CN112735932B - 一种用于行波管的数字控制脉冲调制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于行波管的数字控制脉冲调制电路，所述电路包括：驱动电路低压端模块、驱动电路高压端模块、偏压电源模块和调制开关管；所述驱动电路低压端模块接收同步脉冲信号并将其转换为电流调制触发脉冲信号；所述驱动电路高压端模块接收所述电流调制触发脉冲信号，将其隔离和整形后产生门极脉冲信号，发送至所述调制开关管；所述偏压电源模块接收直流电压信号，并将其转换为调制电压；所述调制开关管接收所述调制电压，并受到所述门极脉冲信号的控制，将所述调制电压转换为高压调制脉冲信号，用于对行波管的控制。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域。更具体地，涉及一种用于行波管的脉冲调制器电路。
背景技术
行波管放大器具有工作频率高、频带宽、效率高的特点，大量用于雷达、通信等领域。当行波管加电工作时，需要通过脉冲调制器将雷达的脉冲转换为控制行波管栅极的调制脉冲。通常情况下该脉冲采用光纤、工频隔离变压器方案，体积庞大，可靠性不高，无法满足现代设备对轻量化、小型化的要求。
发明内容
为解决上述问题之一，本申请提供了一种用于行波管的数字控制脉冲调制电路，
所述电路包括：驱动电路低压端模块、驱动电路高压端模块、偏压电源模块和调制开关管；
所述驱动电路低压端模块接收同步脉冲信号并将其转换为电流调制触发脉冲信号；
所述驱动电路高压端模块接收所述电流调制触发脉冲信号，将其隔离和整形后产生门极脉冲信号，发送至所述调制开关管；
所述偏压电源模块接收直流电压信号，并将其转换为调制电压；
所述调制开关管接收所述调制电压，并受到所述门极脉冲信号的控制，将所述调制电压转换为高压调制脉冲信号，用于对行波管的控制。
所述驱动电路低压端模块包括脉冲接收电路、数字控制电路和调制驱动电路；
所述脉冲接收电路，接收所述同步脉冲信号，并将其隔离和整形；
所述数字控制电路由可编程逻辑门阵列芯片及其外围电路组成，接收隔离和整形后的同步脉冲信号，将其转换为四路边沿触发脉冲；所述四路边沿触发脉冲的宽度为1μs，具体包括：上管启动脉冲、下管启动脉冲、上管切尾脉冲和下管切尾脉冲。
所述调制驱动电路，接收所述四路边沿触发脉冲，并将其放大为电压12V、电流1A的电流调制触发脉冲信号传输至所述驱动电路高压端模块。
所述驱动电路高压端模块包括驱动隔离变压器和调制整形电路；
所述驱动隔离变压器的输入端与所述调制驱动电路的输出端相连接并接
收所述电流调制触发脉冲信号；所述驱动隔离变压器将所述电流调制触发脉冲信号无损的传送至所述调制整形电路；
所述调制整形电路接收所述电流调制触发脉冲信号，并将所述电流调制触发脉冲信号的电压值调整为预定电压值，所述电流调制触发脉冲信号转换为门极脉冲信号，所述门极脉冲信号用于控制所述调制开关管。
所述偏压电源模块包括偏压电源低压端和偏压电源高压端；
所述偏压电源低压端接收所述直流电压信号，将所述直流电压信号逆变为高频方波；
所述偏压电源高压端获取所述高频方波，并将其依次进行升压、整流和滤波处理，转换为调制开关管所需的调制电压。
所述直流电压信号为25－31V的不稳压直流信号；
所述调制电压包括正偏电压和反偏电压。
优选的，所述同步脉冲信号为差分信号或TTL信号。
所述驱动隔离变压器将所述电流调制触发脉冲信号进行隔离，通过磁耦合的方式传输至所述调制整形电路，保证高低压隔离和波形传输。
优选的，所述高低压的差值为20KV。
本发明的有益效果：
(1)能够支撑行波管连续波到100kHz重复频率的脉冲重复频率，兼容几乎全部的行波管脉冲控制方式。
(2)能够适应20kV以下的工作电压的行波管。
(3)组成的电路简单、体积小巧，可靠性高。
附图说明
图1为本发明的数字控制脉冲调制器电路的系统框图；
图2为本发明的数字控制脉冲调制器的工作的波形示意图。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。
本发明的一个实施例提供了一种用于行波管的数字控制脉冲调制电路，行波管工作时，需要脉冲调制电路控制行波管电子注的发射和关闭，从而实现脉冲功率的输出和关断。行波管放大器脉冲工作体制的实现，就是通过悬浮在阴极的控制极(可以是栅极或聚焦极)进行发射和关闭完成的。当控制极对阴极电压为正偏电压时，电子注开通，行波管有功率输出；当控制极对阴极电压为负偏压时，电子注关断，行波管无功率输出。
如图1所示，所述电路包括四个功能模块：驱动电路低压端模块、驱动电路高压端模块、偏压电源模块、调制开关模块。
所述驱动电路低压端模块，包括脉冲接收电路、数字控制电路和调制驱动电路。所述脉冲接收电路由高速光耦、总线收发器组成，用于接收同步脉冲信号并进行隔离和整形；其中，所述同步脉冲信号可以是差分信号或TTL信号；
所述数字控制电路由可编程逻辑门阵列芯片及其外围电路组成，其作用是将接收到隔离和整形后的同步脉冲，转换为四路宽度为1μs的前后沿触发脉冲，分别为：上管启动脉冲P1、上管切尾脉冲P2、下管启动脉冲P3和下管切尾脉冲P4；所述调制驱动电路将这四个宽度为1μs的脉冲放大为12V的电压、1A的电流调制触发脉冲信号并传送至驱动电路高压端模块。
所述驱动电路高压端模块，包括驱动隔离变压器和调制整形电路。所述驱动隔离变压器的输入端与调制驱动电路连接，输出端与调制整形电路的输入端连接；所述驱动隔离变压器将所述电流调制脉冲信号中宽度为1μs的前后沿触发脉冲无损地传输给调制整形电路。由于P1、P2、P3、P4的脉冲宽度很窄，不会导致驱动隔离变压器的磁芯饱和，这也使本发明能够适用于从直流电DC到100kHz重复频率的所有类型的波形。
如图2所示，当本发明的数字控制电路检测到所述同步脉冲信号从0到1跳变，产生宽度为1μs的P1，P1经过驱动、隔离和整形后，使开关管开通；在此期间P2、P3保持关断。当数字控制电路检测到同步脉冲下降沿，先产生一个宽度为1μs的P2，使开关管关断，P1和P2共同产生开关管的驱动脉冲VP1；然后延时1μs后产生P3，再延时1μs，产生P4，P3和P4之间的1μs形成切尾管的驱动脉冲VP2，使切尾管导通，让控制极截止电源电压迅速施加到聚焦极上，行波管的电子注可靠截止。
其中驱动隔离变压器将所述驱动电路低压侧产生的电流调制触发脉冲信号进行隔离，通过磁耦合的方式传输到调制整形电路中，保证高低压隔离和波形传输；所述高低压的压差为20kV，为行波管的额定工作电压，调制器整形电路的低压端的电位与地电位相同，调制整形电路高压端的电位与行波管的阴极电位相同，行波管的阴极电位和地电位之间相差20kV。
调制整形电路将所述电流调制触发脉冲信号转换为所述调制开关管可以接收的门极脉冲电压信号，用于对行波管的控制。
所述偏压电源模块包括偏压电源低压端、偏压电源高压端，所述偏压电源模块将不稳压的直流母线电压转换为悬浮在行波管阴极的正偏电压和负偏电压；
所述偏压电源低压端接收母线输出的28±3V的不稳压直流信号，将所述直流电压信号逆变为高频方波；
所述偏压电源高压端获取所述高频方波，并将其依次进行升压、整流和滤波处理，转换为调制开关管所需的调制电压。
调制开关管接收所述调制电压，并受到所述门极脉冲信号的控制，将所述调制电压转换为高压调制脉冲信号，用于对行波管的控制。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (7)
1.一种用于行波管的数字控制脉冲调制电路，其特征在于，
所述电路包括：驱动电路低压端模块、驱动电路高压端模块、偏压电源模块和调制开关管；
所述驱动电路低压端模块接收同步脉冲信号并将其转换为电流调制触发脉冲信号；
所述驱动电路高压端模块接收所述电流调制触发脉冲信号，将其隔离和整形后产生门极脉冲信号，发送至所述调制开关管；
所述偏压电源模块接收直流电压信号，并将其转换为调制电压；
所述调制开关管接收所述调制电压，并受到所述门极脉冲信号的控制，将所述调制电压转换为高压调制脉冲信号，用于对行波管的控制；所述偏压电源模块包括偏压电源低压端和偏压电源高压端；
所述偏压电源低压端接收所述直流电压信号，将所述直流电压信号逆变为高频方波；
所述偏压电源高压端获取所述高频方波，并将其依次进行升压、整流和滤波处理，转换为调制开关管所需的调制电压；
所述驱动电路低压端模块包括脉冲接收电路、数字控制电路和调制驱动电路；
所述脉冲接收电路，接收所述同步脉冲信号，并将其隔离和整形；
所述数字控制电路由可编程逻辑门阵列芯片及其外围电路组成，接收隔离和整形后的同步脉冲信号，将其转换为四路边沿触发脉冲；所述四路边沿触发脉冲的宽度为1μs，具体包括：上管启动脉冲、下管启动脉冲、上管切尾脉冲和下管切尾脉冲。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述调制驱动电路，接收所述四路边沿触发脉冲，并将其放大为电压12V、电流1A的电流调制触发脉冲信号传输至所述驱动电路高压端模块。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述驱动电路高压端模块包括驱动隔离变压器和调制整形电路；
所述驱动隔离变压器的输入端与所述调制驱动电路的输出端相连接并接收所述电流调制触发脉冲信号；所述驱动隔离变压器将所述电流调制触发脉冲信号无损的传送至所述调制整形电路；
所述调制整形电路接收所述电流调制触发脉冲信号，并将所述电流调制触发脉冲信号的电压值调整为预定电压值，所述电流调制触发脉冲信号转换为门极脉冲信号，所述门极脉冲信号用于控制所述调制开关管。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述直流电压信号为25－31V的不稳压直流信号；
所述调制电压包括正偏电压和反偏电压。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述同步脉冲信号为差分信号或TTL信号。
6.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，
所述驱动隔离变压器将所述电流调制触发脉冲信号进行隔离，通过磁耦合的方式传输至所述调制整形电路，保证高低压隔离和波形传输。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，
所述高低压的差值为20KV。
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