ES2903087T3 - Sistema de radar con un convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado para suministrar una corriente continua a una unidad de radar de pulsos - Google Patents

Sistema de radar con un convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado para suministrar una corriente continua a una unidad de radar de pulsos Download PDF

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Abstract

Un sistema de radar que comprende: una unidad de radar de pulsos; un convertidor de potencia CC/CC (corriente continua/corriente continua) de modo conmutado (200) para suministrar una corriente continua a la unidad de radar de pulsos; y la unidad de radar de pulsos configurada para transmitir pulsos de RF con una duración de pulsos, en el que el convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado (200) comprende: un primer elemento de conmutación (210) configurado para encenderse y apagarse en cada ciclo de conmutación del convertidor de potencia en modo de conmutación (200); un inductor (230) configurado para ser cargado y descargado en cada ciclo de conmutación del convertidor de potencia en modo de conmutación (200); un condensador (240) configurado para mantener una tensión de salida de CC mientras el inductor (230) se carga y descarga en cada ciclo de conmutación; un segundo elemento de conmutación (250) dispuesto para cerrar una trayectoria de corriente hacia la salida, de manera que la energía almacenada en el inductor (230) se suministre a la salida cuando se apague el primer interruptor; un bucle de control (260) configurado para regular la tensión de salida con una constante de tiempo (270) a un valor predeterminado mediante el control del primer elemento de conmutación (210); en el que el bucle de control (260) está configurado para seleccionar un tiempo de conexión para dicho primer elemento de conmutación (210) en cada ciclo para permitir que la corriente a través del inductor (230) caiga a cero en cada ciclo, caracterizado porque el ciclo de conmutación es más corto que la duración de los pulsos de RF y que la constante de tiempo (270) del bucle de control es más larga (260) que los pulsos de RF.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de radar con un convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado para suministrar una corriente continua a una unidad de radar de pulsos
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se refiere a un sistema de radar con un convertidor de potencia CC/CC (corriente continua/corriente continua) de modo conmutado para suministrar una corriente continua a una unidad de radar de pulsos configurada para transmitir pulsos de RF.
Antecedentes
La operación intermitente de las cargas alimentadas con corriente continua es común en muchos sistemas eléctricos. Los transmisores de radiofrecuencia son un ejemplo de este tipo de carga. Actualmente, los semiconductores se utilizan habitualmente en los transmisores de potencia de RF. Las tensiones de alimentación se han reducido en comparación con los transmisores anteriores, que utilizaban tubos de vacío o similares, debido a las propiedades de los semiconductores. En consecuencia, las corrientes se vuelven igualmente más altas para la misma cantidad de potencia.
Los sistemas de radar modernos AESA (Matriz Activa Barrida Electrónicamente) están formados por múltiples transceptores de estado sólido, cada uno de ellos conectado a un elemento de antena que forma parte de un conjunto de elementos de antena. Los convertidores CC/CC y los reguladores de tensión, alimentados desde un bus de c C, se distribuyen a cada transceptor o a un grupo de transceptores.
El radar transmite pulsos de RF a una velocidad de repetición que suele denominarse frecuencia de repetición de pulsos, PRF. La longitud del pulso y la tasa de repetición dependen del uso del sistema de radar. Este funcionamiento en modo de pulsos de RF se transforma en cargas pulsantes en el sistema de alimentación de CC, que incluso pueden reflejarse en la fuente de alimentación. Esto provoca pérdidas de energía, así como riesgos de disminución del rendimiento e interferencias con otros sistemas eléctricos. Los problemas de control en un generador de CA debido a la carga de potencia pulsante, es un ejemplo de interferencia que se ha experimentado. Otra cuestión que se ha debatido repetidamente es el riesgo de desgaste mecánico del generador y la caja de engranajes asociada cuando se alimentan sistemas operados por pulsos, por ejemplo, los radares AESA.
La Figura 1 muestra una alimentación típica para un transmisor de radar AESA. Un convertidor CA/CC 10 suministra una tensión de bus CC 11 a los convertidores CC/CC distribuidos 20, cada uno de los cuales suministra una tensión CC regulada a un PA transmisor 30, amplificador de potencia, o a un grupo de PA transmisores 30. Los PA 30 transmiten señales electromagnéticas pulsadas de RF. Los efectos de esta operación pulsante se reflejan en la alimentación de CC y también, potencialmente, en la alimentación de CA. La demanda intermitente de energía hace que las corrientes de alimentación se modulen por pulsos. Para bajas tasas de repetición de pulsos existe un riesgo aparente de que la modulación de la corriente se propague incluso a la fuente de alimentación de CA 40. Se colocan condensadores (no mostrados) en el suministro de tensión cerca del transmisor y en la salida del convertidor CC/CC 20 para permitir el suministro de la corriente de pulso extraída de los transmisores.
Las cargas pulsadas reflejadas desde los transmisores a una PRF más alta (>5 kHz) a menudo pueden ser filtradas adecuadamente utilizando filtros pasivos (filtros LC). Los filtros necesarios para filtrar a una PRF más baja serán voluminosos y, en la mayoría de los casos, requerirán demasiado espacio.
Un bucle de regulación de corriente podría entonces incluirse en el convertidor CC/CC para cargar los condensadores con una corriente limitada que se esfuerce por producir una corriente de suministro constante que sea el promedio de la corriente pulsada. Esto añade complejidad y el equilibrio entre la regulación de la tensión y el rendimiento de la regulación de la corriente no es tan fácil de gestionar. Especialmente si se tienen en cuenta todas las condiciones de carga -toda el intervalo de PRF y las variaciones del ciclo de trabajo. A continuación, se podrían aplicar técnicas de regulación más avanzadas para mejorar la regulación de la tensión y seguir filtrando las corrientes de pulsos. Es posible que se requieran señales de entrada adicionales, cuando la información sobre el funcionamiento del radar (PRF, etc.) se suministra por adelantado para gestionar la regulación de la tensión. Esto añade complejidad y para un radar AESA -que puede incluir cientos de transmisores- podría ser difícil de manejar. Un sistema digital basado en SW sería probablemente adecuado. Como ya se ha mencionado, es preferente filtrar las corrientes de pulsos completamente cerca de la carga (transmisor). En una implementación práctica, el filtrado suele estar distribuido a lo largo de la cadena de suministro de energía en varias etapas con el fin de manejar el suministro adecuado para todas las condiciones. El filtrado de la corriente de carga con una PRF más baja se suele realizar en el convertidor CA/CC central 10.
El resultado es que las corrientes de pulsos bastante altas se reflejan bastante atrás en la distribución. Esto podría repercutir en el rendimiento general, por ejemplo, en la eficiencia energética o en la compatibilidad electromagnética.
Por lo tanto, existe la necesidad de una solución mejorada para el filtrado de cargas pulsantes, cuya solución resuelva o al menos mitigue al menos uno de los problemas mencionados anteriormente.
Sumario
El inventor comprende que es muy deseable proporcionar un filtrado de las corrientes sin ninguna regulación activa de la corriente y sin necesidad de un filtrado pasivo adicional. De acuerdo con las realizaciones de la presente invención, la conversión de la tensión y el filtrado se gestionan en el mismo circuito.
Se requiere el diseño de una fuente de alimentación con capacidad para manejar grandes fluctuaciones de corriente manteniendo la tensión adecuadamente regulada. Un rendimiento adecuado de la regulación de la tensión y un bajo rizado son cruciales para la pureza espectral en un transmisor de radar
Uno objeto es hacer que el equipo extraiga corriente continua de la fuente de alimentación habilitando vías de retorno para las corrientes de pulsos lo más cerca posible de los transmisores.
Este objeto se consigue mediante un sistema de radar de acuerdo con la reivindicación independiente 1.
El convertidor de potencia en modo de conmutación de acuerdo con la presente invención tiene una frecuencia de conmutación considerablemente superior a la duración de la carga de pulsos y los parámetros de control que introducen una alta impedancia hacia la fuente de alimentación. Si bien el condensador sirve como una vía de baja impedancia, que permite obtener la corriente adicional necesaria durante la transmisión del pulso de radar, resulta en una corriente casi constante extraída de la fuente de alimentación.
Una ventaja con las realizaciones del convertidor de potencia en modo de conmutación de acuerdo con la presente invención es que se requiere una regulación menos compleja, sólo se requiere la regulación de la tensión.
Otra ventaja con las realizaciones de potencia de modo de conmutación de acuerdo con la presente invención es que se requieren menos componentes.
Otra ventaja adicional con las realizaciones de potencia de modo de conmutación de acuerdo con la presente invención es que se requiere una inductancia más pequeña. Por lo tanto, el circuito es más pequeño.
Otra ventaja con las realizaciones de potencia de modo de conmutación de acuerdo con la presente invención es la respuesta amortiguada del filtro.
Otra ventaja de las realizaciones de potencia de modo de conmutación de acuerdo con la presente invención es la ausencia o la reducción de la corriente pulsatoria en los cables de distribución.
Sin embargo, una ventaja adicional con las realizaciones de potencia de modo de conmutación de acuerdo con la presente invención es que se requiere menos filtrado en la salida en la fuente de alimentación central (CA / CC). BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Los objetos, ventajas y efectos, así como las características de la invención, se comprenderán más fácilmente a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones ejemplares de la invención cuando se lean junto con los dibujos adjuntos, en los que:
La Fig. 1 ilustra una alimentación típica para un transmisor de radar AESA
La Fig. 2 ilustra un convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado de acuerdo con una realización ejemplar de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
La presente invención se describirá más detalladamente en adelante en la presente memoria con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran realizaciones preferentes de la invención. La invención puede, sin embargo, ser realizada en muchas formas diferentes y no debe ser interpretada como limitada a las realizaciones expuestas en la presente memoria; más bien, estas realizaciones se proporcionan para que esta divulgación sea exhaustiva y completa, y transmita plenamente el alcance de la invención a los expertos en la técnica. En los dibujos, los signos de referencia similares se refieren a elementos similares.
La práctica común para el diseño de los convertidores CC/CC, incluyendo la inductancia para la conversión, es el diseño para el funcionamiento en Modo de Corriente Continua, CCM. Las razones para el funcionamiento en modo CCM son que las propiedades de conversión y regulación de la tensión funcionan mejor en CCM. Cabe destacar que las corrientes de conmutación también suelen ser menores cuando están diseñadas para CCM. Una idea con la presente invención presentada en este caso es diseñar un convertidor CC/CC en modo conmutado, en el que el filtrado de los armónicos de corriente generados desde la carga sea el objetivo principal. Además, el filtro de modo conmutado de acuerdo con las realizaciones ejemplares de la presente invención está destinado principalmente al filtrado de cargas intermitentes/pulsadas, en el que la tasa de repetición es baja. Un ejemplo de estas cargas son los transmisores de potencia de RF en los sistemas de radar AESA.
Por referencia a la figura 2, se ilustra un convertidor de potencia CC/CC de modo de conmutación 200 para administrar una corriente continua a una unidad de radar de pulsos (no mostrada) configurada para transmitir pulsos de RF con una duración de pulsos, de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención. La invención se ilustra en esta realización ejemplar con un convertidor reductor, pero la invención podría aplicarse a cualquier tipo de convertidor que incluya inductancia para la conversión, por ejemplo, cualquiera de los tipos Buck, Boost o Buck-Boost. El convertidor de potencia en modo de conmutación 200 comprende un primer elemento de conmutación 210 configurado para conectar y desconectar el convertidor de potencia en modo de conmutación de una fuente de alimentación 220 en cada ciclo del convertidor de potencia. El primer elemento de conmutación 210 podría implementarse como cualquier tipo de interruptor eléctrico controlable, preferentemente un dispositivo semiconductor tal como BIP, MOSFET o IGBT. Además, el convertidor de potencia de modo conmutado 200 comprende un inductor 230 configurado para cargar y descargar en cada ciclo de la conversión de potencia y un condensador 240 configurado para mantener una tensión de salida de CC mientras el inductor 230 se carga y descarga en cada ciclo. En el convertidor de potencia de acuerdo con la presente invención hay también un segundo elemento de conmutación 250 configurado para transferir energía del inductor 230 al condensador 240 cuando el primer interruptor 210 desconecta el convertidor de potencia en modo de conmutación de la fuente de alimentación 220.
Durante el tiempo de encendido, la fuente de energía 220 carga el inductor 230 simultáneamente mientras el condensador 240 y la carga son alimentados. Durante el tiempo de apagado, la energía almacenada en el inductor 230 se suministra a una salida utilizando el segundo elemento de conmutación 250 para cerrar una trayectoria de corriente hacia la salida. El condensador 240 desvía las corrientes de ondulación y mantiene una tensión CC suave en la carga.
Además, el convertidor de potencia 200 de acuerdo con la presente invención comprende un bucle de control 260 configurado para regular la tensión con una constante de tiempo 270, a un valor predeterminado mediante el control del primer elemento de conmutación 210.
En una realización ejemplar del convertidor de potencia de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención, el tiempo de encendido del primer elemento de conmutación 210 en cada ciclo se selecciona para permitir que la corriente a través del inductor caiga a cero en cada ciclo. Una ventaja con esta característica es que esto introduce una resistencia aparente para la reducción de la frecuencia de corte de la salida. Otra característica del convertidor de potencia de acuerdo con esta realización ejemplar de la presente invención es que el ciclo es más corto que la duración de pulsos de RF. Una ventaja de esta característica es que mantiene el aislamiento/filtrado de los pulsos de carga/pulsos de RF. Otra característica del convertidor de potencia de acuerdo con esta realización ejemplar de la presente invención es que la constante de tiempo del bucle de control es más larga que los pulsos de r F.
Una ventaja con esta característica es que esto evita que la modulación de los pulsos de RF se transfiera a la fuente de energía.
En otra realización ejemplar del convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado de acuerdo con la presente invención, la polaridad de la tensión de salida está invertida en comparación con la tensión de entrada. En algunas aplicaciones sólo se dispone de tensión negativa, pero el amplificador a alimentar requiere tensión positiva. La situación también puede ser al revés, sólo se dispone de tensión positiva, pero el amplificador a alimentar requiere tensión negativa. La ventaja es que la inversión de la tensión puede integrarse fácilmente en el filtro en lugar de requerir un convertidor adicional, que requeriría más componentes y más espacio.
En otra realización ejemplar del convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado de acuerdo con la presente invención, la salida está aislada eléctricamente de la entrada.
De acuerdo con una realización ejemplar del convertidor de potencia CC/CC de modo de conmutación de acuerdo con la presente invención, el primer elemento de conmutación 210 está encendido durante un tiempo constante y el tiempo de ciclo del convertidor de potencia CC/CC de modo de conmutación es variado. En esta realización ejemplar se almacena una cantidad determinada de energía en el inductor y el tiempo de ciclo determina la frecuencia con la que debe repetirse para mantener el suministro a la carga. Una ventaja del primer procedimiento es la relación lineal entre el tiempo de ciclo y la potencia transmitida. Para aplicaciones con cargas bajas, se ha hallada que a menudo se puede lograr una mayor eficiencia en comparación con los casos en los que el tiempo de encendido del primer elemento de conmutación 210 es variable.
En otra realización ejemplar del convertidor de potencia CC/CC de modo de conmutación de acuerdo con la presente invención, el tiempo de conexión del primer elemento de conmutación es variable. En esta realización ejemplar, el tiempo de ciclo del convertidor de potencia CC/CC de modo de conmutación es fijo. Para aplicaciones con cargas muy bajas/livianas, se ha hallado que a menudo se puede conseguir un mejor rendimiento en comparación con cuando el tiempo de conexión del primer elemento de conmutación 210 es fijo. El tiempo de encendido puede ser controlado a cero o casi cero en cada ciclo. El tiempo de ciclo variable significa que la tasa de repetición puede ser nula o muy baja, lo que resulta poco práctico, entre otras cosas, porque el condensador de la salida debe mantener la tensión.
La posible variación del tiempo de conexión del primer elemento de conmutación 210 está limitada por el hecho de que el tiempo de conexión debe ser lo suficientemente corto como para que el convertidor de potencia permanezca siempre en modo discontinuo, lo cual es un requisito previo para la función de la presente invención. Teóricamente, el tiempo de conexión del primer elemento de conmutación nunca puede ser igual al tiempo de ciclo del convertidor de potencia, es decir, el factor de trabajo es inferior a 1.
Esto es independiente del diseño del convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado. Se puede permitir que el tiempo mínimo de encendido del primer elemento de conmutación 210 sea cero, lo que significaría que el primer elemento de conmutación 210 no se enciende en uno o más ciclos.
En otra realización ejemplar existe una combinación de los procedimientos de tiempo de encendido del primer elemento de conmutación 210 variable y de tiempo de encendido constante del primer elemento de conmutación 210. En esta realización ejemplar, el tiempo de ciclo para el primer elemento de conmutación 210 cambiaría temporalmente en el incremento de los ciclos de la carga.
En otra realización ejemplar del convertidor de potencia CC/CC de modo de conmutación de acuerdo con la presente invención, el ciclo se sincroniza además con la duración de pulsos de RF.
Los aparatos con interruptores eléctricos con tiempos de conmutación cortos en los que se manejan salidas más altas, tal como en el convertidor CC/CC de modo de conmutación de acuerdo con la presente invención, pueden crear interferencias que pueden tener un impacto negativo en otros sistemas, tal como los alimentados. En este caso, la unidad de radar de pulsos. Al sincronizar el ciclo con la duración de pulsos de radiofrecuencia, las interferencias se distribuyen en el espectro de frecuencias de forma controlada, de modo que se puede eliminar o reducir su impacto. En las aplicaciones de radio o radar, la pureza y consistencia de la señal de radiofrecuencia es de suma importancia para el rendimiento, la sensibilidad y el intervalo.
En otra realización ejemplar del convertidor de potencia CC/CC de modo de conmutación de acuerdo con la presente invención, el ciclo es además un múltiplo de la duración de los pulsos de RF.
Esto también tiene el efecto de que la interferencia del convertidor de potencia CC/CC puede ser reducida o eliminada.
En otra realización ejemplar del convertidor de potencia CC/CC de modo de conmutación de acuerdo con la presente invención, los ciclos son además un múltiplo de un reloj de sistema.
Se asume que el reloj de sistema tiene un tiempo de ciclo significativamente más corto que la longitud de pulsos. Es decir, forman la base del incremento más pequeño que se puede ajustar los pulsos. El mismo reloj de sistema puede utilizarse ventajosamente también para otras funciones periféricas, tal como el control digital en la proximidad del transmisor. Una ventaja del uso del reloj de sistema es que las señales de interferencia se desplazan a frecuencias más altas, por ejemplo, las interferencias pueden desplazarse fuera de las frecuencias de interferencia para el receptor de radar.
En otra realización ejemplar del convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado de acuerdo con la presente invención, el ciclo es de 1/100 a 1/1000 de la duración de pulsos de RF.
En una realización ejemplar, el radar tiene una frecuencia de pulsos de 100 Hz y un factor de trabajo del 10 por ciento. Sobre esta base, el tiempo de ciclo del convertidor de potencia CC/CC en modo de conmutación oscila entre 10 micro segundos y 0,1 micro segundos. Este puede ser un intervalo prácticamente útil. La ventaja de esta configuración es que existen componentes y tecnología sencillos y económicos que satisfacen simultáneamente los requisitos exigidos.
En otra realización ejemplar del convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado de acuerdo con la presente invención, las constantes de tiempo son valores predeterminados adaptados a diferentes ciclos de carga. En otra realización ejemplar del convertidor de potencia CC/CC de modo de conmutación de acuerdo con la presente invención, los valores predeterminados de las constantes de tiempo se recuperan de una memoria. Una ventaja de la solución en la que los valores predeterminados de las constantes de tiempo se recuperan de una memoria es que esta solución es muy flexible. Una solución de hardware no puede actualizarse fácilmente, sino que requiere modificaciones en el hardware.
En otra realización ejemplar del convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado de acuerdo con la presente invención, la constante de tiempo del bucle de control es al menos 10 veces más larga que los pulsos de RF. La tarea del bucle de control es regular la tensión con una constante de tiempo, a un valor predeterminado mediante el control del primer elemento de conmutación 210. Cuando la carga tiene forma de pulsos, esto se reflejará como un componente de CA de la tensión de salida. El condensador está configurado para mantener una tensión de salida de CC mientras el inductor se carga y descarga en cada ciclo y suministra la corriente necesaria durante los pulsos de RF. Esta descarga hace que la tensión disminuya linealmente con un tamaño determinado por el valor del condensador.
El condensador se recarga entonces con una corriente lineal, que corresponde al promedio de la carga, durante la "pausa" de los pulsos de RF. Para lograr el objetivo del convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado de acuerdo con la presente invención, que es suministrar una corriente constante, la constante de tiempo de la regulación de la tensión (que tiene una relación directa con el ancho de banda de control) debe limitarse de modo de evitar que el convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado añada modulación de la corriente. Esto significa que hay que limitar los componentes de la variación de carga descrita anteriormente presentes en la señal de retroalimentación.
Cuanto más lento sea el sistema de control en relación con la frecuencia de la carga, menor será el impacto en la corriente. La consecuencia negativa es que la regulación de la tensión de salida al mismo tiempo se ralentiza y no se regula tan rápido ante posibles cambios en el patrón de carga, en el que se modifica el valor promedio de la corriente de carga al amplificador de radar. La consecuencia es que hay que tomar una decisión, seleccionar la constante de tiempo que proporcione un equilibrio adecuado entre el filtrado de la potencia y la capacidad de regular la tensión a patrones de carga cambiantes.
La descripción anterior es del mejor modo actualmente contemplado para practicar la presente invención. La descripción no pretende ser tomada en un sentido limitativo, sino que se presenta simplemente con el propósito de describir los principios generales de la invención. El alcance de la presente invención sólo debe determinarse con referencia a las reivindicaciones emitidas.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de radar que comprende:
una unidad de radar de pulsos;
un convertidor de potencia CC/CC (corriente continua/corriente continua) de modo conmutado (200) para suministrar una corriente continua a la unidad de radar de pulsos; y la unidad de radar de pulsos configurada para transmitir pulsos de RF con una duración de pulsos,
en el que el convertidor de potencia CC/CC de modo conmutado (200) comprende:
un primer elemento de conmutación (210) configurado para encenderse y apagarse en cada ciclo de conmutación del convertidor de potencia en modo de conmutación (200);
un inductor (230) configurado para ser cargado y descargado en cada ciclo de conmutación del convertidor de potencia en modo de conmutación (200);
un condensador (240) configurado para mantener una tensión de salida de CC mientras el inductor (230) se carga y descarga en cada ciclo de conmutación;
un segundo elemento de conmutación (250) dispuesto para cerrar una trayectoria de corriente hacia la salida, de manera que la energía almacenada en el inductor (230) se suministre a la salida cuando se apague el primer interruptor;
un bucle de control (260) configurado para regular la tensión de salida con una constante de tiempo (270) a un valor predeterminado mediante el control del primer elemento de conmutación (210); en el que el bucle de control (260) está configurado para seleccionar un tiempo de conexión para dicho primer elemento de conmutación (210) en cada ciclo para permitir que la corriente a través del inductor (230) caiga a cero en cada ciclo, caracterizado porque el ciclo de conmutación es más corto que la duración de los pulsos de RF y que la constante de tiempo (270) del bucle de control es más larga (260) que los pulsos de RF.
2. El sistema de radar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el convertidor de potencia es de cualquiera de los tipos Buck, Boost o Buck-Boost.
3. El sistema de radar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que la polaridad de la tensión de salida está invertida en comparación con la tensión de entrada.
4. El sistema de radar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1a 3, en el que dicho tiempo de encendido de dicho primer elemento de conmutación (210) es variable dentro del ciclo.
5. El sistema de radar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el bucle de control (260) está configurado para sincronizar el ciclo de conmutación con la duración de pulsos de r F.
6. El sistema de radar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el ciclo de conmutación es además un múltiplo de la duración de pulsos de RF.
7. El sistema de radar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el ciclo de conmutación es además un múltiplo de un reloj de sistema.
8. El sistema de radar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el ciclo de conmutación es de 1/100 a 1/1000 de la duración de pulsos de RF.
9. El sistema de radar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la constante de tiempo (270) es uno de varios valores predeterminados adaptados a diferentes ciclos de carga.
10. El sistema de radar de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el sistema de radar comprende una memoria y el bucle de control está configurado para recuperar los valores predeterminados de la memoria.
11. El sistema de radar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la constante de tiempo del bucle de control (260) es al menos 10 veces más larga que los pulsos de RF.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109115060B (zh) * 2018-10-15 2023-09-19 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种冲击片雷管可调通用型脉冲电流发生装置及其控制方法
EP3991259A4 (en) * 2019-06-28 2023-04-26 Saab Ab METHOD AND SYSTEM FOR DC VOLTAGE SUPPLY OF PULSING LOADS
DE102021120537A1 (de) 2021-08-06 2023-02-09 Infineon Technologies Ag Systeme, vorrichtungen und verfahren zur versorgungsleistung-generierung
US20230369976A1 (en) 2022-05-16 2023-11-16 Elta Systems Ltd. Control of a dc-dc converter to supply a constant current to a pulsed load
KR102560438B1 (ko) * 2022-12-21 2023-07-27 한화시스템(주) 레이다 송수신기의 다기능 임무를 수행하기 위한 로드 가변 장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5945941A (en) * 1998-03-12 1999-08-31 Northrop Grumman Corporation Pulsed radar apparatus and method employing power distribution system having reduced cost and weight and enhanced efficiency and reliability
SE0102303D0 (sv) 2001-06-27 2001-06-27 Ericsson Telefon Ab L M DC/DC converter
US20050151518A1 (en) 2004-01-08 2005-07-14 Schneiker Henry D. Regulated open-loop constant-power power supply
JP2007020305A (ja) * 2005-07-07 2007-01-25 Toshiba Corp パルス電源装置
US20080283118A1 (en) * 2007-05-17 2008-11-20 Larankelo, Inc. Photovoltaic ac inverter mount and interconnect
KR101612052B1 (ko) 2009-07-01 2016-04-12 사브 에이비 스위칭 모드 전력 변환기를 포함하는 레이더 시스템
US8712349B2 (en) 2010-04-20 2014-04-29 Rf Micro Devices, Inc. Selecting a converter operating mode of a PA envelope power supply
US8975885B2 (en) 2011-02-18 2015-03-10 Intersil Americas Inc. System and method for improving regulation accuracy of switch mode regulator during DCM
JP5413388B2 (ja) 2011-03-09 2014-02-12 株式会社デンソー 電源装置，及びレーダシステム
US8878505B2 (en) * 2011-12-12 2014-11-04 The Johns Hopkins University Methods and systems to convert a pulse power demand to a constant power draw

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