CN108493084B - 一种栅控行波管阴极老炼激活系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种栅控行波管阴极老炼激活系统及方法，属于行波管阴极激活技术领域。本发明公开的一种栅控行波管阴极老炼激活系统，包括测控单元、供电单元、浮动板调制器、灯丝电源、阴极电源、收集极电源、钛泵电源、微波信号源、微波功率计和衰减器，激活对象为行波管。本发明还公开用于一种栅控行波管阴极老炼激活系统的一种栅控行波管阴极老炼激活的方法。本发明要解决的技术问题为：实现栅控行波管阴极老炼激活，提高栅控行波管可靠性、稳定性和使用寿命，且能够实现如下目的：提高栅控行波管管内真空度；提高各极绝缘性；激发阴极活性；提高行波管阴极电子发射能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种栅控行波管阴极老炼激活系统及方法，尤其涉及一种能够提高栅控行波管各极绝缘强度和管内真空度、激发栅控行波管阴极活性、提高阴极电子发射密度和行波管输出功率的老炼激活系统及方法，属于行波管阴极激活技术领域。
背景技术
栅控行波管是一种常用的真空微波功率部件。行波管长期存放后，管内的元件会释放出少量气体，管内真空度和阴极活性将会下降，在这种情况下加高压可能出现高频性能不稳、打火和性能下降，甚至导致行波管及其电源损坏。因此，行波管贮存期间应定期进行老炼，贮存一年以上的行波管，使用前必须进行老炼激活。定期给行波管进行老炼激活则可改善管内的真空度，避免阴极活性下降，维持管子的稳定性，保持行波管器件性能。
对与本发明相关的典型文章或专利进行剖析：
《舰船电子对抗》第34卷第1期中“大功率行波管老炼测试系统”一文提出了一种连续波大功率行波管老炼测试系统。系统提供了行波管老炼测试所需的灯丝电源、控制极电源、阴极高压电源、收集极高压电源、阳极高压电源和微波激励信号，采用计算机监控系统对电源进行控制和监测，并对管子的性能参数进行实时的采集、显示和录取。主要吸收阳控行波管内残留气体，提高管内真空度，减少打火，对行波管的性能进行测试，没有述及行波管阴极老炼激活方法与步骤。
《舰船电子对抗》第30卷第3期中“多路行波管老炼自动测试系统”一文提出了一种基于单片机和GPIB接口的多路行波管的自动老炼测试系统，主要完成对行波管各种参数的测试及行波管的老炼。在行波管参数测试过程中计算机可以改变行波管的输入状态和工作状态。老炼过程中计算机可自动监测每只行波管的即时输入功率和输出功率,提供安全报警，还可对测试数据进行分析、比较、查看、存储。没有述及行波管阴极老炼激活的相关内容。
《真空电子技术》2006年第6期中“行波管老炼仪设计”一文提出了一种连续波大功率行波管老炼测试系统，文中没有给出完整的组成图以及行波管各极与电源的连接，没有说明行波管老炼测试的具体方法和步骤。
以上文献主要针对连续波行波管老炼测试，没有述及栅控脉冲行波管的阴极老炼激活。
发明内容
本发明公开的一种栅控行波管阴极老炼激活系统及方法要解决的技术问题为：实现栅控行波管阴极老炼激活，提高栅控行波管可靠性、稳定性和使用寿命，且能够实现如下目的：提高栅控行波管管内真空度；提高各极绝缘性；激发阴极活性；提高行波管阴极电子发射能力。
本发明目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的一种栅控行波管阴极老炼激活系统，包括测控单元、供电单元、浮动板调制器、灯丝电源、阴极电源、收集极电源、钛泵电源、微波信号源、微波功率计和衰减器，激活对象为行波管。其中，电源灯丝电源、阴极电源、收集极电源、钛泵电源均为开关电源。测控单元通过数据总线分别与供电单元、浮动板调制器、灯丝电源、阴极电源、收集电源、钛泵电源、微波信号源、微波功率计相连。供电单元分别与浮动板调制器、灯丝电源、阴极电源、收集电源、钛泵电源、微波信号源、微波功率计相连。浮动板调制器通过数据总线和测控单元相连，还分别与供电单元、灯丝电源正极、阴极电源负极、收集极电源负极、行波管栅极(G)连接。灯丝电源通过数据总线和测控单元相连，还与供电单元相连，此外，灯丝电源正极分别与浮动板调制器、阴极电源负极、收集极电源负极相连，负极与行波管灯丝(F)相连。阴极电源通过数据总线和测控单元相连，还与供电单元相连，此外，阴极电源正极分别与行波管的慢波线(H)、钛泵电源负极、地线相连，负极分别与浮动板调制器、灯丝电源正极、收集极电源负极连接。收集极电源通过数据总线和测控单元相连，还与供电单元相连，此外，收集极电源正极与行波管收集极(C)相连，负极分别与浮动板调制器、灯丝电源正极、阴极电源负极连接。钛泵电源通过数据总线和测控单元相连，还与供电单元相连，此外，钛泵电源正极与行波管钛泵(T)连接，负极分别与阴极电源正极、行波管慢波线(H)相连。微波信号源通过数据总线和测控单元相连，还分别与供电单元、行波管信号输入端(IN)连接。微波功率计通过数据总线和测控单元相连，还分别与供电单元、衰减器连接。衰减器分别与微波功率计、行波管信号输出端(OUT)连接。
测控单元通过总线控制行波管各极电源输出电压、微波信号源输出功率、微波功率计量程的设定，实现对行波管各极电流、钛泵电流和行波管输出功率的测量。供电单元在测控单元的控制下为其他测试资源供电；浮动板调制器主要为行波管栅极(G)提供幅度、频率和脉宽均可控制的调制脉冲。灯丝电源主要为行波管灯丝提供适配电压，并实现对灯丝电流测量；阴极电源主要为行波管阴极(K)提供适配电压，并实现对行波管阴极(K)电流测量。收集极电源主要为行波管收集极(C)提供适配电压，并实现对行波管收集极(C)电流测量；钛泵电源主要为行波管钛泵(T)供电，并实现对行波管钛泵(T)电流测量；微波信号源主要为行波管提供激励信号。微波功率计用于实现对行波管输出功率测量；衰减器用于对行波管输出的高电平功率进行衰减，使高电平功率衰减至适合微波功率计的测量。
本发明还公开用于一种栅控行波管阴极老炼激活系统的一种栅控行波管阴极老炼激活的方法，包括如下步骤：
步骤1.接通系统电源后，在测控单元的控制下，供电单元给所有的测试资源供电，各测试资源进入待机状态；
步骤2.在测控单元的控制下，设置钛泵电源输出电压至被老炼激活的行波管钛泵(T)额定供电压，并实时监测钛泵(T)电流，当钛泵(T)电流低于其额定值，钛泵(T)停止工作；
步骤3.在测控单元的控制下，设置灯丝电源至行波管灯丝电压的额定值的1/2，工作1分钟后，灯丝电源输出额定灯丝电压，给行波管阴极(K)加热不少于3分钟；
步骤4.在测控单元的控制下，设置浮动板调制器输出直流截止负偏压至行波管的额定值；
步骤5.在测控单元的控制下，设置收集极电源输出电压至行波管收集极(C)极额定电压，并实时监测行波管收集极(C)电流；
步骤6.在测控单元的控制下，延时10秒钟以上后，设置阴极电源输出电压至行波管阴极(K)额定电压，并实时监测行波管阴极(K)电流。
步骤7.在测控单元的控制下，延时10秒钟以上后，设置浮动板调制器输出额定脉冲幅度、频率、脉宽；
步骤8.在测控单元的控制下，延时10秒钟以上后，设置微波信号源输出适配频率和功率的微波激励信号；同时设置微波功率计的量程，对栅控行波管的输出功率实时监测；
步骤9.测控单元实时监测各电源工作状态，每隔预设时间间隔测量一次行波管输出功率，若输出功率达到或超出行波管额定功率，系统继续老炼30min以上后，顺序关闭栅极脉冲、阴极电源、收集极电源、栅极直流截止负偏压、灯丝电源和钛泵电源，完成对栅控行波管阴极(K)老炼激活；若输出功率未达到额定功率，系统顺序关闭浮动板调制器栅极脉冲、阴极电源、收集极电源、浮动板调制器栅极直流截止负偏压、灯丝电源和钛泵电源，延迟30秒钟，重复步骤2～步骤9三次，若三次输出功率仍未达到额定功率，则系统提示该行波管性能不达标，并停止老炼。
步骤9所述的预设时间间隔优选5分钟。
有益效果：
1、本发明公开的一种栅控行波管阴极老炼激活系统及方法，通过对栅控行波管各电极按照钛泵、灯丝、栅极负偏、收集极和阴极顺序加电，吸收管内电极释放出的气体，去除电极表面的毛刺，净化电极表面，有效提高栅控行波管内真空度，提高各极绝缘强度，防止电极打火，提高栅控行波管的稳定性和可靠性；
2、本发明公开的一种栅控行波管阴极老炼激活系统及方法，通过栅控行波管各极按照钛泵、灯丝、栅极负偏、收集极和阴极顺序加电，开启栅极调制脉冲，并给行波管加微波激励信号，使行波管输出微波功率保持在额定值，并保持30是分钟以上，给阴极加热使阴极发射电子，通过对阴极的还原激活和发射激活，有效提高阴极活性，激发阴极发射电子密度，提高栅控行波管的效率和寿命。
附图说明
图1为本发明一种栅控行波管阴极老炼激活系统组成框图；
图2为本发明公开的一种栅控行波管阴极老炼激活方法流程图。
其中：1—测控单元、2—供电单元、3—浮动板调制器、4—灯丝电源、5—阴极电源、6—收集极电源、7—钛泵电源、8—微波信号源、9—微波功率计、10—衰减器、11—行波管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做以下详细描述。
实施例1：
本实施例公开的一种栅控行波管阴极老炼激活系统，如图1所示，包括测控单元1、供电单元2、浮动板调制器3、灯丝电源4、阴极电源5、收集极电源6、钛泵电源7、微波信号源8、微波功率计9和衰减器10，老炼激活对象为行波管11。其中，电源灯丝电源4、阴极电源5、收集极电源6、钛泵电源7均为程控开关电源。测控单元1通过数据总线分别与供电单元2、浮动板调制器3、灯丝电源4、阴极电源5、收集电源6、钛泵电源7、微波信号源8、微波功率计9相连。供电单元2分别与浮动板调制器3、灯丝电源4、阴极电源5、收集电源6、钛泵电源7、微波信号源8、微波功率计9相连。浮动板调制器3通过数据总线和测控单元1相连，还分别与供电单元2、灯丝电源4正极、阴极电源5负极、收集极电源6负极、行波管11栅极(G)连接。灯丝电源4通过数据总线和测控单元1相连，还与供电单元2相连，此外，灯丝电源4正极分别与浮动板调制器3、阴极电源5负极、收集极电源6负极相连，负极与行波管11灯丝(F)相连。阴极电源5通过数据总线和测控单元1相连，还与供电单元2相连，此外，阴极电源5正极分别与行波管11的慢波线(H)、钛泵电源7负极、地线相连，负极分别与浮动板调制器3、灯丝电源4正极、收集极电源6负极连接。收集极电源6通过数据总线和测控单元1相连，还与供电单元2相连，此外，收集极电源6正极与行波管11收集极(C)相连，负极分别与浮动板调制器3、灯丝电源4正极、阴极电源5负极连接。钛泵电源7通过数据总线和测控单元1相连，还与供电单元2相连，此外，钛泵电源7正极与行波管11钛泵(T)连接，负极分别与阴极电源5正极、行波管11慢波线(H)相连。微波信号源8通过数据总线和测控单元1相连，还分别与供电单元2、行波管11信号输入端(IN)连接。微波功率计9通过数据总线和测控单元1相连，还分别与供电单元2、衰减器10连接。衰减器10分别与微波功率计9、行波管11信号输出端OUT连接。
测控单元1通过总线控制行波管各极电源输出电压、微波信号源输出功率、微波功率计量程的设定，实现对行波管各极电流、钛泵电流和行波管输出功率的测量。供电单元2在测控单元1的控制下为其他测试资源供电；浮动板调制器3主要为行波管1栅极(G)提供幅度、频率和脉宽均可控制的调制脉冲。灯丝电源4主要为行波管灯丝提供适配电压，并实现对灯丝电流测量；阴极电源5主要为行波管11阴极(K)提供适配电压，并实现对行波管11阴极(K)电流测量。收集极电源6主要为行波管11收集极C提供适配电压，并实现对行波管11收集极(C)电流测量；钛泵电源7主要为行波管11钛泵(T)供电，并实现对行波管11钛泵(T)电流测量；微波信号源8主要为行波管提供激励信号。微波功率计9用于实现对行波管输出功率测量；衰减器10用于对行波管输出的高电平功率进行衰减，使高电平功率衰减至适合微波功率计的测量。
本实施例还公开用于一种栅控行波管阴极老炼激活系统的一种栅控行波管阴极老炼激活的方法，步骤如图2所示，具体包括如下步骤：
步骤1.接通系统电源后，在测控单元1的控制下，供电单元2给所有的测试资源供电，各测试资源进入待机状态；
步骤2.在测控单元1的控制下，设置钛泵电源7输出电压至被老炼激活的行波管11钛泵(T)额定供电压，并实时监测钛泵T电流，当钛泵T电流低于其额定值，钛泵T停止工作；
步骤3.在测控单元1的控制下，设置灯丝电源4至行波管灯丝电压的额定值的1/2，工作1分钟后，灯丝电源4输出额定灯丝电压，给行波管11阴极(K)加热3分钟；
步骤4.在测控单元1的控制下，设置浮动板调制器3输出直流截止负偏压至行波管11的额定值；
步骤5.在测控单元1的控制下，设置收集极电源6输出电压至行波管11收集极(C)极额定电压，并实时监测行波管11收集极(C)电流；
步骤6.在测控单元1的控制下，延时20秒钟后，设置阴极电源5输出电压至行波管11阴极(K)额定电压，并实时监测行波管11阴极(K)电流。
步骤7.在测控单元1的控制下，延时20秒钟后，设置浮动板调制器3输出额定脉冲幅度、频率、脉宽；
步骤8.在测控单元1的控制下，延时10秒钟后，设置微波信号源8输出适配频率和功率的微波激励信号；同时设置微波功率计9的量程，对栅控行波管11的输出功率实时监测；
步骤9.测控单元1实时监测各电源工作状态，每隔5分钟测量一次行波管11输出功率，系统老炼30分钟后，若输出功率达到或超过额定功率，顺序关闭浮动板调制器3栅极脉冲、阴极电源5、收集极电源6、浮动板调制器3栅极直流截止负偏压、灯丝电源4和钛泵电源7，完成对栅控行波管11阴极(K)老炼激活；若输出功率未达到额定功率，系统顺序关闭浮动板调制器3栅极脉冲、阴极电源5、收集极电源6、浮动板调制器3栅极直流截止负偏压、灯丝电源4和钛泵电源7，延迟30秒钟，重复步骤2～步骤9三次，若三次输出功率仍未达到额定功率，则系统提示该行波管性能不达标，并停止老炼。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种栅控行波管阴极老炼激活系统，其特征在于：包括测控单元(1)、供电单元(2)、浮动板调制器(3)、灯丝电源(4)、阴极电源(5)、收集极电源(6)、钛泵电源(7)、微波信号源(8)、微波功率计(9)和衰减器(10)，激活对象为行波管(11)；其中，灯丝电源(4)、阴极电源(5)、收集极电源(6)、钛泵电源(7)均为开关电源；测控单元(1)通过数据总线分别与供电单元(2)、浮动板调制器(3)、灯丝电源(4)、阴极电源(5)、收集电源(6)、钛泵电源(7)、微波信号源(8)、微波功率计(9)相连；供电单元(2)分别与浮动板调制器(3)、灯丝电源(4)、阴极电源(5)、收集电源(6)、钛泵电源(7)、微波信号源(8)、微波功率计(9)相连；浮动板调制器(3)通过数据总线和测控单元(1)相连，还分别与供电单元(2)、灯丝电源(4)正极、阴极电源(5)负极、收集极电源(6)负极、行波管(11)栅极(G)连接；灯丝电源(4)通过数据总线和测控单元(1)相连，还与供电单元(2)相连，此外，灯丝电源(4)正极分别与浮动板调制器(3)、阴极电源(5)负极、收集极电源(6)负极相连，负极与行波管(11)灯丝(F)相连；阴极电源(5)通过数据总线和测控单元(1)相连，还与供电单元(2)相连，此外，阴极电源(5)正极分别与行波管(11)的慢波线(H)、钛泵电源(7)负极、地线相连，负极分别与浮动板调制器(3)、灯丝电源(4)正极、收集极电源(6)负极连接；收集极电源(6)通过数据总线和测控单元(1)相连，还与供电单元(2)相连，此外，收集极电源(6)正极与行波管(11)收集极(C)相连，负极分别与浮动板调制器(3)、灯丝电源(4)正极、阴极电源(5)负极连接；钛泵电源(7)通过数据总线和测控单元(1)相连，还与供电单元(2)相连，此外，钛泵电源(7)正极与行波管(11)钛泵(T)连接，负极分别与阴极电源(5)正极、行波管(11)慢波线(H)相连；微波信号源(8)通过数据总线和测控单元(1)相连，还分别与供电单元(2)、行波管(11)信号输入端(IN)连接；微波功率计(9)通过数据总线和测控单元(1)相连，还分别与供电单元(2)、衰减器(10)连接；衰减器(10)分别与微波功率计(9)、行波管(11)信号输出端(OUT)连接；
测控单元(1)通过总线控制行波管各极电源输出电压、微波信号源输出功率、微波功率计量程的设定，实现对行波管各极电流、钛泵电流和行波管输出功率的测量；供电单元(2)在测控单元(1)的控制下为其他测试资源供电；浮动板调制器(3)主要为行波管(11)栅极(G)提供幅度、频率和脉宽均可控制的调制脉冲；灯丝电源(4)主要为行波管灯丝提供适配电压，并实现对灯丝电流测量；阴极电源(5)主要为行波管(11)阴极(K)提供适配电压，并实现对行波管(11)阴极(K)电流测量；收集极电源(6)主要为行波管(11)收集极(C)提供适配电压，并实现对行波管(11)收集极(C)电流测量；钛泵电源(7)主要为行波管(11)钛泵(T)供电，并实现对行波管(11)钛泵(T)电流测量；微波信号源(8)主要为行波管提供激励信号；微波功率计(9)用于实现对行波管输出功率测量；衰减器(10)用于对行波管输出的高电平功率进行衰减，使高电平功率衰减至适合微波功率计的测量。
2.用于如权利要求1所述的一种栅控行波管阴极老炼激活系统的一种栅控行波管阴极老炼激活的方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤1.接通系统电源后，在测控单元(1)的控制下，供电单元(2)给所有的测试资源供电，各测试资源进入待机状态；
步骤2.在测控单元(1)的控制下，设置钛泵电源(7)输出电压至被老炼激活的行波管(11)钛泵(T)额定供电压，并实时监测钛泵(T)电流，当钛泵(T)电流低于其额定值，钛泵(T)停止工作；
步骤3.在测控单元(1)的控制下，设置灯丝电源(4)至行波管灯丝电压的额定值的1/2，工作1分钟后，灯丝电源(4)输出额定灯丝电压，给行波管(11)阴极(K)加热不少于3分钟；
步骤4.在测控单元(1)的控制下，设置浮动板调制器(3)输出直流截止负偏压至行波管(11)的额定值；
步骤5.在测控单元(1)的控制下，设置收集极电源(6)输出电压至行波管(11)收集极(C)极额定电压，并实时监测行波管(11)收集极(C)电流；
步骤6.在测控单元(1)的控制下，延时10秒钟以上后，设置阴极电源(5)输出电压至行波管(11)阴极(K)额定电压，并实时监测行波管(11)阴极(K)电流；
步骤7.在测控单元(1)的控制下，延时10秒钟以上后，设置浮动板调制器(3)输出额定脉冲幅度、频率、脉宽；
步骤8.在测控单元(1)的控制下，延时10秒钟以上后，设置微波信号源(8)输出适配频率和功率的微波激励信号；同时设置微波功率计(9)的量程，对栅控行波管(11)的输出功率实时监测；
步骤9.测控单元(1)实时监测各电源工作状态，每隔预设时间间隔测量一次行波管(11)输出功率，若输出功率达到或超出行波管额定功率，系统继续老炼30min以上后，顺序关闭栅极脉冲、阴极电源(5)、收集极电源(6)、栅极直流截止负偏压、灯丝电源(4)和钛泵电源(7)，完成对栅控行波管(11)阴极(K)老炼激活；若输出功率未达到额定功率，系统顺序关闭浮动板调制器(3)栅极脉冲、阴极电源(5)、收集极电源(6)、浮动板调制器(3)栅极直流截止负偏压、灯丝电源(4)和钛泵电源(7)，延迟30秒钟，重复步骤2～步骤9三次，若三次输出功率仍未达到额定功率，则系统提示该行波管性能不达标，并停止老炼。
3.如权利要求2所述的一种栅控行波管阴极老炼激活的方法，其特征在于：步骤9所述的预设时间间隔为5分钟。
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