一種脈沖功放供電電路及供電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體是雷達(dá)發(fā)射機(jī)供電電路及供電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)因其具有高可靠性、可維修性等特點(diǎn)，在現(xiàn)代雷達(dá)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的功放組件在低電壓下工作，一般工作電壓在24?50V之間，每個(gè)功放組件的輸出峰值功率一般在百瓦量級(jí)或千瓦量級(jí)，若干個(gè)相同量級(jí)的功放組件經(jīng)過(guò)功率合成后輸出幾十甚至幾百千瓦的射頻功放。在低壓下工作要輸出高功率，必然需要有很高的峰值電流。如此大的電流如果由電源本身提供是不現(xiàn)實(shí)的，這必然增加電源的設(shè)計(jì)難度和不必要的浪費(fèi)。常采用的設(shè)計(jì)是增加儲(chǔ)能電容提供放大器所需的峰值電流，在發(fā)射脈沖期間，由電源和儲(chǔ)能電容共同為放大器提供脈沖電流，在脈沖間隙，由電源對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電。但是這種供電方式帶來(lái)的問(wèn)題是在放大器工作期間，電源電壓的波動(dòng)會(huì)引起射頻信號(hào)脈沖幅度和相位變化，這將影響雷達(dá)整機(jī)的動(dòng)目標(biāo)改善因子。所以，設(shè)計(jì)一種可應(yīng)用于雷達(dá)脈沖發(fā)射機(jī)、具有抑制電源供電紋波功能的新型供電方式就顯得很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004]為了解決雷達(dá)脈沖發(fā)射機(jī)在放大器工作期間，由于電源電壓波動(dòng)引起的射頻信號(hào)脈沖幅度和相位變化，帶來(lái)的對(duì)雷達(dá)整機(jī)動(dòng)目標(biāo)改善因子的影響。本發(fā)明提出一種脈沖功放供電電路及供電方法。
[0005]技術(shù)方案
[0006]一種脈沖功放供電電路，包括電源、儲(chǔ)能電容和功放組件；其特征在于在電源與儲(chǔ)能電容之間設(shè)有控制電源對(duì)儲(chǔ)能電容充電的調(diào)制電路Si，在電容和功放組件之間設(shè)有控制儲(chǔ)能電容對(duì)功放組件供電的調(diào)制電路S2。
[0007]所述的調(diào)制電路S1、S2均采用漏極調(diào)制電路。
[0008]一種利用脈沖功放供電電路實(shí)現(xiàn)的脈沖功放供電方法，其特征在于步驟如下:
[0009]步驟1:開(kāi)啟電源，打開(kāi)調(diào)制電路SI，關(guān)閉調(diào)制電路S2，電源對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電，將電容的電壓由OV充至放大器的工作電壓；
[0010]步驟2:發(fā)射脈沖期間，打開(kāi)調(diào)制電路S2，關(guān)閉調(diào)制電路SI，儲(chǔ)能電容對(duì)功放組件進(jìn)行供電；
[0011]步驟3:發(fā)射脈沖后的脈沖間隙，對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行補(bǔ)充充電至放大器的工作電壓；當(dāng)下一個(gè)發(fā)射脈沖到來(lái)，重復(fù)步驟2。
[0012]有益效果
[0013]本發(fā)明提出的一種脈沖功放供電電路及供電方法，在保證儲(chǔ)能電容能提供足夠功率放大器所需的脈沖電流的情況下，通過(guò)采用脈沖期間電源不工作，只靠?jī)?chǔ)能電容為所有放大器提供所需電流的方式，隔離電源供電紋波帶來(lái)的雜波電平，減少電源對(duì)發(fā)射機(jī)和雷達(dá)整機(jī)的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1本發(fā)明中脈沖功放供電電路原理圖
【具體實(shí)施方式】
[0015]現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0016]在雷達(dá)脈沖發(fā)射機(jī)中一般采用的供電方式是在脈沖間隙，由電源對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電，而在發(fā)射脈沖期間，由電源和儲(chǔ)能電容共同為放大器提供脈沖電流，這樣做對(duì)電源和儲(chǔ)能電容的要求都不是很高，但是它帶來(lái)的問(wèn)題就是在發(fā)射機(jī)工作期間，由于電源不關(guān)斷，電源紋波會(huì)對(duì)放大的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，這種調(diào)制會(huì)以雜波的形式出現(xiàn)在接收機(jī)中，這將影響雷達(dá)的動(dòng)目標(biāo)改善因子。為了解決這一問(wèn)題，在本發(fā)明中，我們所采取的方案是:在脈沖間隙由電源對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電，而在脈沖期間電源不工作，只靠?jī)?chǔ)能電容為所有放大器提供所需的脈沖電流，使電源紋波不干擾放大器正常工作，從而隔離電源供電紋波帶來(lái)的雜波電平，減少電源對(duì)功放組件和雷達(dá)整機(jī)的影響。
[0017]本發(fā)明的電源供電電路由開(kāi)關(guān)電源、分時(shí)調(diào)制電路、儲(chǔ)能電容和功放組件組成。分時(shí)調(diào)制電路包括兩部分，一部分為控制電源對(duì)儲(chǔ)能電容充電的調(diào)制電路，稱之為調(diào)制電路I，另一部分為控制儲(chǔ)能電容對(duì)功放組件供電的調(diào)制電路，稱之為調(diào)制電路2，調(diào)制電路在調(diào)制過(guò)程中相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，兩部分電路均采用的是漏極調(diào)制電路，打開(kāi)關(guān)斷由輸入的脈沖控制信號(hào)來(lái)控制，二者通過(guò)送入相反的電平控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)分時(shí)工作。由于功放組件工作所需的脈沖電流全部由儲(chǔ)能電容來(lái)提供，因此儲(chǔ)能電容的耐壓值和容值要根據(jù)具體的功率放大器需求來(lái)進(jìn)行合理的選擇，而設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源的額定電壓和電流要保證在脈沖間隙，其可將儲(chǔ)能電容的電壓由OV充至功率放大器的工作電壓。
[0018]本發(fā)明的電源供電電路原理如下:當(dāng)開(kāi)啟電源的瞬間，使調(diào)制電路I工作，調(diào)制電路2不工作，即電源對(duì)儲(chǔ)能電容充電的開(kāi)關(guān)閉合，儲(chǔ)能電容對(duì)功放組件供電的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)電源開(kāi)始對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電，在脈沖間隙內(nèi)，將電容的電壓由OV充至放大器的工作電壓；在發(fā)射脈沖期間，使調(diào)制電路2工作，調(diào)制電路I不工作，即儲(chǔ)能電容對(duì)功放組件供電的開(kāi)關(guān)閉合，電源對(duì)儲(chǔ)能電容充電的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電源不能對(duì)功率放大器供電，全靠?jī)?chǔ)能電容對(duì)其進(jìn)行供電，保證其正常工作，在脈沖期間，電容上的壓降較小，基本不影響功放組件的發(fā)射功率，且由于此時(shí)電源不工作，故電源紋波不會(huì)對(duì)功放組件和整個(gè)雷達(dá)造成影響；當(dāng)功放組件持續(xù)工作時(shí)，開(kāi)關(guān)電源只需在下一個(gè)脈沖到來(lái)前，對(duì)電容進(jìn)行很少的補(bǔ)充充電，電容器上電壓又重新被充電到原來(lái)的值，等待下一個(gè)脈沖到來(lái)。這樣，既保證了開(kāi)關(guān)電源供電紋波不對(duì)功放組件造成影響，又降低了開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)難度和成本。
[0019]如圖1，本發(fā)明的電源供電電路由開(kāi)關(guān)電源、分時(shí)調(diào)制電路、儲(chǔ)能電容C和功放組件組成，其中調(diào)制電路在調(diào)制過(guò)程中相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，分時(shí)調(diào)制電路包括兩部分，一部分為控制電源對(duì)儲(chǔ)能電容C充電的調(diào)制電路，將其等效為開(kāi)關(guān)SI，另一部分為控制儲(chǔ)能電容對(duì)功放組件供電的調(diào)制電路，將其等效為開(kāi)關(guān)S2。在脈沖期間，開(kāi)關(guān)S2閉合，S I斷開(kāi)，功放組件所需的高峰值電流由儲(chǔ)能電容C提供，電容C上產(chǎn)生電壓降；在脈沖間隙，開(kāi)關(guān)SI閉合，S2斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)電源對(duì)C進(jìn)行再充電，在下一個(gè)脈沖到來(lái)前，電容器C上電壓又重新被充電到原來(lái)的值，等待下一個(gè)脈沖到來(lái)。
[0020]本發(fā)明中的功放組件由9路脈沖功率為400W的GaN功率放大器組成，由于放大器工作的電流全部來(lái)源于儲(chǔ)能電容，按照400W功率放大模塊的供電要求計(jì)算，在整個(gè)發(fā)射脈沖期間(10us)，通過(guò)電容器電壓的下降提供發(fā)射所需的脈沖電流最大為18A。當(dāng)發(fā)射功率下降0.5dB時(shí)，允許電源有大約0.1dB變化或電壓2%的差值變化，即電壓允許下降IV左右。根據(jù)電容充放電公式，Δν = It/C(式中Δν為電壓下降值，I為脈沖電流，t為脈沖寬度)，可得出每個(gè)400W放大器至少需要1800uF電容，考慮到低溫_20°C的情況下，在重復(fù)頻率IK時(shí)，鋁電解電容會(huì)比常溫減少約20 %左右，故我們選擇2200uF電容，即可滿足要求，因此總儲(chǔ)能電容C約為20000uF。為了在電源啟動(dòng)的瞬間，將儲(chǔ)能電容C上的電壓由OV充至50V，我們選取的開(kāi)關(guān)電源的電壓為50V，電流為25A。分時(shí)調(diào)制電路S 1、S2均采用的是漏極調(diào)制電路，SI和S2打開(kāi)關(guān)斷由輸入的脈沖控制信號(hào)來(lái)控制，通過(guò)送入相反的電平控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)分時(shí)工作。
[0021]當(dāng)開(kāi)啟電源的瞬間，送入開(kāi)關(guān)SI的脈沖控制信號(hào)為發(fā)射脈沖的反脈沖，其為高電平，送入S2的脈沖控制信號(hào)為發(fā)射脈沖，其為低電平，因此SI閉合，S2斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)電源開(kāi)始對(duì)20000uF的儲(chǔ)能電容C進(jìn)行充電，在900us的脈沖間隙，將電容C的電壓由OV充至50V ；在發(fā)射脈沖期間，送入開(kāi)關(guān)S I的脈沖控制信號(hào)為低電平，送入S2的脈沖控制信號(hào)高電平，S2閉合，SI斷開(kāi)，電容C對(duì)功率放大器進(jìn)行供電，保證放大器正常工作，在10us的脈沖期間，電容C上的壓降約為0.6V，發(fā)射功率基本不受影響，且由于此時(shí)電源不工作，故電源紋波不會(huì)對(duì)功放組件和整個(gè)雷達(dá)造成影響；當(dāng)發(fā)射機(jī)持續(xù)工作時(shí)，在脈沖間隙，電源只需對(duì)電容進(jìn)行0.6V的補(bǔ)充充電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種脈沖功放供電電路，包括電源、儲(chǔ)能電容和功放組件；其特征在于在電源與儲(chǔ)能電容之間設(shè)有控制電源對(duì)儲(chǔ)能電容充電的調(diào)制電路Si，在電容和功放組件之間設(shè)有控制儲(chǔ)能電容對(duì)功放組件供電的調(diào)制電路S2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖功放供電電路，其特征在于所述的調(diào)制電路S1、S2均采用漏極調(diào)制電路。
3.一種利用權(quán)利要求1所述的脈沖功放供電電路實(shí)現(xiàn)的脈沖功放供電方法，其特征在于步驟如下: 步驟1:開(kāi)啟電源，打開(kāi)調(diào)制電路SI，關(guān)閉調(diào)制電路S2，電源對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電，將電容的電壓由OV充至放大器的工作電壓； 步驟2:發(fā)射脈沖期間，打開(kāi)調(diào)制電路S2，關(guān)閉調(diào)制電路SI，儲(chǔ)能電容對(duì)功放組件進(jìn)行供電； 步驟3:發(fā)射脈沖后的脈沖間隙，對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行補(bǔ)充充電至放大器的工作電壓；當(dāng)下一個(gè)發(fā)射脈沖到來(lái)，重復(fù)步驟2。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種脈沖功放供電電路及供電方法，在脈沖間隙由電源對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電，而在脈沖期間電源不工作，只靠?jī)?chǔ)能電容為所有放大器提供所需的脈沖電流，使電源紋波不干擾放大器正常工作，從而隔離電源供電紋波帶來(lái)的雜波電平，減少電源對(duì)功放組件和雷達(dá)整機(jī)的影響。
【IPC分類】H02M3-07
【公開(kāi)號(hào)】CN104578765
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410811451
【發(fā)明人】張娟, 李兵, 雷國(guó)忠, 呂元恒, 李磊, 白樹(shù)林, 任紋岐
【申請(qǐng)人】西安電子工程研究所
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月23日