一种应用于大功率固态放大器的高速脉冲调制电路的制作方法

1.本实用新型涉及高速脉冲调制器技术领域，尤其涉及一种应用于大功率固态放大器的高速脉冲调制电路。


背景技术：

2.低压大电流高速脉冲调制器技术是a类氮化镓高频放大器的关键技术，它的脉冲上升时间指标直接影响高频放大器的效率。常规的设计方法是用一路mosfet开关管作为大电流调制开关输出脉冲电压给氮化镓放大管，这个方案要求尽量减小开关管的开通时间以及减小放电回路的等效电感来减小脉冲上升时间，这对于体积和重量以及分布位置都有苛刻要求的项目中实现是非常困难的。
3.为了减小开关管的开通时间以及减小放电回路的等效电感，需要通过优选性能更好的开关器件，选择低esl的电容来，优化设计mosfet驱动电路布局以及脉冲调制电源到功放管的传输线形式以及减小负载放电回路路径长度增加放电回路路径的导体截面积来实现。以目前的技术而言，采用常规的设计方法研制该低压大电流高速脉冲调制器的难度非常大，即使能够实现，其体积重量、结构分布要求和成本也是很多项目不能接受的。必须采用新的方法或技术研制新型的低压大电流高速脉冲调制器，这也成为新一代a类氮化镓高频放大器的关键。


技术实现要素：

4.为解决现有的技术问题，本实用新型提供了一种应用于大功率固态放大器的高速脉冲调制电路。
5.本实用新型的具体内容如下：一种应用于大功率固态放大器的高速脉冲调制电路，包括调制开关、储能电容、低压电源转换电路、升压电路和脉冲驱动电路，储能电容为调制开关供电，电源通过低压电源转换电路输入到脉冲驱动电路和氮化镓放大管，
6.调制开关包括第一调制开关和第二调制开关，储能电容包括第一储能电容和第二储能电容，电源通过第一储能电容连接到第一调制开关，通过升压电路连接到第二储能电容和第二调制开关；
7.定时脉冲信号通过脉冲驱动电路生成两路脉冲驱动信号，一路为与定时脉冲信号相同的第一脉冲驱动信号，另一路为与定时脉冲信号的前沿对齐且宽度为定时脉冲上升时间宽度的第二脉冲信号，第一脉冲信号和第二脉冲信号分别进入第一调制开关和第二调制开关，第一调制开关和第二调制开关连接氮化镓放大管。
8.进一步的，电源通过长线连接到升压电路和低压电源转换电路，电源为50v，低压电源变化电路包括50v/
‑
5v转换电路和50v/12v转换电路，电源通过50v/
‑
5v转换电路连接到氮化镓放大管，通过50v/12v转换电路连接到脉冲驱动电路。
9.进一步的，还包括控制保护电路，定时脉冲信号进入控制保护电路后再输出值脉冲驱动电路。
10.进一步的，低压电源转换电路的输出端均连接到控制保护电路。
11.进一步的，还包括过流检测电路，过流检测电路设置在电源的负极与氮化镓放大管之间，通过长线与电源的负极与氮化镓放大管相连，过流检测电路与控制保护电路相连。
12.进一步的，第一脉冲信号和第二脉冲信号分别通过二极管d1和d2合成输出，经过长线传输到氮化镓放大管。
13.本实用新型的有益效果：与现有技术中要求尽量减小开关管的开通时间以及减小放电回路的等效电感来减小脉冲上升时间的手段相比，本实用新型采用了两路调制器合成输出的方法，降低了调制器的设计难度，将传统的漏极脉冲调制器转变为一路产生脉冲上升沿的调制开关与一路产生脉冲顶部的调制开关合成输出的组合式调制器，减小了调制器的脉冲前沿上升时间，提高了高频放大器的效率。
附图说明
14.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步阐明。
15.图1为传统漏极脉冲调制器示意图；
16.图2为本实用新型的应用于大功率固态放大器的高速脉冲调制电路的示意图。
具体实施方式
17.如图1和图2所示，本实施例公开了一种应用于大功率固态放大器的高速脉冲调制电路，其结构如下：
18.包括调制开关、储能电容、低压电源转换电路、升压电路和脉冲驱动电路，储能电容为调制开关供电，电源通过低压电源转换电路输入到脉冲驱动电路和氮化镓放大管，
19.调制开关包括第一调制开关和第二调制开关，储能电容包括第一储能电容和第二储能电容，电源通过第一储能电容连接到第一调制开关，通过升压电路连接到第二储能电容和第二调制开关；
20.定时脉冲信号通过脉冲驱动电路生成两路脉冲驱动信号，一路为与定时脉冲信号相同的第一脉冲驱动信号，另一路为与定时脉冲信号的前沿对齐且宽度为定时脉冲上升时间宽度的第二脉冲信号，第一脉冲信号和第二脉冲信号分别进入第一调制开关和第二调制开关，第一调制开关和第二调制开关连接氮化镓放大管。
21.本实施例中，电源通过长线连接到升压电路和低压电源转换电路，电源为50v，低压电源变化电路包括50v/
‑
5v转换电路和50v/12v转换电路，电源通过50v/
‑
5v转换电路连接到氮化镓放大管，通过50v/12v转换电路连接到脉冲驱动电路。
22.本实施例中设置控制保护电路，定时脉冲信号进入控制保护电路后再输出值脉冲驱动电路；低压电源转换电路的输出端均连接到控制保护电路。
23.本实施例中还设置过流检测电路，过流检测电路设置在电源的负极与氮化镓放大管之间，通过长线与电源的负极与氮化镓放大管相连，过流检测电路与控制保护电路相连。
24.进一步的，第一脉冲信号和第二脉冲信号分别通过二极管d1和d2合成输出，经过长线传输到氮化镓放大管。在二极管d1与过流检测电路的一端还跨接了一个二极管。
25.以a类氮化镓固态放大器为例，某x波段a类氮化镓高频放大器输出2.5kw，其所需的50v漏极脉冲调制器的输出脉冲电流为100a以上，而且脉冲前沿指标要求小于100ns。由
于较大的输出电流限制了高速开关管的选择，而且放大器的结构设计要求又限制了通过减小放电回路路径长度，增加放电回路路径的导体截面积减小放电回路电感来减小脉冲上升时间的技术措施，因此现有技术无法实现脉冲前沿指标小于100ns的指标要求。
26.通过本实施例的脉冲调制电路，外部送来的定时脉冲经过脉冲驱动电路处理，生产两路脉冲驱动信号，一路为与定时脉冲前沿对齐的宽度为100ns的第二脉冲驱动信号，另外一路为与定时脉冲相同的第一脉冲驱动信号；
27.50v/100v升压电路产生100v电压通过第二储能电容给第二调制开关供电，第二脉冲驱动信号触发第二调制开关输出宽度为80ns左右的尖脉冲，其峰值电压为62.8v，脉冲前沿为30ns；
28.50v电压通过第一储能电容给第一调制开关供电，第一脉冲驱动信号触发第一调制开关输出宽度与定时脉冲相同的脉冲，其峰值电压为49.5v，脉冲前沿为50ns；
29.以上两路脉冲通过二极管d2和d1合成输出，经过约40mm导线传输到氮化镓放大管漏极得到脉冲前沿为69.5ns的峰值电压为48.4v的脉冲。
30.通过本实用新型，最终采用新型的脉冲调制器在2.5千瓦a类氮化镓放大管的漏极上实现了脉冲电压为50v，脉冲电流为100a，脉冲前沿指标小于100ns的技术指标要求。
31.本实施例的脉冲调制电路，由于采用了脉冲上升沿与脉冲顶部合成输出的方式，降低了调制开关单元和放电回路的设计难度，与传统的漏极脉冲调制器方案相比，改进后的漏极脉冲调制器实现脉冲前沿上升时间指标降低了约42％，而代价增加了升压变换器和一路调制开关管及其脉冲驱动电路，虽然复杂度和成本有所提高，但技术实现难度大大降低，因此仍然具有良好的使用前景。
32.在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。