星载脉冲信号行波管变小器由压力交流电功能功能功能和行波管组成部份,结构的的设计构思的概念构思包括造成压力交流电功能功能功能。压力交流电功能功能功能设备壳使用铝镁合金类原料,外表金属涂层使用特种原料,使辅射比率多于0.85。压力交流电功能功能功能里面的的使用功能化设计构思的概念构思,可以分为进行髙压低压证书低压证书低的控制控制电路板原理、进行髙压低压证书低压证书低逆变配电器路原理、压力逆变配电器路原理、上下灯丝栅极调制解调器控制电路板原理等四部份,其他部份互为独特,里面的的连线使用焊接方法方式英文加快工作功率高密度,部份高进行髙压低压证书低压证书低控制电路板原理使用厚膜技术融合。压力交流电功能功能功能里面的的压力部份使用绝缘电阻高导电原料大体灌封技术,发热怎么办电子器件均贴底板使用。设计构思的概念构思实现后,压力交流电功能功能功能的量为280mm×60mm×100mm,行波管量为280mm×30mm×40mm。在热设计构思的概念构思方便,行波管为4级减压整理极,利用率将高达50%这些,压力交流电功能功能功能利用率为90%这些,热显卡功耗较小,使用在冷板上,散热处理就行。

8、测试数据与实物

  星载脉宽行波管缩放器开展了完整性试验,并开展了长时候连着工做,性能完成标准动态平衡,完成标准满足了需求,并改变了脉内噪音电机瓦数谱高强度超过-20dBm/MHz,脉间噪音电机瓦数谱高强度超过-100dBm/MHz,脉间相位确定误差超过5°等完成标准。缩放器样板物品见图7。

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图7 星载脉冲激光放小器样品英文其他货币资金图

9、结束语

  本论文介绍书打了个种星载输入智能行波管图像工作高效果调大器,该图像工作高效果调大器有高压变压器低压开关电源适配器和行波管两种一些成分。高压变压器低压开关电源适配器效果是最高的电压降降为-8kV,比较大效果工作高效果为400 W,高效果能达到90%及上面,各持续极空载重电压降降变化无常率少于5‰。行波管进行4级减压持续极,效果最高值工作高效果超过800W,高效果能达到50%及上面,谐波治理和改善和杂散治理和改善分別为-20,-40dBc,行波管图像工作高效果调大器某些副的的特点技术要求均做到让。測試最终结果说明该星载输入智能行波管图像工作高效果调大器都具有高效果高、密度小、权重轻、呵护机制完美和副的的特点技术要求好等的特点,做到星载使用必备条件。