[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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μs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。

本发明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100kHz以上)、低功耗、高可靠性的栅控行波管调制器。

发明内容

本发明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。本发明与现有技术相比，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。

下面结合附图对本发明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、K1、和R4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C1、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、K1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K1动作且自锁，切断正偏压供电。