一種新型寬脈沖調制器的實現

摘要：本文介紹一種寬脈沖調制器的工作原理和設計方法，可廣泛用于行波管發射機。實驗證明，該調制器的設計是可行的經驗證，具有較高的穩定性和可靠性。

關鍵調：行波管；發射機；脈沖調制器

脈沖調制器是脈沖雷達發射機的重要組成部分，它產生一定寬度和重復頻率的脈沖去驅動行波管柵極，用來控制行波管的工作，以產生大功率射頻脈沖，經饋線和收發開關由天線輻射到空間。但隨著雷達技術的發展，要求發射機應該具有多脈沖工作模式，此時需要設計一種新型脈沖調制器，能夠滿足高重頻、大工作比、大脈寬等多樣化的復雜脈沖工作方式。本文設計的脈沖調制器能輸出大工作比、高重頻及脈沖寬度都很大的調制脈沖，可以廣泛應用在多種型號的雷達發射機中。

脈沖調測器的特點

該調制器與普通的調制器相比，具有如下特點。

輸出脈沖寬度范圍大。最大可以到幾百毫秒。由于無須直接進行寬脈沖傳輸，只需前后沿脈沖或子脈沖(均為窄脈沖)進行隔離傳輸即可，因而同一脈沖隔離變壓器即可進行多種寬度的傳輸，同時也有利于脈沖隔離變壓器的制作。采用光纖進行高低電位隔離，可以很好解決高低電位隔離的干擾問題。具有高重頻、大工作比的特性。脈沖前后沿可以做到納秒級。

脈沖調制器的原理

調制器的工作原理如圖1所示。定時脈沖有雷達定時器給出，經光纖發射/接收模塊將定時脈沖傳輸到高電位上，然后進行開啟脈沖和截尾脈沖的調制，形成開啟脈沖串和截尾為脈沖串，再進行合成驅動脈沖變壓器，在脈沖變壓器的次級進行開脈沖和截尾脈沖的解調，最后驅動開關管生成柵極脈沖，該調制器的各點測試波形如圖2所示。在無觸發脈沖信號時，電路始終產生截尾調制脈沖串，可使開啟管可靠截止、截尾管可靠導通，同時在負偏置電源Eg與柵極之間接一合適的導通電阻，確保行波管柵極一直接通負偏置電源Eg，從而保證行波管本身的安全。

脈沖調制器設計方案

高低電位隔離

由于高壓隔離脈沖變壓器不能很好解決高低電位的隔離干擾問題，同時進行多脈沖寬度傳輸時很難兼顧各種詠寬，致使高電位接收的脈沖波形很差。因此本調制器采用光纖進行高低壓隔離，同時對定時脈沖進行傳輸。既解決了高低電壓隔離相互干擾的問題，同時也保證了多脈沖寬度傳輸過程中定時脈沖前后沿的指標質量。

脈沖調制電路的設計

該脈沖調制器的關鍵是要產生周期遠小于定時脈沖的脈沖串，并且該脈沖串的第一個脈沖前沿要與定時脈沖同步，最簡單的就是采用雙單穩態電路(如S4LSl23或CD4098B)產生所需要的開啟脈沖串、截尾脈沖串。只需將定時脈沖送到電路使能端，同時將脈沖信號接到所需的沿觸發端子即可得到相應的開啟、截尾脈沖串。原理圖如圖3、4所示，其中圖中R、C可調整脈沖串內子脈沖的周期。調制后的開啟、截尾脈沖串不可直接驅動信號傳輸變壓器進行脈沖合成，必須經過全橋驅動電路和放大電路對調制后的信號進行合成驅動放大，然后再去驅動變壓器，以保證變壓器次級信號經波形還原電路后有足夠高的電壓幅度。

脈沖解調電路的設計

脈沖的解調電路如圖s所示。解調后的開啟脈沖和截尾脈沖完全互補，如圖5A、B所示波形。利用開關管結電容充放電組成檢波電路。通過適當改變子脈沖的頻率，可使得開關管的控制波形比較理想，從而有效保證輸出柵極脈沖的性能。

脈沖調制器的保護

由于調制器是浮動在陰極高壓上，

當行波管打火時，容易在陰柵之間形成尖峰電壓而損壞調制器，因此需要對調制器加以有效保護。如圖5所示在柵極前串接一高壓無感電阻及快恢復二極管，陰柵之間并接快恢復二極管及氣體放電管，均可有效的保護調制器保護電路。

結束語

實驗證明，該調制器的設計是可行的經驗證，具有較高的穩定性和可靠性，尤其具有很強的抗行波管打火的能力，由于在脈沖隔離傳輸過程中一直為窄脈沖，在很大程度上解決了高重頻、多脈寬、大工作比的問題，具有很強的通用性，所以可推廣應用于其它各種復雜脈沖體制行波管發射機以及磁控管發射機的預調器。