一种X波段多通道高功率微波发射装置及系统的制作方法

本发明涉及高功率微波发射技术领域。更具体地，涉及一种x波段多通道高功率微波发射装置及系统。

背景技术：

现阶段的高功率微波产生技术都是基于相对论微波电真空器件的，考虑高功率微波系统使用的核心微波器件是基于相对论效应的微波源，所需的脉冲电压和电流非常高，而且使用时需要动态地对器件进行抽真空操作，每次使用时只能发射数分钟到十几分钟的高功率微波脉冲，这样的组成对高压系统及真空系统的要求很高，并且相对论效应微波源一般还需要强磁场对电子束聚焦，因此必要时还需使用超导磁体及其超导冷却系统设备，最后造成了外围设备量和使用量都很大，这样的高功率微波系统对于工程使用来说是很困难的。因此，从使用方来讲，也需要易操作使用和维护的高功率微波系统来适应工程应用。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种x波段多通道高功率微波发射装置，解决以往基于相对论电真空器件组成的高功率微波系统工程实用化较差、难于使用的问题。本发明的另一个目的在于提供一种x波段多通道高功率微波系统。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明公开了一种x波段多通道高功率微波发射装置，包括多通道集成速调管、前级固态放大器、固态脉冲高压调制器、灯丝电源和预调器；

所述灯丝电源响应于正直流电压形成直流信号对所述多通道集成速调管的阴极加热使所述阴极发射电子；

所述预调器用于对输入脉冲调制形成脉冲信号；

所述固态脉冲高压调制器响应于所述脉冲信号和输入的负直流高压而形成脉冲高压，并将所述脉冲高压输入所述多通道集成速调管的阴极以为所述阴极供电；

所述前级固态放大器用于将输入的射频信号调制为多路小功率微波信号；

所述多通道集成速调管用于基于所述脉冲高压和所述直流信号将每路小功率微波信号功率放大形成多路高功率微波信号。

优选地，所述装置包括内部形成有容纳腔的油箱，所述容纳腔内容纳有绝缘用变压器油；

所述多通道集成速调管固定于所述油箱的外侧顶面上，所述固态脉冲高压调制器和所述灯丝电源浸于所述绝缘用变压器油中，所述前级固态放大器和所述预调器固定于所述油箱的外侧底面上。

优选地，所述装置还包括固定于所述油箱外侧底面的机内测试设备，所述机内测试设备分别与所述前级固态放大器、灯丝电源以及固定脉冲高压调制器连接，用于监测所述前级固态放大器、灯丝电源以及固定脉冲高压调制器的工作状态。

优选地，所述装置还包括冷却进出水通道，所述冷却进出水通道的进水口和出水口分别与所述多通道集成速调管的收集极上的进水口和出水口连接。

优选地，所述固态脉冲高压调制器输出65kv的脉冲高压。

优选地，所述灯丝电源的输出电压为12v，电流为32a的直流信号。

优选地，所述前级固态放大器为八通道x波段放大器，其中每个通道的输出功率为30w。

优选地，所述八通道的每个通道中连接有移相器。

优选地，所述多通道集成速调管的输出有八通路，每路的输出功率大于400kw。

本发明还公开了一种x波段多通道高功率微波系统，包括至少一个如上所述的多通道高功率微波发射装置。

本发明的有益效果如下：

本发明改变以往一味追求高能微波源高输出功率，而不注重产品的可靠性、实用性等方面的缺陷，以现有传统的微波电子管作为高功率微波放大器和多年研制高功率微波电子管发射机的技术基础，结合空间微波功率合成原理，形成多通道集成速调管这种高功率微波电真空器件，围绕多通道集成速调管，将现有的固态高压脉冲调制器和灯丝电源、前级固态放大器进行集成化设计，进而组成多通道高功率速调管的发射装置，这种装置类似于相控阵雷达的发射装置，可控制每个发射通道组成单元的相位，进而在空间实现高功率的微波能量的合成。这样，不仅减轻了单个高功率微波源需要高功率馈线传输到天线的馈线功率容量的压力，并且使得整个高功率微波系统可实现波束的快速电子扫描，有利于对目标的稳定快速跟踪。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明一种x波段多通道高功率微波发射装置一个具体实施例的原理图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例公开了一种x波段多通道高功率微波发射装置。本实施例中，多通道高功率微波发射装置包括多通道集成速调管1、前级固态放大器2、固态脉冲高压调制器3、灯丝电源4和预调器6。

其中，所述灯丝电源4响应于正直流电压形成直流信号对所述多通道集成速调管1的阴极加热使所述阴极发射电子，所述预调器6用于对输入脉冲调制形成脉冲信号，所述固态脉冲高压调制器3响应于所述脉冲信号和输入的负直流高压而形成脉冲高压，并将所述脉冲高压输入所述多通道集成速调管1的阴极以为所述阴极供电，所述前级固态放大器2用于将输入的射频信号调制为多路小功率微波信号，所述多通道集成速调管1用于基于所述脉冲高压和所述直流信号将每路小功率微波信号功率放大形成多路高功率微波信号。

本发明通过前级固态放大器2对窄脉冲进行调制，形成多路小功率微波信号，并通过多通道集成速调管1对多路小功率微波信号进行功率放大形成并发射高功率微波信号。本发明改变以往一味追求高能微波源高输出功率，而不注重产品的可靠性、实用性等方面的缺陷，以现有传统的微波电子管作为高功率微波放大器和多年研制高功率微波电子管发射机的技术基础，结合空间微波功率合成原理，创新出多通道集成速调管1这种高功率微波电真空器件。

在优选的实施方式中，所述装置包括内部形成有容纳腔的油箱8，所述容纳腔内容纳有绝缘用变压器油7。

所述多通道集成速调管1可固定于所述油箱8的外侧顶面上，所述固态脉冲高压调制器3和所述灯丝电源4可浸于所述绝缘用变压器油7中，所述前级固态放大器2和所述预调器6可固定于所述油箱8的外侧底面上。

所述前级固态放大器2可通过射频同轴电缆连接到所述多通道集成速调管1，所述灯丝电源4的输出可通过高压电缆连接到所述多通道集成速调管1的灯丝电极上，所述固态高压脉冲调制器可通过高压电缆连接到多通道集成速调管1的阴极，所述预调器6可通过电缆连接到态高压脉冲调制器的低压端。

本实施例中，多通道高功率微波发射装置中，多通道集成速调管1位于油箱8外侧顶面上，固态高压脉冲调制器和灯丝电源4浸于油箱8中的绝缘用变压器油7内，前级固态放大器2、机内测试设备5和预调器6安装于油箱8底部。本发射装置体积紧凑小巧，在一个装置内实现了以前需要几个机柜才能完成的微波功率放大功能，可用于相控阵式空间功率合成的高功率微波系统中。

在优选的实施方式中，所述装置还包括固定于所述油箱8外侧底面的机内测试设备5，所述机内测试设备5分别与所述前级固态放大器2、灯丝电源4以及固定脉冲高压调制器连接，用于监测所述前级固态放大器2、灯丝电源4以及固定脉冲高压调制器的工作状态。优选的，机内测试设备5可通过电缆分别连接到前级固态放大器2、灯丝电源4低压端以及固态高压脉冲调制器的电流取样设备输出端。

在优选的实施方式中，所述装置还包括冷却进出水通道9，所述冷却进出水通道9的进水口和出水口分别与所述多通道集成速调管1的收集极上的进水口和出水口连接。

在优选的实施方式中，所述前级固态放大器2为八通道x波段放大器，则多通道集成速调管1至少包括与所述前级固态放大器2八通道一一对应的八通路。前级固态放大器2的八个通道的输出端口通过射频同轴电缆连接到多通道集成速调管1的八通路的八个输入端口。

本实施例中，前级固态放大器2的输出为八通道，每个通道上面可连接移相器，八通道输出直接连接到多通道集成速调管1的输入端口，这样使得多通道集成速调管1的每个通路输出的高功率微波的相位是可调节的，则发射装置可直接连接相控阵天线上的天线单元，进而实现天线波束的电子扫描功能。发射组件采用变压器油7进行高压绝缘，集多个微波发射通道、高压固态脉冲调制器、预调器6、灯丝电源4、控制保护装置和冷却进出水通道9于一体，并且将高压固态脉冲调制器和灯丝电源4等高压部件放置于油箱8内，其余低压设备放置于油箱8外部，实现了可用于相控阵式空间功率合成的高功率微波系统所需的发射组件应该具有的功能，且结构紧凑。

多通道集成速调管1可包括多个多注速调管，每个多注速调管为一个独立的发射通道，其微波功率的输入和输出端口分别沿圆周的径向引入和引出，每个通道的相位独立可调。多个多注速调管可共阴极和共收集极设置并按圆周方式排列。例如，本实施例中，多通道集成速调管1可包括8个多注速调管，8个多注速调管的微波功率的输入端口分别与前级固态放大器的八通道输出一一对应连接。发射装置工作时，前级固态放大器2产生的窄脉冲调制后的八路30～50w峰值功率的微波信号，通过射频电缆连接到多通道集成速调管1的八个输入端口，用于推动多通道集成速调管1输出八路窄脉冲的高功率微波信号。本实施例的多通道集成速调管1是一种新型微波电真空器件，是在传统多注速调管基础上创新化的产物，它内部集成了多只小型多注速调管，具有功率大、体积小，成本低的特点，适合于阵列式高功率微波系统的需求。

灯丝电源4通过高压电缆连接到多通道集成速调管1的灯丝电极上，基于输入的正直流电压输出直流信号，该直流信号的功率使得多通道集成速调管1的阴极加热到一定高的温度以使其发射电子，固态高压脉冲调制器基于预调器6输出的脉冲信号将输入的负直流高压调制成脉冲高压，用高压电缆连接到多通道集成速调管1的阴极，预调器6通过普通电缆连接到态高压脉冲调制器的低压端，用于产生态高压脉冲调制器触发所使用的脉冲信号。

机内测试设备5通过电缆分别连接到前级固态放大器2、灯丝电源4低压端以及固态高压脉冲调制器的电流取样设备输出端，用于监测各个部分的工作状态是否正常。冷却进出水通道9上的进水口和出水口分别连接到多通道集成速调管1的收集极上的进水口和出水口，用于冷却多通道集成速调管1收集极上散发的热量，保证多通道集成速调管1正常工作。

优选的，前级固态放大器2输出共八路，每路输出功率可为30w，通过射频同轴电缆分别连接到多通道集成速调管1的八个输入端口，用于推动多通道集成速调管1的每个通道输出不小于400kw的峰值功率，固态高压脉冲调制器可将输入的直流高压调制成为输出幅度为65kv的脉冲高压，通过高压电缆连接到多通道集成速调管1的阴极，用于多通道集成速调管1的供电。灯丝电源4输出电压可为12v，电流为32a的直流，通过高压电缆连接到多通道集成速调管1的灯丝电极上，其输出的功率使得多通道集成速调管1的阴极温度加热到约1000℃，使得阴极能够发射电子。预调器6产生幅度为200v的正负脉冲，通过普通电缆连接到固态高压脉冲调制器的低压端，用于触发固态高压脉冲调制器工作，机内测试设备5通过电缆分别连接到前级固态放大器2、灯丝电源4的低压端以及固态高压脉冲调制器的电流取样设备输出端，用于监测各个部分的工作状态正常与否。冷却进出水通道9上的进水口和出水口分别连接到多通道集成速调管1的收集极上的进水口和出水口，用于冷却多通道集成速调管1的收集极上散发的热量，保证多通道集成速调管1能够正常工作。基于相同的原理，本实施例还公开了一种x波段多通道高功率微波系统。本实施例中，该系统包括至少一个如上所述的多通道高功率微波发射装置。

本发明围绕多通道集成速调管1，将固态高压脉冲调制器、灯丝电源4和前级固态放大器2进行集成化设计，进而组成多通道高功率速调管的发射装置，这种装置类似于相控阵雷达的发射装置，可控制每个发射通道组成单元的相位，进而在空间实现高功率的微波能量的合成。这样，不仅减轻了单个高功率微波源需要高功率馈线传输到天线的馈线功率容量的压力，并且使得整个高功率微波系统可实现波束的快速电子扫描，有利于对目标的稳定快速跟踪。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。