一種新型寬脈沖調(diào)制器的設(shè)計(jì)

摘要：介紹一種寬脈沖調(diào)制器，給出了電路設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：脈沖調(diào)制器；發(fā)射機(jī)；場(chǎng)效應(yīng)管

引言

脈沖調(diào)制器是脈沖雷達(dá)發(fā)射機(jī)的重要組成部分，它產(chǎn)生一定寬度和重復(fù)頻率的脈沖去驅(qū)動(dòng)行波管柵極，用來(lái)控制行波管的工作，以產(chǎn)生大功率微波脈沖。一般的雷達(dá)發(fā)射機(jī)，脈沖調(diào)制器產(chǎn)生的脈沖寬度為幾微妙到幾十微秒，采用典型的浮動(dòng)板調(diào)制器電路較易實(shí)現(xiàn)，但隨著制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的要求，需要脈沖調(diào)制器的脈沖寬度為幾毫秒到幾十毫秒。此時(shí)需要設(shè)計(jì)一種寬脈沖調(diào)制器，本文設(shè)計(jì)的的調(diào)制器能輸出寬度不受限制的調(diào)制脈沖，可以廣泛應(yīng)用在多種型號(hào)的雷達(dá)發(fā)射機(jī)中。

寬脈沖調(diào)制器

一般調(diào)制器是將雷達(dá)信號(hào)處理機(jī)定時(shí)器產(chǎn)生的脈沖通過(guò)脈沖隔離變壓器耦合到高壓端的電路后再與行波管柵極相連。當(dāng)要求輸出脈沖的寬度很寬時(shí)，脈沖在變壓器初次級(jí)之間的傳遞會(huì)非常困難，脈沖隔離變壓器制作的難度很大以致不可能實(shí)現(xiàn)。通常對(duì)于寬脈沖的隔離可以采用光耦合的方法，但是采用此方法時(shí)對(duì)發(fā)射機(jī)射頻輸出頻譜影響很大。因此該調(diào)制器不能采用光耦合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖的隔離。本文采用將寬脈沖在低壓端進(jìn)行調(diào)制，加一個(gè)頻率很高的載頻，以利于信號(hào)在脈沖隔離變壓器初次級(jí)繞組間的耦合傳遞，經(jīng)變壓器耦合到高壓端后再進(jìn)行解調(diào)。這樣可以使脈沖隔離變壓器的設(shè)計(jì)與制作變得簡(jiǎn)單。

該調(diào)制器的主要技術(shù)參數(shù)如下：

正偏壓300V

負(fù)偏壓-350V

脈沖寬度lms～40ms連續(xù)可調(diào)

重復(fù)頻率0～100Hz

脈沖前沿≤1OOns

脈沖后沿≤1OOns

寬脈沖調(diào)制器的原理框圖如圖1所示。定時(shí)脈沖由定時(shí)器給出，分別提供給脈沖調(diào)制電路和切尾脈沖形成電路。

脈沖調(diào)制電路輸出與定時(shí)脈沖等寬的脈沖串。切尾脈沖形成電路是一個(gè)由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的電路，利用定時(shí)脈沖后沿在寬脈沖結(jié)束的時(shí)候產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖信號(hào)。兩者經(jīng)放大后加在脈沖隔離變壓器初級(jí)，脈沖串耦合到高壓端后由脈沖解調(diào)電路解調(diào)后加到高速開(kāi)啟管的柵極，開(kāi)啟管導(dǎo)通，這時(shí)行波管柵極電壓由－350V迅速躍升至300V，由于脈沖解調(diào)電路的存在以及開(kāi)啟管本身的特性，此電壓將會(huì)持續(xù)幾十微秒甚至上百微秒的時(shí)間，在此過(guò)程尚未結(jié)束時(shí)，脈沖串中的后續(xù)脈沖又來(lái)到，開(kāi)啟管將持續(xù)導(dǎo)通。當(dāng)此脈沖串結(jié)束時(shí)，切尾脈沖加到高速切尾管的柵極，切尾管導(dǎo)通。同時(shí)該窄脈沖也加到高速開(kāi)啟管柵極的控制電路，使開(kāi)啟管快速截止，這樣行波管柵極的電壓又從300V迅速降至－350V，行波管停止發(fā)射電子束。這就是該調(diào)制器的工作過(guò)程。圖1中的高速開(kāi)啟管和切尾管均為高耐壓的功率場(chǎng)效應(yīng)管。

電路設(shè)計(jì)

脈沖調(diào)翻電路

我們采用555時(shí)基電路來(lái)設(shè)計(jì)脈沖調(diào)制電路，由555構(gòu)成的占空比可調(diào)的多諧振蕩器產(chǎn)生周期遠(yuǎn)小于定時(shí)脈沖的一串脈沖，改變脈沖串中脈沖的占空比可以讓脈沖驅(qū)動(dòng)放大與耦合電路工作在合適的狀態(tài)。為使脈沖串與定時(shí)脈沖等寬，要將定時(shí)脈沖加在555振蕩器的使能端，再讓定時(shí)脈沖和555振蕩器相與后輸出，其電路如圖2所示。圖3為定時(shí)脈沖寬度為2毫秒時(shí)輸出脈沖串的仿真波形。

脈沖驅(qū)動(dòng)放大與耦合電路

對(duì)于脈沖串及切尾脈沖可以采用如圖4的電路來(lái)增強(qiáng)脈沖的驅(qū)動(dòng)能力，這樣做可以使脈沖變壓器的繞制更加簡(jiǎn)單，同時(shí)也增強(qiáng)了信號(hào)的抗干擾能力。該電路類(lèi)似單端正激變換電路，利用了場(chǎng)效應(yīng)管的電流放大能力。脈沖隔離變壓器TXl的初級(jí)電流等于V1導(dǎo)通時(shí)的漏極電流，這樣脈沖隔離變壓器TXl的次級(jí)具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。脈沖隔離變壓器TXl要考慮初次級(jí)高低壓電位隔離，采用窄脈沖傳輸時(shí)變壓器匝數(shù)要求不高，一般10匝左右即可。為保證耦合波形良好，變壓器采用了高B值和高u值的超微晶磁芯。

脈沖解調(diào)電路

脈沖解調(diào)電路一般采用半波整流電路，產(chǎn)生的檢波脈沖使開(kāi)啟管導(dǎo)通，為使開(kāi)啟管在切尾管導(dǎo)通時(shí)快速截止，可在開(kāi)啟管的柵極和源極之間接一個(gè)開(kāi)關(guān)三極管，利用切尾脈沖使開(kāi)關(guān)三極管導(dǎo)通，加速開(kāi)啟管的截止。而切尾管可直接利用切尾脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)工作。最終可在行波管柵極得到符合工作要求的調(diào)制脈沖。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，該調(diào)制器的設(shè)計(jì)是可行的，該調(diào)制器工作穩(wěn)定可靠，具有較強(qiáng)的抗高壓打火能力，即將應(yīng)用于某型雷達(dá)發(fā)射機(jī)。