CN114373662B - 一种应用在微波激励源的可调节波形装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微波电技术领域，具体涉及一种应用在微波激励源的可调节波形装置。本发明中，微波锁相源、微波衰减器、前级放大器、后级放大器依次连接，线性电源为微波锁相源、微波衰减器、前级放大器、后级放大器提供电源，监测模块检测微波输出功率并将检测数据传输给远程通信模块，远程通信模块将数据传输给控制模块，控制模块对微波功率大小、微波波形进行控制。本发明可以使得激励源具有更精确的波形控制响应能力，使得LHCD系统投入实验的起始时间和脉冲宽度得以更精确的控制，同时避免现有微波激励源在系统调试阶段容易使得速调管发生打火的现象得以改善，使系统的安全性防护得以提升。
Description
技术领域
本发明属于微波电技术领域，具体涉及一种应用在微波激励源的可调节波形装置。
背景技术
在LHCD系统中，高能量输出的速调管是真空放大管，需要前级系统即微波激励源进行驱动。在低混杂波电流驱动中对速调管的输出控制和保护也是重要的环节。
微波激励源采用固态微波技术，可以产生频率为3.7GHz的高功率微波信号，这样的微波信号用于对速调管推动。在现有的微波激励源中，普遍采用连续波式和脉冲式工作原理，其中脉冲式微波激励源直接输出矩形包络波形，这样的包络波形在系统工作时具有较好的同步性，但在系统调试阶段尤其是速调管老炼阶段，过于快速的能量提升过程可能造成速调管发生打火，对速调管带来严重的损伤。
另外，在LHCD系统工作中，一旦出现耦合不好或者波导内真空条件不理想的时候，这些子路的反射比较大，甚至出现打火现象，这时候为了调节整个系统的工作，激励源需要以极快的速度关闭信号输出，这一点对系统的安全性防护起到至关重要的作用。
发明内容
本发明的目的在于，为了解决现有技术中激励源输出波形不可控，无法为速调管老炼提供高可靠激励信号的问题，本发明提供一种应用在微波激励源的可调节波形装置，可以使得激励源具有更精确的波形控制响应能力，使得LHCD系统投入实验的起始时间和脉冲宽度得以更精确的控制，同时避免现有微波激励源在系统调试阶段容易使得速调管发生打火的现象得以改善，使系统的安全性防护得以提升。
本发明采用的技术方案：
一种应用在微波激励源的可调节波形装置，包括微波锁相源、微波衰减器、前级放大器、后级放大器、线性电源、控制模块、监测模块、远程通信模块，微波锁相源、微波衰减器、前级放大器、后级放大器依次连接，线性电源为微波锁相源、微波衰减器、前级放大器、后级放大器提供电源，监测模块检测微波输出功率并将检测数据传输给远程通信模块，远程通信模块将数据传输给控制模块，控制模块对微波功率大小、微波波形进行控制。
所述微波衰减器包括驱动电路和开关芯片，将控制信号转化为射频幅度参量。
所述驱动电路对信号电平进行转换，选定需要的电平，对开关芯片进行驱动。
还包括波形产生器，所述波形产生器包括主控制器、显示单元、键盘扫描板、频综单元、梯形波产生处理器、D/A处理、网口通信，主控制器同时和显示单元、键盘扫描板、频综单元、梯形波产生处理器、D/A处理、网口通信连接。
所述显示单元：显示频综单元、梯形波产生处理器、D/A处理三个模块的设置参数，包括微波频率、微波功率、微波波形前后沿和功放编号。
所述键盘扫描板：读取主控制器的控制设置参数。
所述频综单元：向频率源发送频率设置信号，并在断电后保存上一次数据。频率设置的同时将地址码对应的频率数值发送到显示单元，有效位保存至kHz。
所述梯形波产生处理器：产生梯形脉冲信号，在没有接收到触发信号状态，脉冲信号应保持高电平，在刚开机的状态，优先确保此脉冲信号为高电平，防止后级烧毁，开机时控制模块处理器将微波衰减器完全关闭。
所述D/A处理：用于控制功率，通过串口信号转换为对应电平信号，功率设置值通过处理器设置的存储值读取对应功率信息电平，安装在各功放模块的功率信息电平以校准表格测试采集，优化离散性。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的一种应用在微波激励源的可调节波形装置，可以使得激励源具有更精确的波形控制响应能力，使得LHCD系统投入实验的起始时间和脉冲宽度得以更精确的控制，同时避免现有微波激励源在系统调试阶段容易使得速调管发生打火的现象得以改善，使系统的安全性防护得以提升。
附图说明
图1为本发明提供的一种应用在微波激励源的可调节波形装置结构示意图；
图2为波形产生器结构示意图；
图3为脉冲信号前后沿可调节功能曲线示意图；
图4为PIN保护快速关断信号图；
图5为梯形脉冲信号图；
图中：1为微波锁相源，2为微波衰减器，3为前级放大器，4为后级放大器，5为线性电源，6为控制模块，7为监测模块，8为远程通信模块，9为主控制器，10为显示单元，11为键盘扫描板，12为频综单元，13为梯形波产生处理器，14为D/A处理，15为网口通信。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供的一种应用在微波激励源的可调节波形装置，包括微波锁相源1、微波衰减器2、前级放大器3、后级放大器4、线性电源5、控制模块6、监测模块7、远程通信模块8。
微波锁相源1、微波衰减器2、前级放大器3、后级放大器4依次连接，线性电源5为微波锁相源1、微波衰减器2、前级放大器3、后级放大器4提供电源，监测模块7检测微波输出功率并将检测数据传输给远程通信模块8，远程通信模块8将数据传输给控制模块6，控制模块6对微波功率大小、微波波形进行控制。
微波衰减器2包括驱动电路和开关芯片；驱动电路对信号电平进行转换，选定需要的电平，对开关芯片进行驱动；开关芯片采用砷化镓MMIC SPDT吸收式开关，覆盖DC到20GHz，具有高隔离度，低插入损耗特性，工作实质上是将控制信号转化为射频幅度参量。
如图2所示，本发明提供的波形产生器，包括主控制器9、显示单元10、键盘扫描板11、频综单元12、梯形波产生处理器13、D/A处理12、网口通信15。
主控制器9同时和显示单元10、键盘扫描板11、频综单元12、梯形波产生处理器13、D/A处理14、网口通信15连接。
显示单元10：显示频综单元12、梯形波产生处理器13、D/A处理14三个模块的设置参数，包括微波频率、微波功率、微波波形前后沿和功放编号。
键盘扫描板11：读取主控制器9的控制设置参数。
频综单元12：向频率源发送频率设置信号，并在断电后保存上一次数据。频率设置的同时将地址码对应的频率数值发送到显示单元10，有效位保存至kHz。
梯形波产生处理器13：产生梯形脉冲信号，如图5所示。在没有接收到触发信号状态，脉冲信号应保持高电平。在刚开机的状态，优先确保此脉冲信号为高电平，防止后级烧毁。开机时控制模块6处理器将微波衰减器2完全关闭。
D/A处理14：用于控制功率，通过串口信号转换为对应电平信号。功率设置值通过处理器设置的存储值读取对应功率信息电平，安装在各功放模块的功率信息电平以校准表格测试采集，优化离散性。
【实施例1】
可调节波形装置，能够满足系统输出信号波形的需求，在脉冲输出状态下具备以下功能。
当子放大器开关控制信号接入脉冲调制信号时，功放输出波形为梯形波。
梯形波前后沿时长可调节，对应功放在脉冲上升沿触发后功率平滑上升，达到设定功率的时间可调节，在脉冲信号关断后功率下降时间可调节。设计前后沿时间1ms～200ms可调，如图3所示。
PIN关断信号保持较高的关断速度，保证系统在异常状态可及时关闭信号，设计后沿时间≤1us，如图4所示。
【实施例2】
波形产生器产生的波形通过微波衰减器单元可以转换为微波功率信息，控制放大器的输出功率，实现输出功率的连续可调；放大器后端通过定向耦合器可以提供一个功率检波信号输出，外接功率计或采集测量系统可以测量输出功率的大小。
主输出开关由时序控制系统控制，时序控制系统接收中控信号、保护信号和PLC信号后，再对波形开关发出控制指令。控制波形开关的通断时间可以决定LHCD系统投入实验的起始时间和脉冲宽度。同时，控制主输出开关可以控制整个系统的微波输出，在等离子体电流熄灭或系统有过流、打火等紧急情况的时候，通过时序控制系统在此波形开关控制端上加上关断控制信号，可以关断激励源的全部微波输出。另外，脉冲控制信号用来控制固态放大器的微波输出。在放电过程中，如果需要产生阶梯波、调制波等特定模式的时候，也可以通过控制系统对脉冲控制信号的控制来实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种应用在微波激励源的可调节波形装置，其特征在于：包括微波锁相源（1）、微波衰减器（2）、前级放大器（3）、后级放大器（4）、线性电源（5）、控制模块（6）、监测模块（7）、远程通信模块（8），微波锁相源（1）、微波衰减器（2）、前级放大器（3）、后级放大器（4）依次连接，线性电源（5）为微波锁相源（1）、微波衰减器（2）、前级放大器（3）、后级放大器（4）提供电源，监测模块（7）检测微波输出功率并将检测数据传输给远程通信模块（8），远程通信模块（8）将数据传输给控制模块（6），控制模块（6）对微波功率大小、微波波形进行控制；
所述微波衰减器（2）包括驱动电路和开关芯片，将控制信号转化为射频幅度参量；
所述驱动电路对信号电平进行转换，选定需要的电平，对开关芯片进行驱动；
还包括波形产生器，所述波形产生器包括主控制器（9）、显示单元（10）、键盘扫描板（11）、频综单元（12）、梯形波产生处理器（13）、D/A处理（12）、网口通信（15），主控制器（9）同时和显示单元（10）、键盘扫描板（11）、频综单元（12）、梯形波产生处理器（13）、D/A处理（14）、网口通信（15）连接；
所述显示单元（10）：显示频综单元（12）、梯形波产生处理器（13）、D/A处理（14）三个模块的设置参数，包括微波频率、微波功率、微波波形前后沿和功放编号；
所述键盘扫描板（11）：读取主控制器（9）的控制设置参数。
2.根据权利要求1所述的一种应用在微波激励源的可调节波形装置，其特征在于：所述频综单元（12）：向频率源发送频率设置信号，并在断电后保存上一次数据，频率设置的同时将地址码对应的频率数值发送到显示单元（10），有效位保存至kHz。
3.根据权利要求1所述的一种应用在微波激励源的可调节波形装置，其特征在于：所述梯形波产生处理器（13）：产生梯形脉冲信号，在没有接收到触发信号状态，脉冲信号保持高电平，在刚开机的状态，优先确保此脉冲信号为高电平，防止后级烧毁，开机时控制模块（6）处理器将微波衰减器（2）完全关闭。
4.根据权利要求1所述的一种应用在微波激励源的可调节波形装置，其特征在于：所述D/A处理（14）：用于控制功率，通过串口信号转换为对应电平信号，功率设置值通过处理器设置的存储值读取对应功率信息电平，安装在各功放模块的功率信息电平以校准表格测试采集，优化离散性。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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