[发明专利]一种基于脉冲磁控管占空比合成的功率源系统

说明书

本发明属于电真空器件领域，涉及磁控管，具体提供一种基于脉冲磁控管占空比合成的功率源系统，用以克服现有技术中脉冲磁控管的工作比(或者说重复频率)无法提高的问题。本发明基于脉冲磁控管占空比合成的功率源系统包括：时序发生器1、N个高压脉冲调制器2、N个脉冲磁控管3、以及N合1输出装置4，N≥2；利用时序发生器分别给N个高压脉冲调制器发送频率相同、相位依次相差360°/N的错位时序信号，使得N个脉冲磁控管交替输出脉冲微波信号，并由N合1输出装置4将N路不同相位的微波信号耦合为一路微波信号输出；有效提高了系统整体微波脉冲能量输出的重复频率及最大占空比。

技术领域

本发明属于电真空器件领域，涉及磁控管，具体提供一种基于脉冲磁控管占空比合成的功率源系统。

背景技术

磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件，磁控管工作时，阴极和阳极之间加上几百伏到几十千伏的直流电压，同时必须把互作用空间安置在和管轴平行的均匀直流磁场中；所以互作用空间内直流电场和直流磁场相互垂直，管内阴极发射的电子与高频场发生相互作用，把从恒定电场中获得的能量转变成微波能量。一般来说，磁控管按工作状态可以分为脉冲磁控管和连续波磁控管；与连续波磁控管工作不同，脉冲磁控管是以一定频率、且在一个周期中的很短时间向外辐射微波能量，而现有磁控管的几何结构设计以及阴极能力导致单个脉冲磁控管的重复频率在数百到一千赫兹，且最大脉冲宽度数量级也只是在微秒级别，所以最大占空比很小、仅为千分之一左右；并且，与之配套的电源需要在很短时间(微秒级)内形成脉冲高电压来供给脉冲磁控管使用。

然而在某些应用场景下，在现有单个脉冲磁控管的几何结构、阴极能力、并且考虑到电源设计的情况下，脉冲辐射的重复频率在单个脉冲磁控管的系统中无法大幅度提升；因此，本发明旨在提出一种脉冲磁控管多路合成的方法以提高脉冲辐射的重复频率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中脉冲磁控管的工作比(或者说重复频率)无法提高的问题，提供了脉冲磁控管的合成输出方法。为实现该目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于脉冲磁控管占空比合成的功率源系统，包括：时序发生器1、N个高压脉冲调制器2、N个脉冲磁控管3、以及N合1输出装置4，N≥2；其特征在于，

所述高压脉冲调制器包括：高压电源模块2-1、开关驱动模块2-2、、固态开关K1、储能电容C、以及限流电阻R，所述固态开关K1连接于高压电源模块2-1的负极与脉冲磁控管的阴极(K)之间，所述限流电阻R连接于高压电源模块2-1的正极与脉冲磁控管的阳极(A)之间，所述储能电容C跨接于高压电源模块2-1的负极与正极之间，所述开关驱动模块2-2控制固态开关K1的闭合和关断，所述高压电源模块2-1的正极接地；

所述高压脉冲调制器2与脉冲磁控管3一一对应连接；时序发生器1提供频率相同、相位依次相差360°/N的N路错位时序信号，所述N路错位时序信号分别发送至N个高压脉冲调制器的开关驱动模块2-2，进而控制N个脉冲磁控管交替输出脉冲微波信号；所述N合1输出装置4将N路脉冲微波信号耦合为一路输出微波信号。

进一步的，所述高压脉冲调制器还包括取样反馈模块2-3，所述限流电阻R与脉冲磁控管的阳极(A)之间引出取样反馈模块2-3的输入，所述取样反馈模块2-3的输出提供控制信号至开关驱动模块2-2；所述取样反馈模块2-3中集成电压传感器、电流传感器及温度传感器，当监测到电路中出现过压、过流、过温时，取样反馈模块2-3向开关驱动模块2-2发出控制信号，关断固态开关K1，保护脉冲磁控管。

本发明的有益效果在于：