專利名稱：一種基于mos管的高重頻、低功耗雙開關柵控行波管調制器的實現方法
技術領域：
本發明屬于電真空管柵控調制器技術，是一種基于MOS管的高重頻、低功耗雙開關柵控行波管調制器的實現方法。
背景技術：
隨著柵控行波管發射機不斷向高重頻、寬脈寬的方向發展，其對調制器也提出了更高的要求，既要滿足高重頻、寬脈寬的工作要求，又要減小調制器的自身損耗，以提高調制器以及發射機的可靠性。雙開關型柵控調制器是最常用的一種柵控行波管調制器，其調制脈沖的前、后沿分別由“起始”、“截尾”開關管單獨控制，因而可以獲得較小的脈沖前、后沿。普通的雙開關柵控調制器中，“起始”、“截尾”開關管處于輪流導通和短時間直通的工作狀態，通過“起始”、“截尾”開關管短時間直通形成“對拉”狀態，以減少柵調脈沖后沿時間。通常使用雙極型晶體管或IGBT時，“對拉”時間達到μ s量級，“對拉”時正、負偏壓電源基本處于短路狀態(為了保證好的柵調脈沖前后沿，所串接的限流電阻阻值很小)，開關管中會流過較大的電流，開關管上的損耗較大，隨著調制脈沖重復頻率的提高，開關管和限流電阻熱耗會大幅增加而導致燒壞。因此，普通的雙開關柵控調制器只能應用在低重頻(約幾kHz)、窄脈寬的場合。又由于受耐壓的限制，開關管由數個雙極型晶體管或IGBT串聯使用，所需的均壓電路和隔離驅動電路，使得開關管的外圍電路比較復雜。本發明的思路是采用高反壓的MOS單管作為“起始”、“截尾”開關管，結合開關管連接方式的改變，提高調制器輸出波形的前后沿指標，降低調制器自身的功耗，簡化開關管外圍電路，以實現高重頻(可達IOOkHz以上)、低功耗、高可靠性的柵控行波管調制器。

發明內容
本發明的內容是提供一種基于MOS管的高重頻、低功耗雙開關柵控行波管調制器的實現方法。利用高頻開關特性好的高反壓MOS管作為開關器件，使得調制器在窄脈沖輸出時有較好的脈沖前沿；同時改變“起始”、“截尾”開關管的連接方式，改變了傳統的通過 “起始”、“截尾”開關管短時間直通形成“對拉”狀態以減少柵調脈沖后沿時間的方式，極大地降低了調制器開關管上的損耗，使得調制器在極高的重復頻率下能穩定、可靠工作；單只高反壓MOS管基本適應了大多數行波管柵控脈沖幅度的耐壓要求，省去了開關管串聯使用所需的均壓電路和隔離驅動電路，使得調制器電路得到簡化；設置了管擊穿保護電路，有效防止在“起始”開關管擊穿時， 正偏壓一直加在行波管柵極上，以保護行波管。本發明與現有技術相比，其顯著優點為產生的調制脈沖前后沿陡、重復頻率高、寬度寬，調制器自身功耗低，電路簡單，可靠性高。下面結合附圖對本發明的技術解決方案作進一步詳細描述。


圖1是一種基于MOS管的高重頻、低功耗雙開關柵控行波管調制器原理框圖。圖2是一種基于MOS管的高重頻、低功耗雙開關柵控行波管調制器電原理圖。
具體實施例方式參見圖2，起始驅動脈沖驅動MOS管V2導通，600V的正偏壓通過V2、KljPR4加到行波管柵極上。電阻R4為正偏壓限流電阻，R4的取值不能大，否則會影響柵調脈沖的前沿特性。V2取型是IXBH16N170，耐壓為1700V的MOS管；V3為瞬態抑制二極管，取值為1200V， 對V2起過壓保護作用。截尾驅動脈沖驅動MOS管V5導通，將V2的柵極電壓強制拉到低電平，關斷V2。此時，500V的負偏壓通過V5導通回路迅速地將行波管柵陰間的電容充電到負偏壓值。電阻 R5起限流作用，選擇合適的Cl、R2及R5的值，可得到較好的柵調脈沖后沿。V5及V6的選型與V2及V3相同。當V2關斷后，負偏壓通過限流電阻R6加到行波管的柵陰極間，直到下一個起始驅動脈沖的到來。由以上工作過程可以看出，因MOS管良好的高頻特性，且開關管V5導通提供負偏壓充電回路的同時，迅速將V2關斷，此過程中，正、負偏壓之間和V2、V5之間不存在直通的工作狀態，即調制器不存直通損耗。由于MOS管具有較小的導通電阻，V2、V5的導通損耗大大降低，功耗極低。因而調制器可工作在極高重頻狀態，同時具有較高的可靠性。當某種原因引起起始開關管V2擊穿短路時，正偏壓就會一直加在行波管柵極。 V7、V9、Kl等構成管擊穿采樣與保護電路，V2擊穿時，三極管V9導通，使得繼電器Kl動作且自鎖，切斷正偏壓供電。
權利要求
1.一種基于MOS管的高重頻、低功耗雙開關柵控行波管調制器的實現方法，其特征在于采用高反壓MOS管作為開關器件，提高開關速度，簡化電路；通過改進“起始”、“截尾”管的連接形式，使調制器不存直通損耗。
2.實現權利要求1所述的相關電路設計方法，其特征在于①V2、V5采用高反壓MOS管，單管就能滿足1100V柵調脈沖的耐壓要求，簡化了電路， 同時提高了開關速度；②V5導通的同時迅速關斷V2，降低了直通損耗，提高了調制器工作重頻；③設置了簡單有效的管擊穿保護電路。
全文摘要
本發明涉及一種基于MOS管的高重頻、低功耗雙開關柵控行波管調制器的實現方法，在傳統的雙開關柵控調制器電路中，利用高頻開關特性好的高反壓MOS管作為開關器件，使得調制器在窄脈沖輸出時有較好的脈沖前沿；改變了傳統的通過“起始”、“截尾”開關管短時間直通形成“對拉”狀態以減少柵調脈沖后沿時間的方式，極大地降低了調制器開關管上的損耗，使其在極高的重復頻率下能穩定、可靠工作；單只高反壓MOS管基本適應耐壓要求，省去均壓電路和隔離驅動電路使電路簡化；設置了保護行波管電路，防止在“起始”開關管擊穿時，正偏壓一直加在行波管柵極上。本發明為實現高性能、低功耗的柵控調制器，研制高重頻柵控行波管發射機提供了有效的技術途徑。
文檔編號H01J23/00GK102568983SQ20111036710
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者崔海安, 楊鈺輝 申請人:中國船舶重工集團公司第七二四研究所