專利名稱：一種行波管降壓收集極懸浮高壓的采樣技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于特種電源及電真空管應(yīng)用技術(shù)，是一種行波管降壓收集極懸浮高壓采樣的技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
行波管(TWT)以其較寬的工作頻帶和瞬時(shí)帶寬以及高的增益廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、電子對(duì)抗、通信等領(lǐng)域。但行波管也有嚴(yán)重的缺陷，就是效率很低，通常不會(huì)超過(guò)15%。高功率或特殊場(chǎng)合(如機(jī)載、彈載雷達(dá))的行波管發(fā)射機(jī)因考慮供電功率、散熱等因素，大多使用一級(jí)或多級(jí)降壓收集極行波管來(lái)提高效率，例如兩級(jí)降壓收集極行波管的效率可達(dá)30% 以上，四級(jí)降壓收集極則可達(dá)40%以上。要提高降壓收集極行波管發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定性，除要求慢波線電源有著極高的穩(wěn)定度外，對(duì)收集極電源的穩(wěn)壓性能也有較高的要求。行波管收集極所加的高壓是以陰極為參考電位，而陰極對(duì)地(管體)所加的是負(fù)高壓，因而收集極電源的輸出是懸浮在陰極高電位上的，考慮方便使用和安全要求，通常收集極高壓電源的控制電路是以地為參考電位，要實(shí)現(xiàn)對(duì)收集極高壓電源的穩(wěn)壓控制，就必須將收集極懸浮高壓通過(guò)特殊的采樣方式，變?yōu)榈蛪憾丝刂齐娐返姆答侂妷盒盘?hào)，這種采樣方式既要滿足高、低電位間的隔離要求，同時(shí)還要達(dá)到采樣精度高、相應(yīng)速度快等要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)行波管降壓收集極懸浮高壓的采樣。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)解決方案為通過(guò)將行波管陰極和收集極上所加的高壓分別對(duì)管體(地電位)進(jìn)行采樣，得到兩個(gè)低壓信號(hào)(地為參考電位)，再經(jīng)一差分比較器將這兩個(gè)低壓信號(hào)的差值轉(zhuǎn)換成一電壓信號(hào)，該電壓與陰極和收集極對(duì)地所加高壓的壓差成比例，即與收集極高壓電源輸出電壓成比例，這個(gè)電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)送入控制驅(qū)動(dòng)電路， 從而實(shí)現(xiàn)在地電位端對(duì)收集極懸浮高壓的穩(wěn)壓控制。本發(fā)明與基于光電耦合的懸浮高壓隔離采樣技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為用差分比較器將雙端差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成單端信號(hào)的方法， 將以陰極為參考電位的收集極懸浮高壓，轉(zhuǎn)換成以地電位為參考的收集極與陰極電壓的壓差信號(hào)作為高壓電源控制電路的反饋電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)收集極懸浮高壓的隔離采樣，電路簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，可靠性高，尤其在多級(jí)降壓收集極行波管高壓供電系統(tǒng)中優(yōu)點(diǎn)更為突出ο下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是一級(jí)行波管降壓收集極懸浮高壓采樣原理框圖。圖2是實(shí)現(xiàn)一級(jí)降壓收集極行波管收集極懸浮高壓采樣的原理圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖Ijs為慢波線高壓電源，ECkl為收集極高壓電源，行波管的陰極K對(duì)地為負(fù)高壓，收集極Ckl對(duì)相對(duì)陰極加正高壓ECkl，ECkl對(duì)地是懸浮的。要實(shí)現(xiàn)在地電位端對(duì) ECkl的穩(wěn)壓控制，必須對(duì)其電壓進(jìn)行隔離采樣。參見(jiàn)圖2，Uk、Uckl分別是陰極和收集極對(duì)地的電壓，都是負(fù)值。Rl、R2構(gòu)成陰極負(fù)高壓分壓取樣電路，R3、R4構(gòu)成收集極負(fù)高壓分壓取樣電路，則它們的分壓比分別為
, R2 '2:擊則有:Ua= klUk, Ub = k2Uckl。運(yùn)放mA、NlB工作于電壓跟隨器狀態(tài)，起電流放大作用，以減小高壓取樣電阻上的功耗，則有=Uc = Ua, Ud = Ub0運(yùn)放N2及電阻R5、R6、R7、R8構(gòu)成差分電壓比較器，根據(jù)運(yùn)放的工作特性，流過(guò)電阻R5、R6的電流相等，且Ue = Uf,則有
Uc-Ue Ue-Ur
_5]若電阻R5、R6、R7、R8 取值相等，則有 = 2Ue-Uc = 2Uf_Uc又因Uf = Ud/2,則有:Ur = Ud-Uc = Ub-Ua = k2Uckl_klUk若kl = k2 = k，則有Ur = k (Uckl-Uk)由此可見(jiàn)，在運(yùn)放N2的輸出端得到了與(Uckl-Uk)成比例的電壓to，實(shí)現(xiàn)了將以陰極為參考的收集極高壓電源輸出電壓轉(zhuǎn)換成以地為參考的低電壓信號(hào)，(Ucl-Uk)對(duì)應(yīng)的就是圖1中所示的ECkl的電壓值。分壓電阻Rl、R2和R3、R4選用高壓片狀玻璃釉電阻分壓器，分壓比和溫度系數(shù)應(yīng)一致。電阻R5、R6、R7、R8的取值應(yīng)相同，且溫度系數(shù)應(yīng)一致。組成跟隨器的運(yùn)放WA、NlB選用雙路集成的運(yùn)算放大器，以減小溫漂對(duì)采樣電壓值的影響。運(yùn)算放大器Ni、N2應(yīng)選用高輸入阻抗、抗沖擊能力強(qiáng)的，以提高電路抗高壓打火能力。
權(quán)利要求
1.一種行波管降壓收集極懸浮高壓采樣的技術(shù)，其特征在于通過(guò)將行波管陰極和收集極上所加的高壓分別對(duì)管體(地電位)進(jìn)行采樣，得到兩個(gè)低壓信號(hào)(地為參考電位)， 再經(jīng)一差分比較器將這兩個(gè)低壓信號(hào)的差值轉(zhuǎn)換成陰極和收集極高壓的壓差信號(hào)，得到收集極懸浮高壓的采樣電壓。
2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的相關(guān)電路設(shè)計(jì)方法，其特征在于①加入電壓跟隨器，以減小高壓取樣電阻上的功耗；②組成兩個(gè)跟隨器的運(yùn)放選用雙路集成的運(yùn)算放大器，以減小溫漂對(duì)采樣電壓值的影響。③選用分壓比和溫度系數(shù)一致的高壓片狀玻璃釉電阻分壓器，消除了陰極電壓的變化對(duì)采樣電壓值的影響。④運(yùn)算放大器選用高輸入阻抗、抗沖擊能力強(qiáng)的，以提高電路抗高壓打火能力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種行波管降壓收集極懸浮高壓的采樣技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的原理框圖如附圖所示。本發(fā)明通過(guò)將行波管陰極和收集極上所加的高壓分別對(duì)管體(地電位)進(jìn)行采樣，得到兩個(gè)低壓信號(hào)(地為參考電位)，再經(jīng)一差分比較器將這兩個(gè)低壓信號(hào)的差值轉(zhuǎn)換成一電壓信號(hào)，該電壓與陰極和收集極對(duì)地所加高壓的壓差成比例，即與收集極高壓電源輸出電壓成比例，這個(gè)電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)送入控制驅(qū)動(dòng)電路，從而實(shí)現(xiàn)在地電位端對(duì)收集極懸浮高壓的穩(wěn)壓控制。本發(fā)明為提高一級(jí)或多級(jí)降壓收集極行波管收集極懸浮高壓電源的穩(wěn)壓精度和負(fù)載響應(yīng)能力，研制高效率、高可靠性大功率行波管發(fā)射機(jī)提供了有效的技術(shù)途徑。
文檔編號(hào)G05F1/565GK102467147SQ201110367008
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者崔海安 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所