本发明专利技术涉及一种基于MOS管的高重频、低功耗双开关栅控行波管调制器的实现方法，在传统的双开关栅控调制器电路中，利用高频开关特性好的高反压MOS管作为开关器件，使得调制器在窄脉冲输出时有较好的脉冲前沿；改变了传统的通过“起始”、“截尾”开关管短时间直通形成“对拉”状态以减少栅调脉冲后沿时间的方式，极大地降低了调制器开关管上的损耗，使其在极高的重复频率下能稳定、可靠工作；单只高反压MOS管基本适应耐压要求，省去均压电路和隔离驱动电路使电路简化；设置了保护行波管电路，防止在“起始”开关管击穿时，正偏压一直加在行波管栅极上。本发明专利技术为实现高性能、低功耗的栅控调制器，研制高重频栅控行波管发射机提供了有效的技术途径。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电真空管栅控调制器技术，是一种基于MOS管的高重频、低功耗双开关栅控行波管调制器的实现方法。
技术介绍
随着栅控行波管发射机不断向高重频、宽脉宽的方向发展，其对调制器也提出了更高的要求，既要满足高重频、宽脉宽的工作要求，又要减小调制器的自身损耗，以提高调制器以及发射机的可靠性。双开关型栅控调制器是最常用的一种栅控行波管调制器，其调制脉冲的前、后沿分别由“起始”、“截尾”开关管单独控制，因而可以获得较小的脉冲前、后沿。普通的双开关栅控调制器中，“起始”、“截尾”开关管处于轮流导通和短时间直通的工作状态，通过“起始”、“截尾”开关管短时间直通形成“对拉”状态，以减少栅调脉冲后沿时间。通常使用双极型晶体管或IGBT时，“对拉”时间达到μ s量级，“对拉”时正、负偏压电源基本处于短路状态(为了保证好的栅调脉冲前后沿，所串接的限流电阻阻值很小)，开关管中会流过较大的电流，开关管上的损耗较大，随着调制脉冲重复频率的提高，开关管和限流电阻热耗会大幅增加而导致烧坏。因此，普通的双开关栅控调制器只能应用在低重频(约几kHz)、窄脉宽的场合。又由于受耐压的限制，开关管由数个双极型晶体管或IGBT串联使用，所需的均压电路和隔离驱动电路，使得开关管的外围电路比较复杂。本专利技术的思路是采用高反压的MOS单管作为“起始”、“截尾”开关管，结合开关管连接方式的改变，提高调制器输出波形的前后沿指标，降低调制器自身的功耗，简化开关管外围电路，以实现高重频(可达IOOkHz以上)、低功耗、高可靠性的栅控行波管调制器。
技术实现思路
本专利技术的内容是提供一种基于MOS管的高重频、低功耗双开关栅控行波管调制器的实现方法。利用高频开关特性好的高反压MOS管作为开关器件，使得调制器在窄脉冲输出时有较好的脉冲前沿；同时改变“起始”、“截尾”开关管的连接方式，改变了传统的通过 “起始”、“截尾”开关管短时间直通形成“对拉”状态以减少栅调脉冲后沿时间的方式，极大地降低了调制器开关管上的损耗，使得调制器在极高的重复频率下能稳定、可靠工作；单只高反压MOS管基本适应了大多数行波管栅控脉冲幅度的耐压要求，省去了开关管串联使用所需的均压电路和隔离驱动电路，使得调制器电路得到简化；设置了管击穿保护电路，有效防止在“起始”开关管击穿时， 正偏压一直加在行波管栅极上，以保护行波管。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为产生的调制脉冲前后沿陡、重复频率高、宽度宽，调制器自身功耗低，电路简单，可靠性高。下面结合附图对本专利技术的技术解决方案作进一步详细描述。附图说明图1是一种基于MOS管的高重频、低功耗双开关栅控行波管调制器原理框图。图2是一种基于MOS管的高重频、低功耗双开关栅控行波管调制器电原理图。具体实施例方式参见图2，起始驱动脉冲驱动MOS管V2导通，600V的正偏压通过V2、KljPR4加到行波管栅极上。电阻R4为正偏压限流电阻，R4的取值不能大，否则会影响栅调脉冲的前沿特性。V2取型是IXBH16N170，耐压为1700V的MOS管；V3为瞬态抑制二极管，取值为1200V， 对V2起过压保护作用。截尾驱动脉冲驱动MOS管V5导通，将V2的栅极电压强制拉到低电平，关断V2。此时，500V的负偏压通过V5导通回路迅速地将行波管栅阴间的电容充电到负偏压值。电阻 R5起限流作用，选择合适的Cl、R2及R5的值，可得到较好的栅调脉冲后沿。V5及V6的选型与V2及V3相同。当V2关断后，负偏压通过限流电阻R6加到行波管的栅阴极间，直到下一个起始驱动脉冲的到来。由以上工作过程可以看出，因MOS管良好的高频特性，且开关管V5导通提供负偏压充电回路的同时，迅速将V2关断，此过程中，正、负偏压之间和V2、V5之间不存在直通的工作状态，即调制器不存直通损耗。由于MOS管具有较小的导通电阻，V2、V5的导通损耗大大降低，功耗极低。因而调制器可工作在极高重频状态，同时具有较高的可靠性。当某种原因引起起始开关管V2击穿短路时，正偏压就会一直加在行波管栅极。 V7、V9、Kl等构成管击穿采样与保护电路，V2击穿时，三极管V9导通，使得继电器Kl动作且自锁，切断正偏压供电。权利要求1.一种基于MOS管的高重频、低功耗双开关栅控行波管调制器的实现方法，其特征在于采用高反压MOS管作为开关器件，提高开关速度，简化电路；通过改进“起始”、“截尾”管的连接形式，使调制器不存直通损耗。2.实现权利要求1所述的相关电路设计方法，其特征在于①V2、V5采用高反压MOS管，单管就能满足1100V栅调脉冲的耐压要求，简化了电路， 同时提高了开关速度；②V5导通的同时迅速关断V2，降低了直通损耗，提高了调制器工作重频；③设置了简单有效的管击穿保护电路。全文摘要本专利技术涉及一种基于MOS管的高重频、低功耗双开关栅控行波管调制器的实现方法，在传统的双开关栅控调制器电路中，利用高频开关特性好的高反压MOS管作为开关器件，使得调制器在窄脉冲输出时有较好的脉冲前沿；改变了传统的通过“起始”、“截尾”开关管短时间直通形成“对拉”状态以减少栅调脉冲后沿时间的方式，极大地降低了调制器开关管上的损耗，使其在极高的重复频率下能稳定、可靠工作；单只高反压MOS管基本适应耐压要求，省去均压电路和隔离驱动电路使电路简化；设置了保护行波管电路，防止在“起始”开关管击穿时，正偏压一直加在行波管栅极上。本专利技术为实现高性能、低功耗的栅控调制器，研制高重频栅控行波管发射机提供了有效的技术途径。文档编号H01J23/00GK102568983SQ20111036710公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日专利技术者崔海安, 杨钰辉 申请人:中国船舶重工集团公司第七二四研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔海安，杨钰辉，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：
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