一種基于陰極正負(fù)輸出的柵極調(diào)制器及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及柵極調(diào)制器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于陰極正負(fù)輸出的柵極調(diào)制器及其實(shí)現(xiàn)方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]隨著高壓脈沖調(diào)制技術(shù)、電力電子技術(shù)和高電壓技術(shù)的發(fā)展，高壓柵極脈沖調(diào)制器作為基礎(chǔ)技術(shù)拓寬了雷達(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用。調(diào)制器的用途非常廣泛，最主要的用處在于控制電子注的通斷，實(shí)現(xiàn)電子管、真空微波管等的開通和關(guān)斷?，F(xiàn)有的柵極調(diào)制器由于采用正偏電源和負(fù)偏電源為微波管柵極提供調(diào)制電壓，正偏電源供調(diào)制器形成正脈沖，使得微波管產(chǎn)出電子束，其脈沖電壓相對(duì)于陰極為零到數(shù)百伏范圍內(nèi)，其脈沖電流在數(shù)十毫安以內(nèi)；負(fù)偏電源使得行波管電子束截止，其輸出電壓在幾百伏到幾千伏的范圍內(nèi)，但電流小至可以忽略，但這只能針對(duì)所需基于陰極為正脈沖的微波管進(jìn)行調(diào)制，比較單一，實(shí)用性較差；而且其內(nèi)部電路、供電電源等實(shí)現(xiàn)方法過于復(fù)雜，導(dǎo)致調(diào)制器體積較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的首要目的在于提供一種基于陰極可輸出正脈沖或負(fù)脈沖、實(shí)用性強(qiáng)的基于陰極正負(fù)輸出的柵極調(diào)制器。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種基于陰極正負(fù)輸出的柵極調(diào)制器，包括外接同步信號(hào)的用于給調(diào)制電路的開啟開關(guān)V1、關(guān)斷開關(guān)V2提供開啟脈沖信號(hào)、關(guān)斷脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)模塊，其輸出端與調(diào)制電路的輸入端相連，修正電源串接于正偏電源和負(fù)偏電源之間，修正電源與正偏電源、負(fù)偏電源連接處極性相同且三者均向調(diào)制電路內(nèi)的開啟開關(guān)V1、關(guān)斷開關(guān)V2供電，所述開啟開關(guān)V1、關(guān)斷開關(guān)V2均為MOS管，調(diào)制電路的輸出端接負(fù)載的控制電極和陰極，所述負(fù)載為微波管。
[0006]所述調(diào)制電路由開啟開關(guān)V1、關(guān)斷開關(guān)V2、鉗位管V3、隔離二極管V4、開啟開關(guān)限流電阻R1、關(guān)斷開關(guān)限流電阻R2、打火限流電阻R3和分壓電阻R4組成，開啟開關(guān)Vl的漏極與正偏電源的正極相連，正偏電源的負(fù)極與修正電源的負(fù)極相連，修正電源的正極與負(fù)偏電源的正極相連，開啟開關(guān)Vl的源極依次通過開啟開關(guān)限流電阻R1、關(guān)斷開關(guān)限流電阻R2接關(guān)斷開關(guān)V2的漏極，關(guān)斷開關(guān)V2的源極分別與分壓電阻R4的一端、負(fù)偏電源的負(fù)極相連，分壓電阻R4的另一端分別與開啟開關(guān)限流電阻R1、關(guān)斷開關(guān)限流電阻R2、打火限流電阻R3的一端和隔離二極管V4的陽(yáng)極相連，隔離二極管V4的陰極與正偏電源的負(fù)極相連，打火限流電阻R3的另一端分別與鉗位管V3的一端、負(fù)載的控制電極相連，鉗位管V3的另一端分別與修正電源的正極、負(fù)偏電源的正極、負(fù)載的陰極相連。
[0007]所述驅(qū)動(dòng)模塊的第一輸出端與開啟開關(guān)Vl的柵極相連，所述驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸出端與關(guān)斷開關(guān)V2的柵極相連，所述正偏電源、修正電源和負(fù)偏電源均采用模塊化電源。
[0008]所述開啟開關(guān)限流電阻R1、關(guān)斷開關(guān)限流電阻R2、打火限流電阻R3和分壓電阻R4均為無(wú)感線繞電阻。
[0009]所述的鉗位管V3為瞬態(tài)抑制TVS管，所述的隔離二極管V4為玻璃鈍化快速整流二極管。
[0010]本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于陰極正負(fù)輸出的柵極調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括下列順序的步驟:
(1)調(diào)節(jié)送入驅(qū)動(dòng)模塊的同步信號(hào)的工作頻率和脈寬寬度，控制調(diào)制電路的開啟開關(guān)Vl和關(guān)斷開關(guān)V2交替導(dǎo)通工作，使柵極調(diào)制器輸出一定幅值的脈沖波形；
(2)調(diào)節(jié)正偏電源、修正電源的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)柵極調(diào)制器輸出脈沖電壓從負(fù)電壓到正電壓，或從正電壓到負(fù)電壓的連續(xù)可調(diào)；同時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)偏電源的輸出電壓至微波管電子注截止所需電壓，實(shí)現(xiàn)不同微波管電子注的截止。
[0011 ] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明采用修正電源串接于正偏電源和負(fù)偏電源之間，并通過調(diào)節(jié)正偏電源、修正電源輸出電壓的方法，實(shí)現(xiàn)調(diào)制器輸出脈沖電壓從負(fù)電壓到正電壓或從正電壓到負(fù)電壓的連續(xù)可調(diào)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明輸出脈沖電壓基于陰極可正可負(fù)，基于陰極的輸出脈沖電壓連續(xù)可調(diào)，能應(yīng)用與多種微波管電源場(chǎng)合，實(shí)用性較強(qiáng)。此夕卜，驅(qū)動(dòng)模塊、正偏電源、修正電源、負(fù)偏電源均采用模塊化，大大減小了柵極調(diào)制器的體積。
[0012]
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明的電路原理圖；
圖3是本發(fā)明輸出的工作波形圖。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015]一種基于陰極正負(fù)輸出的柵極調(diào)制器，包括外接同步信號(hào)的用于給調(diào)制電路的開啟開關(guān)V1、關(guān)斷開關(guān)V2提供開啟脈沖信號(hào)、關(guān)斷脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)模塊1，其輸出端與調(diào)制電路2的輸入端相連，修正電源4串接于正偏電源3和負(fù)偏電源5之間，修正電源4與正偏電源3、負(fù)偏電源5連接處極性相同且三者均向調(diào)制電路2內(nèi)的開啟開關(guān)V1、關(guān)斷開關(guān)V2供電，正偏電源3、修正電源4和負(fù)偏電源5均采用模塊化電源，所述開啟開關(guān)V1、關(guān)斷開關(guān)V2均為MOS管，調(diào)制電路2的輸出端接負(fù)載的控制電極和陰極，所述負(fù)載為微波管，如圖1、2所示，在圖2中，G表示微波管的柵極即控制電極，K表示微波管的陰極。
[0016]如圖1、2所示，所述調(diào)制電路2由開啟開關(guān)V1、關(guān)斷開關(guān)V2、鉗位管V3、隔離二極管V4、開啟開關(guān)限流電阻R1、關(guān)斷開關(guān)限流電阻R2、打火限流電阻R3和分壓電阻R4組成，開啟開關(guān)Vl的漏極與正偏電源3的正極相連，正偏電源3的負(fù)極與修正電源4的負(fù)極相連，修正電源4的正極與負(fù)偏電源5的正極相連，開啟開關(guān)Vl的源極依次通過開啟開關(guān)限流電阻R1、關(guān)斷開關(guān)限流電阻R2接關(guān)斷開關(guān)V2的漏極，關(guān)斷開關(guān)V2的源極分別與分壓電阻R4的一端、負(fù)偏電源5的負(fù)極相連，分壓電阻R4的另一端分別與開啟開關(guān)限流電阻R1、關(guān)斷開關(guān)限流電阻R2、打火限流電阻R3的一端和隔離二極管V4的陽(yáng)極相連，隔離二極管V4的陰極與正偏電源3的負(fù)極相連，打火限流電阻R3的另一端分別與鉗位管V3的一端、負(fù)載的控制電極相連，鉗位管V3的另一端分別與修正電源4的正極、負(fù)偏電源5的正極、負(fù)載的陰極相連。
[0017]如圖1、2所示，所述驅(qū)動(dòng)模塊I的第一輸出端與開啟開關(guān)Vl的柵極相連，所述驅(qū)動(dòng)模塊I的第二輸出端與關(guān)斷開關(guān)V2的柵極相連，驅(qū)動(dòng)模塊I用于給調(diào)制電路2的開啟開關(guān)V1、關(guān)斷開關(guān)V2提供開啟脈沖信號(hào)和關(guān)斷脈沖信號(hào)。所述開啟開關(guān)限流電阻R1、關(guān)斷開關(guān)限流電阻R2、打火限流電阻R3和分壓電阻R4均為無(wú)感線繞電阻，開啟開關(guān)限流電阻R1、關(guān)斷開關(guān)限流電阻R2分別用于根據(jù)開啟脈沖或者關(guān)斷脈沖導(dǎo)通開啟或者截止電壓，打火限流電阻R3用于在打火時(shí)，保護(hù)微波管的控制電極的電流過大，提高調(diào)制器的可靠性，分壓電阻R4用于分壓負(fù)偏電源5電壓。所述的鉗位管V3為瞬態(tài)抑制TVS管，用于保護(hù)微波管控制電極的電壓過高，所述的隔離二極管V4為玻璃鈍化快速整流二極管，在開啟開關(guān)Vl損壞時(shí)用于保護(hù)微波管的控制電極。
[0018]如圖1、2、3所示，在工作時(shí)，首先，調(diào)節(jié)送入驅(qū)動(dòng)模塊I的同步信號(hào)的工作頻率和脈寬寬度，控制調(diào)制電路2的開啟開關(guān)Vl和關(guān)斷開關(guān)V2交替導(dǎo)通工作，使柵極調(diào)制器輸出一定幅值的脈沖波形；其次，調(diào)節(jié)正偏電源3、修正電源4的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)柵極調(diào)制器輸出脈沖電壓從負(fù)電壓到正電壓，或從正電壓到負(fù)電壓的連續(xù)可調(diào)；同時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)偏電源5的輸出電壓至微波管電子注截止所需電壓，實(shí)現(xiàn)不同微波管電子注的截止。
[0019]實(shí)施例一
驅(qū)動(dòng)模塊I提供頻率f為IkHz,脈寬Tonl、Ton2分別為20 μ s、200ns的兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出；正偏電源3的輸出電壓Ul為O?+1000V可調(diào)電源，修正電源4的輸出電壓U2為O?+500V，負(fù)偏電源5的輸出電壓U3為O?-5kV ;負(fù)載為行波管；調(diào)制電路2中開啟開關(guān)V1、關(guān)斷開關(guān)V2為5個(gè)FQP9N90C串聯(lián)，鉗位管V3為12個(gè)1.5KE440CA串聯(lián)，隔離二極管V4為5個(gè)玻璃鈍化快速整流二極管BYV26E串聯(lián)；開啟開關(guān)限流電阻Rl、關(guān)斷開關(guān)限流電阻R2為無(wú)感線繞電阻8W200 Ω，打火限流電阻R3為無(wú)感線繞電阻8W75 Ω