CN115579156B - 一种适用于金属陶瓷四极管的调试平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于金属陶瓷四极管的调试平台，该平台包括：可调射频功放结构腔体、低电平信号控制与保护系统；低电平信号控制与保护系统通过固态功放与可调射频功放结构腔体连接；可调射频功放结构腔体用于固定金属陶瓷四极管，并引出金属陶瓷四极管的各个电极，并通过调节各个电极与共振腔体的电气参数，改变可调射频功放结构腔体的共振频率；以及用于使金属陶瓷四极管进行射频信号的共振输出；低电平信号控制与保护系统用于提供输入信号，并对输入信号波形的频率、幅度、相位和脉宽进行控制；以及用于在系统故障时切断信号激励。采用本发明实施例，可在快速将金属陶瓷四极管调整到预设工作状态的同时，实现对四极管的保护。

Description

一种适用于金属陶瓷四极管的调试平台

技术领域

本发明涉及高功率射频发射机技术领域，尤其涉及一种适用于金属陶瓷四极管的调试平台。

背景技术

离子回旋波加热是磁约束核聚变装置中重要的辅助加热方式之一，发射机作为离子回旋系统的重要组成部分，能够直接将电功率转化为用于加热等离子体的波功率。除聚变外，加速器、雷达、电子对抗、电磁兼容及通讯等行业，对高功率宽频带发射机也有很大需求。而目前金属陶瓷四极管属于该类发射机的核心器件，具备宽频带放大和高功率输出的能力。四极管放大器的输入信号为低功率高频正弦波，输出信号是百千瓦级高频正弦波，而四极管各极具有容性阻抗，因此要求调试平台具备合理的输入输出端阻抗匹配电路。金属陶瓷四极管结构复杂，各极供电电压高，而且四极管发射机调试尤其是大幅度调试仍存在很大困难，因此要求调试平台不仅要配置最合适最可靠的各电极电源，而且要具备较宽的偏压设置范围。而现有技术难以提供能够吸收高功率的假负载，完成脉冲或连续波调试，以得到四极管在选定工作频率下输出功率的大小；此外，四极管在较百千瓦级运行过程中，各电极会出现热损耗，尤其是阳极损耗，难以在进行四极管调试的同时，实现对四极管的保护。

发明内容

本发明提供了一种适用于金属陶瓷四极管的调试平台，以解决现有技术难以在快速将四极管调整到预设工作状态的同时，实现对四极管的保护的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种适用于金属陶瓷四极管的调试平台，包括：可调射频功放结构腔体、低电平信号控制与保护系统；

其中，所述低电平信号控制与保护系统通过固态功放与所述可调射频功放结构腔体连接；

所述可调射频功放结构腔体用于固定金属陶瓷四极管，并引出所述金属陶瓷四极管的各个电极，并通过调节所述各个电极和共振腔体的电气参数，改变所述可调射频功放结构腔体的共振频率；以及用于使所述金属陶瓷四极管进行射频信号的共振输出；

所述低电平信号控制与保护系统用于提供输入信号，并对输入信号波形的频率、幅度、相位和脉宽进行控制；以及用于在系统故障时切断信号激励。

本发明通过可调射频功放结构腔体对共振频率等参数进行调节，为百千瓦级宽频带金属陶瓷四极管提供调试的工作环境和工作区间，而低电平信号控制与保护系统在为可调射频功放结构腔体提供输入信号的同时，通过控制输入信号波形快速将金属陶瓷四极管调整到预设工作状态，还可以在发生系统故障时切断信号激励，实现对四极管的保护。

进一步地，所述可调射频功放结构腔体包括：输入回路和输出回路；

其中，所述输入回路包括并联设置的可调谐电容和串联设置的可调谐电感，用于对所述金属陶瓷四极管进行输入阻抗匹配；

所述输出回路采用同轴谐振方腔结构，根据腔体短路板，调节输出回路电感，以及根据外腔口输出预设频段的射频信号的共振输出。

本发明通过可调射频功放结构腔体的输入回路和输出回路，实现对金属陶瓷四极管的输入阻抗匹配，再通过腔体短路板调节输出回路电感，以抵消金属陶瓷四极管的极间电容；此外，同轴谐振方腔结构的外腔口实现预设频段的共振输出，有助于使百千瓦级宽频带金属陶瓷四极管快速调整到预设工作状态。

进一步地，所述输入回路采用分布参数与集总参数结合的结构；其中，所述并联设置的可调谐电容与第一同轴馈管的芯部串联；所述串联设置的可调谐电感采用带状线结构。

本发明通过分布参数和集总参数，对可调射频功放结构腔体进行调节，结合带状线结构的可调谐电感，实现将百千瓦级宽频带金属陶瓷四极管快速调整到预设工作状态。

进一步地，所述可调射频功放结构腔体包括：参数调节系统；

所述参数调节系统包括：灯丝电源、栅压电源、帘栅压电源和阳极电源；其中，所述灯丝电源、所述栅压电源、所述帘栅压电源和所述阳极电源都具有保护电路；

所述灯丝电源用于为所述金属陶瓷四极管的阴极提供0-250A的电流设置；

所述栅压电源用于为所述金属陶瓷四极管的栅极提供-450V-0V的电压设置；

所述帘栅压电源用于为所述金属陶瓷四极管的帘栅极提供-1500V-0V的电压设置；

所述阳极电源包括若干个PSM模块，用于为所述金属陶瓷四极管的阳极提供预设的电压输出和电流输出。

本发明的参数调节系统能够实现对金属陶瓷四极管额定工作范围内的偏压和灯丝电流进行设定，在实现将金属陶瓷四极管调整到预设工作状态的同时，通过保护电路对金属陶瓷四极管进行过压或过流保护。

进一步地，所述提供输入信号，具体为：提供从毫秒到连续波脉宽、20-150MHz频率范围以及-10-16dBm功率范围的输入信号。

本发明的低电平信号控制与保护系统提供较宽的频率范围、功率范围和不同的脉宽，满足对金属陶瓷四极管在各种工况下的调试需求。

进一步地，所述系统故障包括：固态功放故障、驻波比过高、四极管阳流过荷、帘栅流过荷、栅流过荷和可调射频功放结构腔体打火。

本发明的低电平信号控制与保护系统可以在不同的系统故障下及时切断信号激励，在调试平台实现快速将金属陶瓷四极管调整到预设工作状态的同时，实现对金属陶瓷四极管的保护。

进一步地，所述固态功放分别通过功率计和第一同轴馈管与所述可调射频功放结构腔体连接；其中，所述固态功放包括若干个功率放大模块，用于将所述低电平信号控制与保护系统的输入信号进行线性放大后输出至所述功率计以及通过所述第一同轴馈管输出至所述可调射频功放结构腔体。

进一步地，所述功率计用于监测所述固态功放的输出功率；以及用于根据入反射功率比例，监测所述固态功放与所述可调射频功放结构腔体的匹配情况。

本发明采用功率计对固态运放的输出功率以及与可调射频功放结构腔体的匹配情况进行监测，方便用户根据监测结果对输入信号以及可调射频功放结构腔体的电气参数进行调节，有助于实现快速将金属陶瓷四极管调整到预设工作状态。

进一步地，所述适用于金属陶瓷四极管的调试平台，还包括：定向耦合器、检波器和网络分析仪；

其中，所述定向耦合器的输入端与所述可调射频功放结构腔体连接，所述定向耦合器的正向耦合端与所述检波器或所述网络分析仪连接；

所述定向耦合器通过正向耦合端与所述检波器连接后，用于对所述金属陶瓷四极管输出的波形幅度和波形频率进行测量；

所述定向耦合器通过正向耦合端与所述网络分析仪连接后，用于对所述金属陶瓷四极管进行冷扫调谐。

本发明通过定向耦合器与检波器或网络分析仪连接，实现冷扫调谐，有助于快速找到工作频率下输入输出端的谐振峰，再经过后续的精细调节输入电容和输入电感，快速将金属陶瓷四极管调整至预设工作状态。

进一步地，所述适用于金属陶瓷四极管的调试平台，还包括：水冷假负载；

其中，所述水冷假负载通过第二同轴馈管与所述可调射频功放结构腔体的输出端连接；

所述水冷假负载具有主动水冷通道，用于吸收所述金属陶瓷四极管的输出功率。

本发明通过同轴馈管连接水冷假负载和可调射频功放结构腔体，避免金属陶瓷四极管因热损耗引起的调试问题，实现高功率无反射吸收。

附图说明

图1 为本发明提供的适用于金属陶瓷四极管的调试平台的一种实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的可调射频功放结构腔体的一种实施例的示意图；

图3为本发明提供的可调射频功放结构腔体内部的一种实施例的结构示意图；

图4为本发明提供的金属陶瓷四极管的功率曲线的一种实施例的示意图；

图5为本发明提供的金属陶瓷四极管的功率曲线的另一种实施例的示意图。

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作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。

实施例一

请参照图1，为本发明提供的适用于金属陶瓷四极管的调试平台的一种实施例的结构示意图，主要包括：可调射频功放结构腔体、低电平信号控制与保护系统；

其中，所述低电平信号控制与保护系统通过固态功放与所述可调射频功放结构腔体连接；

所述可调射频功放结构腔体用于固定金属陶瓷四极管，并引出所述金属陶瓷四极管的各个电极，并通过调节所述各个电极和共振腔体的电气参数，改变所述可调射频功放结构腔体的共振频率；以及用于使所述金属陶瓷四极管进行射频信号的共振输出；

所述低电平信号控制与保护系统用于提供输入信号，并对输入信号波形的频率、幅度、相位和脉宽进行控制；以及用于在系统故障时切断信号激励。

在本实施例中，低电平信号控制与保护系统可以为图1中的低电平信号控制系统，可调射频功放结构腔体可以为20-100WHz/200kW前级共振腔体，固态功放可以为20-120WHz/6kw固态源。

在本实施例中，可调射频功放结构腔体具有金属陶瓷四极管管座和金属陶瓷四极管各极的引出结构，同时为金属陶瓷四极管提供水冷措施和风冷措施。此外，可调射频功放结构腔体为调试平台的主要功能实现部分，可进行直流偏压，即灯丝电源馈入，并具有高频输入输出参数调谐结构，是金属陶瓷四极管实现冷扫和高功率调试过程中主体结构。

在本实施例中，所述通过调节所述各个电极和共振腔体的电气参数，改变所述可调射频功放结构腔体的共振频率，具体为：通过调节所述各个电极的灯丝加载电压、共振腔体输入回路电气参数、共振腔体输出回路电气参数，改变所述可调射频功放结构腔体的共振频率。其中，各个电极包括：阳极、栅极、帘栅极和阴极；此外，可调射频功放结构腔体可实现固态功放信号的馈入和四极管经放大后的百千瓦级射频信号的共振输出。

在本实施例中，所述适用于金属陶瓷四极管的调试平台还可以针对工作频率和输出功率与金属陶瓷四极管接近的其他型号真空电子管，也可以在更换该真空电子管的管座后开展调试。

进一步地，所述提供输入信号，具体为：提供从毫秒到连续波脉宽、20-150MHz频率范围以及-10-16dBm功率范围的输入信号。

在本实施例中，低电平信号控制与保护系统能够对射频信号的频率、幅度和相位进行控制，能够实现不同时长的脉宽信号控制，能够在整个系统出现过压、过流和打火时及时切断射频信号的馈入。

进一步地，所述系统故障包括：固态功放故障、驻波比过高、四极管阳流过荷、帘栅流过荷、栅流过荷和可调射频功放结构腔体打火。

进一步地，所述可调射频功放结构腔体包括：输入回路和输出回路；

其中，所述输入回路包括并联设置的可调谐电容和串联设置的可调谐电感，用于对所述金属陶瓷四极管进行输入阻抗匹配；

所述输出回路采用同轴谐振方腔结构，根据腔体短路板，调节输出回路电感，以及根据外腔口输出预设频段的射频信号的共振输出。

在本实施例中，输入回路中的并联设置的可调谐电容和串联设置的可调谐电感组成输入电路，该输入电路能够实现20-150MHz的输入阻抗匹配；此外，输出回路的输出回路电感可用于抵消金属陶瓷四极管的极间电容。

在本实施例中，可调谐电感为100mm宽，10mm厚，400mm长的铜排组成的两个带状线电感结构，要求四极管输入端与并联带状线的等效阻抗能够在低频段调节到感抗状态，在高频段调节到容抗状态。

请参照图2，为本发明提供的可调射频功放结构腔体的一种实施例的示意图。其中，可调射频功放结构腔体的高为3m，内方腔和外方腔的边长分别为0.35m和0.72m；此外，外方腔具有两个输出端口，在低频段20-60MHz使用下端口，采用可调谐电容串联在输出端口，在高频段61-150MHz通过可调谐平行板电容方式实现射频信号的百千瓦级输出。

进一步地，所述输入回路采用分布参数与集总参数结合的结构；其中，所述并联设置的可调谐电容与第一同轴馈管的芯部串联；所述串联设置的可调谐电感采用带状线结构。

在本实施例中，所述第一同轴馈管的型号可以为EIA 1 5/8同轴馈管，用于将固态功放输出的功率传输到可调射频功放结构腔体的输入回路上；此外，可调谐电感为100mm宽，10mm厚，400mm长的铜排组成的两个带状线电感结构，要求四极管输入端与并联带状线的等效阻抗能够在低频段调节到感抗状态，在高频段调节到容抗状态。

进一步地，所述可调射频功放结构腔体包括：参数调节系统；

所述参数调节系统包括：灯丝电源、栅压电源、帘栅压电源和阳极电源；其中，所述灯丝电源、所述栅压电源、所述帘栅压电源和所述阳极电源都具有保护电路；

所述灯丝电源用于为所述金属陶瓷四极管的阴极提供0-250A的电流设置；

所述栅压电源用于为所述金属陶瓷四极管的栅极提供-450V-0V的电压设置；

所述帘栅压电源用于为所述金属陶瓷四极管的帘栅极提供-1500V-0V的电压设置；

所述阳极电源包括若干个PSM模块，用于为所述金属陶瓷四极管的阳极提供预设的电压输出和电流输出。

在本实施例中，阳极电源的PSM模块的数量可以为20个，该PSM模块的输出参数为950V/30A，每个PSM模块的状态可以设置为工作或断开；阳极电源的最高输出可以为19kV/30A。

请参照图3，为本发明提供的可调射频功放结构腔体内部的一种实施例的结构示意图。其中，可调射频功放结构腔体还包括：第一电机M1、第二电机M2、第三电机M3、第四电机M4和第五电机M5；第一电机M1用于控制输入电容；第二电机M2用于控制输入匹配电感，第一电机M1和第二电机M2能够实现固态功放和金属陶瓷四极管输入端之间的阻抗匹配；第三电机M3控制可调谐电感，可调谐电感与金属陶瓷四极管输入电容并联，可以通过调谐电感控制等效阻抗在低频呈感性、高频呈容性，再配合第一电机M1和第二电机M2使输入回路的功率有效馈入到四极管阴极；第四电机M4用于控制输出腔的调谐电感，主要通过控制内方腔外圈的腔体短路板，即气动调谐短路板高度，控制电感大小，该电感能够抵消四极管阳极电容，同时改变腔体输出共振频率。第五电机M5用于控制输出回路耦合效果，输出回路有两个端口，20-60MHz频带使用下端口，耦合方式使用的是可调谐集总电容，61-150MHz使用的上端口，上端口通过调谐金属板与内方腔距离调节耦合电容，因此，第五电机M5调谐能够有效提高Q值，即电感质量参数，大幅提高输出功率大小。

进一步地，所述固态功放分别通过功率计和第一同轴馈管与所述可调射频功放结构腔体连接；其中，所述固态功放包括若干个功率放大模块，用于将所述低电平信号控制与保护系统的输入信号进行线性放大后输出至所述功率计以及通过所述第一同轴馈管输出至所述可调射频功放结构腔体。

在本实施例中，第二同轴馈管的型号可以为EIA 6 1/8同轴馈管，主要用于将可调射频功放结构腔体输出的高功率传输到定向耦合器和水冷假负载上，即所述水冷假负载通过第二同轴馈管与所述可调射频功放结构腔体的输出端连接；此外，所述水冷假负载具有主动水冷通道，用于吸收所述金属陶瓷四极管的输出功率。

进一步地，所述功率计用于监测所述固态功放的输出功率；以及用于根据入反射功率比例，监测所述固态功放与所述可调射频功放结构腔体的匹配情况。

在本实施例中，为了更好的调试四极管百千瓦级输出特性，用户可以对固态功放在工作频率下幅度响应进行测试，测试结果如下表：

其中，该表为100MHz固态功放测试结果，此时，固态功放在低电平信号控制系统输出激励为16dBm情况下，以30%的效率输出3700W的功率，能够具备驱动四极管输出100kW的能力。

进一步地，所述适用于金属陶瓷四极管的调试平台，还包括：定向耦合器、检波器和网络分析仪；

其中，所述定向耦合器的输入端与所述可调射频功放结构腔体连接，所述定向耦合器的正向耦合端与所述检波器或所述网络分析仪连接；

所述定向耦合器通过正向耦合端与所述检波器连接后，用于对所述金属陶瓷四极管输出的波形幅度和波形频率进行测量；

所述定向耦合器通过正向耦合端与所述网络分析仪连接后，用于对所述金属陶瓷四极管进行冷扫调谐。

在本实施例中，先通过将金属陶瓷四极管地阳压和帘栅压降低到原来的一半，并使用网络分析仪在确定工作频率下冷扫各调谐参数，找到工作频率下输入输出端的谐振峰，再通过恢复帘栅压和阳压至正常工作状态，紧接着增加输入激励功率推动腔体高功率输出，最后通过精细调节输入电容电感，输出电容和腔体短路板位置优化金属陶瓷四极管输出特性，进而快速实现四极管工作在最佳状态。

实施例二

在进行调试实验的过程中，首先开启调试平台的水冷和风冷，然后灯丝电源按照程序慢慢升压至工作电流，将栅压、阳压和帘栅压分别设置到-200V、9kV和-1000V附近；由于冷扫仅粗略确定目标频率下可调射频功率放大器结构腔体输入输出回路调谐参数工作范围，过高的四极管增益容易损坏器件，因此使用了幅值较低的栅压和阳压。

进一步地，在确定目标频率后，例如80MHz，将原来固态功放与可调射频功率放大器结构腔体中间U型第一同轴馈管，例如：EIA1 5/8同轴馈管，拆除，更换成N型第一同轴馈管，然后连接到网络分析仪的第一端口；然后将定向耦合器的正向耦合端所连接的检波器拆除，将正向耦合端与网络分析仪第二端口连接；将网络分析仪测量界面调出，调节第一电机M1至第三电机M3将第一输出目标频率曲线的最小值调节到目标频率为80MHz且该最小值对应的展宽最小；调节第四电机M4和第五电机M5，使得第二输出目标频率曲线的最大值对应频率为目标频率，且该最大值对应的展宽最小；当完成第二输出目标频率曲线调节后，第一输出目标频率曲线参数会稍稍变化，因此需要若干次迭代上述过程，可粗略找到四极管工作匹配区间。最后将连接馈管恢复到正常百千瓦级状态，进行热功率调试，输出端口连接水冷假负载，调试脉冲宽度为5s。

进一步地，将栅压和阳压设置到正常工作值附近分别为-300V和16kV，将初始激励设置到目标频率为80MHz，激励幅度设置为0dBm，通过对定向耦合输出功率进行四极管输出功率判断，如果输出功率过低，且固态功放输出功率低，这时可以增加激励幅度，提高四极管功率输出。当激励增加到一定程度后，需要确定固态功放反射功率是否偏高，如果偏高则需要对第一电机M1和第二电机M2进行调谐，直至阻抗匹配，将反射功率控制在较低的比例。然后继续增加激励，这时需要对四极管各极输出电流进行分析，当栅流偏高时，可以通过调谐第三电机M3和改变栅压来抑制栅流；当帘栅流偏高时，可以通过调谐第三电机M3、第四电机M4，并改变帘栅压、阳压来抑制帘栅流；当阳流偏高，输出功率又比较小时，即低于阳极功率的50%，说明阳极板耗较大，这时需要调谐第四电机M4和第五电机M5和改变阳压来提高输出效率；而当阳流偏小时，则需要增加激励、改变帘栅压和阳压来改善阳流输出；通过上面步骤反复迭代尝试，最终寻找到四极管在目标频率下最优输出结果。

在本实施例中，高功率宽频带金属陶瓷四极管具有相同的外型尺寸与结构，此类金属陶瓷四极管能够共同使用同一个四极管管座；金属陶瓷四极管包括：DB963和DB968。其中DB963灯丝电流工作区间在210-240A，内放大系数为4-6，截止栅极电压≥-500V，栅极与阴极耐压5kV以上、极间电容为123-136pF，栅极与帘栅极耐压15kV以上、极间电容为217-237pF，帘栅极与阳极耐压50kV以上、极间电容为55-61pF；其中DB968灯丝电流工作区间在200-230A，内放大系数为4-6，截止栅极电压≥-500V，栅极与阴极耐压5kV以上、极间电容为95-120pF，栅极与帘栅极耐压8kV以上、极间电容为217-237pF，帘栅极与阳极耐压28kV以上、极间电容为55-61pF；DB968是在DB963基础上的改进结构，具有更低的栅极和阴极电容，使得四极管在更高的工作频率下具备更高的输出功率。

在本实施例中，输出功率如以下两表：

其中，两个输出功率表分别为DB963和DB968在目标频率下输出参数展示,其中U_g1、I_g1、U_g2、I_g2、U_a、I_a、P_f1、P_r1、P_in、P_out、η和A_gain分别代表四极管加载的栅压、栅流、帘栅压、帘栅流、阳压、阳流、固态功放输出功率、固态功放反射功率、四极管阳极功率、可调射频功率放大器结构腔体输出功率、阳极效率和四极管放大器输出增益。

在本实施例中，DB963频率调试范围为35-100MHz，其中35-100MHz栅压和帘栅压大小基本一样，栅流和帘珊流均小于最大耐受电流2A，除100MHz外，阳压均在16kV。35-100MHz下最高输出功率状态下，四极管阳流最高小于阳极耐受电流，即小于15A。请参照图4，为本发明提供的金属陶瓷四极管的功率曲线的一种实施例的示意图，选择48MHz时DB963四极管输出功率和反射功率曲线进行展示。在80MHz以下，DB963最高输出功率可达156.4kW,输出效率为78.8%；然而，在大于80MHz较高频率时，输出功率低于100kW，输出效率在33%~35%之间。因此，调试DB963调节的工作状态参数，较为合理。

在本实施例中，DB968调试频率范围在60-100MHz，其中60-100MHz栅压和帘珊大小在-310-330V之间，栅流和帘栅流均小于最大耐受电流2A。阳压均在16kV-17kV之间，60-100MHz最高输出功率状态下，四极管阳流最高电流小于10A，小于阳极耐受电流，即小于10A。请参照图5，为本发明提供的金属陶瓷四极管的功率曲线的另一种实施例的示意图，选择100MHz时DB968四极管输出功率和反射功率曲线进行展示。DB968调试结果显示，60-100MHz下，通过对各参数调节，DB968均能实现100kW以上输出，且输出效率大于64%。因此，本次调试DB968调节的工作状态参数，较为合理。同时，对比DB963和DB968工作输入激励，发现在100MHz时，相同的输入激励时，DB968输出功率在106kW，DB963输出功率仅有65kW。DB968的阳极输出效率在73.6%远大于DB963阳极输出效率33.0%，因此可以初步判断出DB968在较高频率下幅度响应较DB963有很大改善，即DB968相对于DB963具有更低的栅极和阴极极间电容的改进工作取得很好的效果。当扫描优化所有条件后，就可以对四极管进行长脉冲（大于1000s）调试，此种调试方式也能够证明此百千瓦级宽频带调试的可用性。

在本实施例中，当四极管完成50欧姆阻抗匹配状态和不同驻波比调试后，单只金属陶瓷四极管调试结束，若要调试其他四极管，则需要停机后打开可调射频功放结构腔体，更换其他四极管或四极管管座，重复以上操作。

本发明通过可调射频功放结构腔体对共振频率等参数进行调节，为百千瓦级宽频带金属陶瓷四极管提供调试的工作环境和工作区间，而低电平信号控制与保护系统在为可调射频功放结构腔体提供输入信号的同时，通过控制输入信号波形快速将金属陶瓷四极管调整到预设工作状态，还可以在发生系统故障时切断信号激励，实现对四极管的保护。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，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。特别指出，对于本领域技术人员来说，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 (7)

1.一种适用于金属陶瓷四极管的调试平台，其特征在于，包括：可调射频功放结构腔体、低电平信号控制与保护系统、定向耦合器、检波器、网络分析仪和水冷假负载；

其中，所述低电平信号控制与保护系统通过固态功放与所述可调射频功放结构腔体连接；所述定向耦合器的输入端与所述可调射频功放结构腔体连接，所述定向耦合器的正向耦合端与所述检波器或所述网络分析仪连接；所述水冷假负载通过第二同轴馈管与所述可调射频功放结构腔体的输出端连接；

所述可调射频功放结构腔体用于固定金属陶瓷四极管，并引出所述金属陶瓷四极管的各个电极，并通过调节所述各个电极和共振腔体的电气参数，改变所述可调射频功放结构腔体的共振频率；以及用于使所述金属陶瓷四极管进行射频信号的共振输出；所述可调射频功放结构腔体包括：参数调节系统；所述参数调节系统包括：灯丝电源、栅压电源、帘栅压电源和阳极电源；其中，所述灯丝电源、所述栅压电源、所述帘栅压电源和所述阳极电源都具有保护电路；所述灯丝电源用于为所述金属陶瓷四极管的阴极提供0-250A的电流设置；所述栅压电源用于为所述金属陶瓷四极管的栅极提供-450V-0V的电压设置；所述帘栅压电源用于为所述金属陶瓷四极管的帘栅极提供-1500V-0V的电压设置；所述阳极电源包括若干个PSM模块，用于为所述金属陶瓷四极管的阳极提供预设的电压输出和电流输出；

所述低电平信号控制与保护系统用于提供输入信号，并对输入信号波形的频率、幅度、相位和脉宽进行控制；以及用于在系统故障时切断信号激励；

所述定向耦合器通过正向耦合端与所述检波器连接后，用于对所述金属陶瓷四极管输出的波形幅度和波形频率进行测量；

所述定向耦合器通过正向耦合端与所述网络分析仪连接后，用于对所述金属陶瓷四极管进行冷扫调谐；

所述水冷假负载具有主动水冷通道，用于吸收所述金属陶瓷四极管的输出功率。

2.如权利要求1所述的适用于金属陶瓷四极管的调试平台，其特征在于，所述可调射频功放结构腔体包括：输入回路和输出回路；

其中，所述输入回路包括并联设置的可调谐电容和串联设置的可调谐电感，用于对所述金属陶瓷四极管进行输入阻抗匹配；

所述输出回路采用同轴谐振方腔结构，根据腔体短路板，调节输出回路电感，以及根据外腔口输出预设频段的射频信号的共振输出。

3.如权利要求2所述的适用于金属陶瓷四极管的调试平台，其特征在于，所述输入回路采用分布参数与集总参数结合的结构；其中，所述并联设置的可调谐电容与第一同轴馈管的芯部串联；所述串联设置的可调谐电感采用带状线结构。

4.如权利要求1所述的适用于金属陶瓷四极管的调试平台，其特征在于，所述提供输入信号，具体为：提供从毫秒到连续波脉宽、20-150MHz频率范围以及-10-16dBm功率范围的输入信号。

5.如权利要求1所述的适用于金属陶瓷四极管的调试平台，其特征在于，所述系统故障包括：固态功放故障、驻波比过高、四极管阳流过荷、帘栅流过荷、栅流过荷和可调射频功放结构腔体打火。

6.如权利要求1-5任意一项所述的适用于金属陶瓷四极管的调试平台，其特征在于，所述固态功放分别通过功率计和第一同轴馈管与所述可调射频功放结构腔体连接；其中，所述固态功放包括若干个功率放大模块，用于将所述低电平信号控制与保护系统的输入信号进行线性放大后输出至所述功率计以及通过所述第一同轴馈管输出至所述可调射频功放结构腔体。

7.如权利要求6所述的适用于金属陶瓷四极管的调试平台，其特征在于，所述功率计用于监测所述固态功放的输出功率；以及用于根据入反射功率比例，监测所述固态功放与所述可调射频功放结构腔体的匹配情况。

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