發(fā)射機高壓脈沖調(diào)制器的設計與實踐

《發(fā)射機高壓脈沖調(diào)制器的設計與實踐》適合從事雷達發(fā)射機研制和從事高能電子、質(zhì)子直線加速器的工程技術人員參考，并對高等院校電子工程類專業(yè)師生、功率電子學專業(yè)的研究生、博士生有實用的參考價值。作為進一步研究的基礎，《發(fā)射機高壓脈沖調(diào)制器的設計與實踐》對雷達發(fā)射機和功率電子學方面的專家、學者來說也是一本重要的參考文獻。

第1章 總論?

1.1 引言?

1.1.1 微波電子管脈沖發(fā)射機與其高壓脈沖調(diào)制器的互存關系?

1.1.2 高壓脈沖調(diào)制器的設計程序和步驟?

1.1.3 精密脈沖調(diào)制器的設計是保證發(fā)射機射頻脈沖質(zhì)量的關鍵?

1.1.4 高壓脈沖調(diào)制器在電子、質(zhì)子直線加速器方面的廣泛應用?

1.1.5 《發(fā)射機高壓脈沖調(diào)制器的設計與實踐》編寫始末?

1.2 脈沖調(diào)制器的基本參數(shù)?

1.3 脈沖調(diào)制器的選擇?

1.3.1 脈沖調(diào)制器的組成和分類?

1.3.2 各種脈沖調(diào)制器的基本電路形式?

1.3.3 各種脈沖調(diào)制器的性能比較?

1.4 調(diào)制器的負載特性?

1.4.1 M型管的伏安特性對調(diào)制器的設計要求?

1.4.2 M型器件的色散特性對調(diào)制器的要求?

1.4.3 M型管的脈沖調(diào)制問題?

1.4.4 O型管的脈沖調(diào)制問題?

1.5 脈沖調(diào)制器波形失真對發(fā)射機射頻性能的影響?

1.5.1 調(diào)制波形頂部失真(波動和頂降)引起的幅度調(diào)制和相位調(diào)制?

1.5.2 調(diào)制器脈沖前、后沿對射頻脈沖質(zhì)量的影響?

1.5.3 具有控制極的O型管對調(diào)制波形的要求?

1.6 高壓電源紋波對發(fā)射機射頻性能的影響?

1.6.1 寄生調(diào)制邊帶的表示法?

1.6.2 調(diào)制邊帶與電源紋波的換算關系?

1.6.3 PD雷達和MTI雷達對電源紋波的要求?

參考文獻?

第2章 基本剛管調(diào)制器?

2.1 基本剛管調(diào)制器的波形分析?

2.1.1 脈沖前沿的形成和計算?

2.1.2 脈沖頂部降落的形成和計算?

2.1.3 脈沖后沿的形成和計算?

2.2 基本剛管調(diào)制器的充電電路和切尾電路?

2.2.1 電阻充電電路?

2.2.2 電感充電電路?

2.2.3 開關管充電電路(有源切尾電路)?

2.3 剛性開關管工作點的選擇及開關管簡介?

2.3.1 開關管的選擇(包括IGBT?HVSM的主要參數(shù))?

2.3.2 調(diào)制管工作點的選擇?

2.3.3 調(diào)制管工作點的測試方法?

2.3.4 電子管剛性開關簡介(適用于高壓狀態(tài)的開關管)?

2.3.5 固態(tài)剛性開關特性簡介(SCR、NMOSFET、IGBT)?

2.3.6 NMOSFET和IGBT的專用驅動模塊簡介(TLP250、M57962L、IXDN414等)?

2.3.7 IGBT和NMSOFET串聯(lián)運用時的均壓網(wǎng)絡設計(直流和瞬態(tài)均壓)?

2.3.8 IGBT高壓開關組件(IGBT?HVSM:40KV，400A;100KV，100A)

2.3.9 IGBT?HVSM放電回路中緩沖網(wǎng)絡(限流網(wǎng)絡)的設計考慮?

2.4 用脈沖變壓器耦合輸出的剛管調(diào)制器(以速調(diào)管為負載)?

2.4.1 電路形式和變壓器的等效電路?

2.4.2 速調(diào)管做負載時前沿的設計計算?

2.4.3 脈沖頂降的形成和計算?

2.4.4 脈沖后沿的計算?

2.4.5 脈沖變壓器反向電壓及其出現(xiàn)的時間、恢復時間的計算?

2.4.6 脈變初級繞組上的R?D、VD?1阻尼電路的設計?

2.4.7 用鉗位器取代R?D的最新設計方法(在T次級或初級鉗位)?

2.5 減小脈沖頂降的幾種方法?

2.5.1 用串聯(lián)阻容網(wǎng)絡與負載并聯(lián)?

2.5.2 用電阻和電感并聯(lián)的網(wǎng)絡與負載串聯(lián)?

2.5.3 用頂升脈沖來激勵恒流工作的調(diào)制管?

2.5.4 用低阻抗人工線代替儲能電容?

2.6 基本剛管調(diào)制器的柵極回路設計?

2.6.1 RC鉗位器原理在調(diào)制器設計中的重要應用?

2.6.2 柵偏壓的串饋和并饋方式?

2.6.3 "負偏"和"正偏"饋電方式?

2.6.4 反柵流對調(diào)制器的影響?

2.7 大功率剛管調(diào)制器的預調(diào)器設計?

2.7.1 用變壓器升壓輸出的全固態(tài)預調(diào)器(SCR、IGBT)?

2.7.2 正偏、反偏型預調(diào)器電路拓撲的類型及其優(yōu)缺點(共有5種電路拓撲)?

2.7.3 全固態(tài)浮動預調(diào)器實用電路設計舉例?

2.8 脈沖調(diào)制器的定時器和編碼器?

2.8.1 射頻功率放大鏈要求的定時信號時間關系(包括定時器框圖)?

2.8.2 脈沖編碼器框圖及其設計考慮?

2.8.3 定時脈沖的傳輸及電纜長度同匹配的關系?

2.9 基本剛管調(diào)制器實用電路的設計?

2.9.1 電阻充電的基本剛管調(diào)制器設計舉例?

2.9.2 電感充電的基本剛管調(diào)制器的設計實例?

2.9.3 美AN/FPS?16磁控管發(fā)射機的編碼調(diào)制器?

2.9.4 寬脈沖、高工作比變壓器輸出的剛管調(diào)制器的設計?

2.9.5 非相干散射雷達脈沖調(diào)制器的設計與實踐(TH2134管做負載)?

參考文獻?

第3章 浮動板調(diào)制器?

3.1 浮動板調(diào)制器簡述?

3.2 浮動板調(diào)制器的電路形式?

3.2.1 電容耦合浮動板調(diào)制器?

3.2.2 全懸浮式直接耦合浮動板調(diào)制器?

3.2.3 倍壓能量恢復型浮動板調(diào)制器?

3.2.4 晶閘管(SCR)浮動板調(diào)制器?

3.2.5 具有浮動板結構的串聯(lián)剛管調(diào)制器?

3.3 浮動板調(diào)制器的激勵器形式?

3.3.1 用高壓隔離脈沖變壓器驅動開啟管和切尾管的基本型激勵器?

3.3.2 全固態(tài)浮動激勵器(驅動器)?

3.4 浮動板調(diào)制器的驅動隔離和觸發(fā)耦合方式?

3.4.1 脈沖變壓器耦合隔離方式?

3.4.2 射頻耦合方式?

3.4.3 光電耦合方式?

3.5 速調(diào)管調(diào)制陽極調(diào)制器的設計和實踐(D4003和TH2134)?

3.5.1 調(diào)制陽極調(diào)制器的方案討論(D4003)?

3.5.2 浮動板調(diào)制器幾個重要參數(shù)的選擇?

3.5.3 浮動板調(diào)制器設計中的一些實際問題?

3.5.4 速調(diào)管的撬棒保護系統(tǒng)?

3.5.5 用60KV、70A的IGBT?HVSM代替TM702F組成固態(tài)浮動板調(diào)制器3.5.6 非相干散射雷達用調(diào)制陽極調(diào)制器的工程設計方案?

3.6 恒流工作的串聯(lián)剛管調(diào)制器(串聯(lián)浮動板調(diào)制器)?

3.6.1 恒流串聯(lián)剛管調(diào)制器的特性?

3.6.2 返波管(跳頻)用的恒流剛管調(diào)制器的設計考慮?

3.6.3 前向波放大器用的恒流調(diào)制器的設計考慮?

3.7 柵極脈沖調(diào)制器和前向波管的熄滅調(diào)制器的實用電路設計?

3.7.1 采用高速高反壓管的窄脈沖固態(tài)柵極調(diào)制器?

3.7.2 高功率行波管用的電子轟擊半導體開關柵極調(diào)制器?

3.7.3 速調(diào)管柵極調(diào)制器設計考慮?

3.7.4 X波段柵控TWT發(fā)射機調(diào)制器系統(tǒng)設計與實踐?

3.7.5 多功能柵控管(多注管和TWT)老練試驗臺的設計與實踐?

3.7.6 2KV，250KHZ全固態(tài)柵極調(diào)制器的設計實踐?

3.7.7 全固態(tài)熄滅脈沖調(diào)制器的設計實踐?

3.8 全固態(tài)浮動板調(diào)制器實施方案綜述?

3.8.1 NMOSFET、IGBT動態(tài)均壓網(wǎng)絡的參數(shù)設計與狀態(tài)分析(見2.3.5 節(jié))

3.8.2 IGBT或NMOSFET串聯(lián)鏈的驅動隔離電路設計?

3.8.3 脈沖電壓為100KV以上，脈沖電流為100A左右的全固態(tài)脈沖調(diào)制器的實施方案選擇

3.8.4 國外高壓半導體開關模塊進展簡況(HVS和HT5系列)?

3.9 RFS用的-120KV調(diào)制陽極調(diào)制器及撬棒電路的設計與實踐

3.9.1 調(diào)制陽極調(diào)制器和撬棒電路的技術指標要求?

3.9.2 調(diào)制陽極調(diào)制器的設計考慮?

3.9.3 -120KV氫閘流管撬棒電路的設計分析和自、外觸發(fā)電路的設計?

參考文獻?

第4章 線型脈沖調(diào)制器(軟管調(diào)制器)?

4.1 引言?

4.2 線型脈沖調(diào)制器的充電電路?

4.2.1 直流電源?E??0通過R?C對人工線(PFN)電容C?N充電?

4.2.2 直流電源?E??0通過電感L?C對C?N充電的數(shù)學分析?

4.2.3 典型的線型脈沖調(diào)制器直流諧振充電回路的參數(shù)設計?

4.2.4 儲能電容C?F通過L?C對C?N人工線充電?

4.2.5 線型調(diào)制器的回掃充電電路(磁能充電)?

4.2.6 線型調(diào)制器的階梯充電電路(磁能充電和電能充電)?

4.3 線型調(diào)制器放電回路的設計?

4.3.1 放電過程的簡明描述?

4.3.2 實際放電回路的波形分析及脈沖變壓器變比的確定?

4.3.3 負載失配對功率傳輸?shù)挠绊懠胺烹娀芈返男?Η????D?

4.4 線型調(diào)制器的反峰電路及阻尼電路的設計?

4.4.1 脈沖形成網(wǎng)絡PFN上的反向電壓?U?′〖KG-*4〗?N對調(diào)制器工作的影響?

4.4.2 反峰電路的作用及其元件參數(shù)的選擇?

4.4.3 變壓器初級并聯(lián)的VD?2、R阻尼電路?

4.5 氫閘流管柵極回路及其全固態(tài)觸發(fā)器的設計?

4.5.1 氫閘流管開關特性簡述?

4.5.2 低通濾波器的設計?

4.5.3 柵極回路的設計?

4.5.4 氫閘流管觸發(fā)器的設計考慮?

4.6 脈沖形成網(wǎng)絡PFN(也稱人工線、仿真線)?

4.6.1 鏈型網(wǎng)絡PFN(鏈型人工線)?

4.6.2 并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(反諧振網(wǎng)絡)?

4.7 解決大功率線型調(diào)制器升壓過程中連通的五種方法(寬匹配電路)4.7.1 PFN兩端放電的電路?

4.7.2 人工線延時充電的寬匹配電路?

4.7.3 把正失配轉變?yōu)樨撌涞那形搽娐?

4.7.4 多線調(diào)制器?

4.7.5 無源脈沖校正器及其寬匹配應用?

4.8 dE-Q電路?

4.8.1 反饋型串聯(lián)降Q電路?

4.8.2 電阻R損耗型并聯(lián)降Q電路?

4.8.3 阻容RC型并聯(lián)dE-Q電路(幾乎取代了電阻型dE-Q電路)?

4.8.4 高壓反饋型并聯(lián)dE-Q電路(并聯(lián)反饋型高效dE-Q電路)?

4.8.5 低壓反饋型并聯(lián)dE-Q電路(串聯(lián)反饋型高效dE-Q電路)?

4.8.6 一種新穎的向PFN反饋的dE-Q電路?

4.8.7 充電變壓器次級取樣電路的改進設計?

4.9 旁路法充電調(diào)節(jié)器(充電后調(diào)節(jié))?

4.9.1 主人工線旁路法?

4.9.2 子人工線旁路法?

4.9.3 與回掃充電同時使用的高精度泄放電路(旁路法)?

4.10 高壓大功率線型調(diào)制器的設計實踐?

4.10.1 65MW(250KV、250A)線型調(diào)制器的設計實踐?

4.10.2 (超)高功率線型脈沖調(diào)制器技術方案綜述(65~10?4MW)?

4.10.3 高功率射頻源(HPRFS)實驗用500MW線型調(diào)制器設計?

4.10.4 電阻充電的0.6 ΜS半正弦電流波調(diào)制器的設計實踐?

4.10.5 目前國內(nèi)最大脈沖功率(270MW)線型調(diào)制器的設計實踐?

參考文獻?

第5章 脈沖發(fā)射機電源設計中的一些特殊問題?

5.1 電源特性?

5.2 脈沖負載時的LC無源濾波器?

5.3 高壓串聯(lián)穩(wěn)壓器(調(diào)節(jié)器或調(diào)整器)?

5.3.1 串聯(lián)穩(wěn)壓器的原理方框圖?

5.3.2 高壓大功率串聯(lián)穩(wěn)壓器?

5.3.3 提高效率和減小二次電容的程控開關式穩(wěn)壓器?

5.4 線型調(diào)制器用的高壓電源?

5.4.1 由晶閘管(SCR)雙穩(wěn)態(tài)電路構成的小型化電源?

5.4.2 匹配電容充電的小型化電源?

5.4.3 雙電源系統(tǒng)(和差式電源)?

5.5 高頻逆變器在現(xiàn)代雷達發(fā)射機中的應用?

5.5.1 逆變器和穩(wěn)定充電逆變器方案?

5.5.2 逆變器后面的高壓產(chǎn)生器電路?

5.5.3 正交場放大管用的高頻逆變器高壓電源?

5.5.4 柵控TWT的供電?

5.5.5 用于雷達發(fā)射機的140KW高壓開關電源?

5.5.6 對2420ΜF(xiàn)(其總儲能為697KJ)電容進行階梯充電的電源系統(tǒng)?

5.6 串聯(lián)疊加的高壓直流電源(廣播發(fā)射機、核聚變實驗裝置中微波加熱用)?

5.7 高壓硅堆整流器的保護問題?

5.7.1 高壓硅堆的過流保護?

5.7.2 高壓硅堆的過壓保護?

參考文獻 ?

《發(fā)射機高壓脈沖調(diào)制器的設計與實踐》是一部論述雷達發(fā)射機的高壓脈沖調(diào)制器的專著，是作者40多年來雷達研究的經(jīng)驗總結。

由于高壓脈沖調(diào)制器是電子管脈沖發(fā)射機的重要組成部分，發(fā)射機的射頻脈沖質(zhì)量取決于高壓脈沖調(diào)制器的波形好壞和高壓電源紋波的大小，故電子管脈沖發(fā)射機的主要設計工作量是高壓脈沖調(diào)制器和高壓電源的設計。基于此，書中介紹了各種高壓脈沖調(diào)制器的工作原理、電路狀態(tài)分析、工程設計方法，推導了主要的設計公式，并給出了許多頗具代表性的工程設計實例和新穎實用電路?！栋l(fā)射機高壓脈沖調(diào)制器的設計與實踐》內(nèi)容豐富，全面系統(tǒng)，理論與實踐相結合，具有實用參考價值，能具體指導科研實踐。如果讀者能把《雷達發(fā)射機技術》叢 書和《發(fā)射機高壓脈沖調(diào)制器的設計與實踐》看成是姊妹篇，作為一種互補材料來閱讀、理解，定會大有裨益。

魏智，黑龍江人，1964年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學無線電系雷達專業(yè)，且一直在原電子工業(yè)部十四所從事雷達發(fā)射機的研制工作。1987年晉升為研究員(高工)，1992年被評為電子工業(yè)部首批有突出貢獻的專家，1993年享受國家政府特殊津貼。曾任發(fā)射技術研究室課題組長、專業(yè)組長、室主任.測控雷達研究部主任，江蘇省第八屆人大代表。十四所興達電子系統(tǒng)工程公司總經(jīng)理，現(xiàn)任南京鑫軒電子系統(tǒng)工程有限公司副總經(jīng)理，分管并主持大功率發(fā)射機和高壓脈;中調(diào)制器的設計、生產(chǎn)和開發(fā)。 在長期的發(fā)射機研制中，他擔任過多個重要課題和產(chǎn)品的負責人，攻克了許多技術關鍵。作為第一完成人，其硬件科研成果榮獲了國防科工委、電子工業(yè)部、機電部、江蘇省的多項科技進步獎。其《現(xiàn)代雷達發(fā)射機的理論設計與實踐》專著(64萬字)在1 988年作為軟件成果榮獲機電部科技進步一等獎，并載入《中國機電工業(yè)年鑒》(1989年電子卷)。另外還出版了兩本日語書:《科技日語句子結構分析與翻譯》(86萬字)、《科技日語語法新編》(71萬字)。他還發(fā)表了科技論文和譯文數(shù)十萬字。他的業(yè)績已載入《中國工程師名人大全》(第一卷)、《世界名人錄》(中國卷Ⅱ)、《中華國際英才研究院專家名錄》、《21世紀人才庫》。

《射頻與微波發(fā)射機設計》以新穎的視角回顧了發(fā)射機設計從最初的出現(xiàn)到當前研究水平的發(fā)展歷程，為如何依靠技術成功實現(xiàn)電路設計繪制了一幅完整脈絡圖。其中的技術細節(jié)為設計工作者和工程師提供了可擴展的優(yōu)質(zhì)解決方案，使發(fā)射機的設計能滿足或者超越當下對其魯棒性的要求，同時也幫助他們獲得豐富的跨領域設計技巧。

作者:(俄國)格列別尼科夫(Andrei Grebennikov) 譯者:楊浩 尹軍艦 陳曉哲

雷達發(fā)射機中常采用的脈沖調(diào)制器主要有兩種，一種是剛性開關的電容儲能部分放電式調(diào)制器，另一種是軟性開關的人工線調(diào)制器