一种基于阴极正负输出的栅极调制器及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及栅极调制器技术领域，尤其是一种基于阴极正负输出的栅极调制器及其实现方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]随着高压脉冲调制技术、电力电子技术和高电压技术的发展，高压栅极脉冲调制器作为基础技术拓宽了雷达领域的应用。调制器的用途非常广泛，最主要的用处在于控制电子注的通断，实现电子管、真空微波管等的开通和关断。现有的栅极调制器由于采用正偏电源和负偏电源为微波管栅极提供调制电压，正偏电源供调制器形成正脉冲，使得微波管产出电子束，其脉冲电压相对于阴极为零到数百伏范围内，其脉冲电流在数十毫安以内；负偏电源使得行波管电子束截止，其输出电压在几百伏到几千伏的范围内，但电流小至可以忽略，但这只能针对所需基于阴极为正脉冲的微波管进行调制，比较单一，实用性较差；而且其内部电路、供电电源等实现方法过于复杂，导致调制器体积较大。
【发明内容】
[0004]本发明的首要目的在于提供一种基于阴极可输出正脉冲或负脉冲、实用性强的基于阴极正负输出的栅极调制器。
[0005]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种基于阴极正负输出的栅极调制器，包括外接同步信号的用于给调制电路的开启开关V1、关断开关V2提供开启脉冲信号、关断脉冲信号的驱动模块，其输出端与调制电路的输入端相连，修正电源串接于正偏电源和负偏电源之间，修正电源与正偏电源、负偏电源连接处极性相同且三者均向调制电路内的开启开关V1、关断开关V2供电，所述开启开关V1、关断开关V2均为MOS管，调制电路的输出端接负载的控制电极和阴极，所述负载为微波管。
[0006]所述调制电路由开启开关V1、关断开关V2、钳位管V3、隔离二极管V4、开启开关限流电阻R1、关断开关限流电阻R2、打火限流电阻R3和分压电阻R4组成，开启开关Vl的漏极与正偏电源的正极相连，正偏电源的负极与修正电源的负极相连，修正电源的正极与负偏电源的正极相连，开启开关Vl的源极依次通过开启开关限流电阻R1、关断开关限流电阻R2接关断开关V2的漏极，关断开关V2的源极分别与分压电阻R4的一端、负偏电源的负极相连，分压电阻R4的另一端分别与开启开关限流电阻R1、关断开关限流电阻R2、打火限流电阻R3的一端和隔离二极管V4的阳极相连，隔离二极管V4的阴极与正偏电源的负极相连，打火限流电阻R3的另一端分别与钳位管V3的一端、负载的控制电极相连，钳位管V3的另一端分别与修正电源的正极、负偏电源的正极、负载的阴极相连。
[0007]所述驱动模块的第一输出端与开启开关Vl的栅极相连，所述驱动模块的第二输出端与关断开关V2的栅极相连，所述正偏电源、修正电源和负偏电源均采用模块化电源。
[0008]所述开启开关限流电阻R1、关断开关限流电阻R2、打火限流电阻R3和分压电阻R4均为无感线绕电阻。
[0009]所述的钳位管V3为瞬态抑制TVS管，所述的隔离二极管V4为玻璃钝化快速整流二极管。
[0010]本发明的另一目的在于提供一种基于阴极正负输出的栅极调制器的实现方法，该方法包括下列顺序的步骤:
(1)调节送入驱动模块的同步信号的工作频率和脉宽宽度，控制调制电路的开启开关Vl和关断开关V2交替导通工作，使栅极调制器输出一定幅值的脉冲波形；
(2)调节正偏电源、修正电源的输出电压，实现栅极调制器输出脉冲电压从负电压到正电压，或从正电压到负电压的连续可调；同时调节负偏电源的输出电压至微波管电子注截止所需电压，实现不同微波管电子注的截止。
[0011 ] 由上述技术方案可知，本发明采用修正电源串接于正偏电源和负偏电源之间，并通过调节正偏电源、修正电源输出电压的方法，实现调制器输出脉冲电压从负电压到正电压或从正电压到负电压的连续可调。与现有技术相比，本发明输出脉冲电压基于阴极可正可负，基于阴极的输出脉冲电压连续可调，能应用与多种微波管电源场合，实用性较强。此夕卜，驱动模块、正偏电源、修正电源、负偏电源均采用模块化，大大减小了栅极调制器的体积。
[0012]
【附图说明】
[0013]图1为本发明的电路结构框图；
图2为本发明的电路原理图；
图3是本发明输出的工作波形图。
[0014]
【具体实施方式】
[0015]一种基于阴极正负输出的栅极调制器，包括外接同步信号的用于给调制电路的开启开关V1、关断开关V2提供开启脉冲信号、关断脉冲信号的驱动模块1，其输出端与调制电路2的输入端相连，修正电源4串接于正偏电源3和负偏电源5之间，修正电源4与正偏电源3、负偏电源5连接处极性相同且三者均向调制电路2内的开启开关V1、关断开关V2供电，正偏电源3、修正电源4和负偏电源5均采用模块化电源，所述开启开关V1、关断开关V2均为MOS管，调制电路2的输出端接负载的控制电极和阴极，所述负载为微波管，如图1、2所示，在图2中，G表示微波管的栅极即控制电极，K表示微波管的阴极。
[0016]如图1、2所示，所述调制电路2由开启开关V1、关断开关V2、钳位管V3、隔离二极管V4、开启开关限流电阻R1、关断开关限流电阻R2、打火限流电阻R3和分压电阻R4组成，开启开关Vl的漏极与正偏电源3的正极相连，正偏电源3的负极与修正电源4的负极相连，修正电源4的正极与负偏电源5的正极相连，开启开关Vl的源极依次通过开启开关限流电阻R1、关断开关限流电阻R2接关断开关V2的漏极，关断开关V2的源极分别与分压电阻R4的一端、负偏电源5的负极相连，分压电阻R4的另一端分别与开启开关限流电阻R1、关断开关限流电阻R2、打火限流电阻R3的一端和隔离二极管V4的阳极相连，隔离二极管V4的阴极与正偏电源3的负极相连，打火限流电阻R3的另一端分别与钳位管V3的一端、负载的控制电极相连，钳位管V3的另一端分别与修正电源4的正极、负偏电源5的正极、负载的阴极相连。
[0017]如图1、2所示，所述驱动模块I的第一输出端与开启开关Vl的栅极相连，所述驱动模块I的第二输出端与关断开关V2的栅极相连，驱动模块I用于给调制电路2的开启开关V1、关断开关V2提供开启脉冲信号和关断脉冲信号。所述开启开关限流电阻R1、关断开关限流电阻R2、打火限流电阻R3和分压电阻R4均为无感线绕电阻，开启开关限流电阻R1、关断开关限流电阻R2分别用于根据开启脉冲或者关断脉冲导通开启或者截止电压，打火限流电阻R3用于在打火时，保护微波管的控制电极的电流过大，提高调制器的可靠性，分压电阻R4用于分压负偏电源5电压。所述的钳位管V3为瞬态抑制TVS管，用于保护微波管控制电极的电压过高，所述的隔离二极管V4为玻璃钝化快速整流二极管，在开启开关Vl损坏时用于保护微波管的控制电极。
[0018]如图1、2、3所示，在工作时，首先，调节送入驱动模块I的同步信号的工作频率和脉宽宽度，控制调制电路2的开启开关Vl和关断开关V2交替导通工作，使栅极调制器输出一定幅值的脉冲波形；其次，调节正偏电源3、修正电源4的输出电压，实现栅极调制器输出脉冲电压从负电压到正电压，或从正电压到负电压的连续可调；同时调节负偏电源5的输出电压至微波管电子注截止所需电压，实现不同微波管电子注的截止。
[0019]实施例一
驱动模块I提供频率f为IkHz,脉宽Tonl、Ton2分别为20 μ s、200ns的两路驱动信号输出；正偏电源3的输出电压Ul为O?+1000V可调电源，修正电源4的输出电压U2为O?+500V，负偏电源5的输出电压U3为O?-5kV ;负载为行波管；调制电路2中开启开关V1、关断开关V2为5个FQP9N90C串联，钳位管V3为12个1.5KE440CA串联，隔离二极管V4为5个玻璃钝化快速整流二极管BYV26E串联；开启开关限流电阻Rl、关断开关限流电阻R2为无感线绕电阻8W200 Ω，打火限流电阻R3为无感线绕电阻8W75 Ω