专利名称：一种行波管降压收集极悬浮高压的采样技术及实现方法
技术领域：
本发明属于特种电源及电真空管应用技术，是一种行波管降压收集极悬浮高压采样的技术及实现方法。
背景技术：
行波管(TWT)以其较宽的工作频带和瞬时带宽以及高的增益广泛应用于雷达、电子对抗、通信等领域。但行波管也有严重的缺陷，就是效率很低，通常不会超过15%。高功率或特殊场合(如机载、弹载雷达)的行波管发射机因考虑供电功率、散热等因素，大多使用一级或多级降压收集极行波管来提高效率，例如两级降压收集极行波管的效率可达30% 以上，四级降压收集极则可达40%以上。要提高降压收集极行波管发射机的稳定性，除要求慢波线电源有着极高的稳定度外，对收集极电源的稳压性能也有较高的要求。行波管收集极所加的高压是以阴极为参考电位，而阴极对地(管体)所加的是负高压，因而收集极电源的输出是悬浮在阴极高电位上的，考虑方便使用和安全要求，通常收集极高压电源的控制电路是以地为参考电位，要实现对收集极高压电源的稳压控制，就必须将收集极悬浮高压通过特殊的采样方式，变为低压端控制电路的反馈电压信号，这种采样方式既要满足高、低电位间的隔离要求，同时还要达到采样精度高、相应速度快等要求。
发明内容
本发明的目的是实现对行波管降压收集极悬浮高压的采样。实现本发明目的技术解决方案为通过将行波管阴极和收集极上所加的高压分别对管体(地电位)进行采样，得到两个低压信号(地为参考电位)，再经一差分比较器将这两个低压信号的差值转换成一电压信号，该电压与阴极和收集极对地所加高压的压差成比例，即与收集极高压电源输出电压成比例，这个电压信号作为反馈信号送入控制驱动电路， 从而实现在地电位端对收集极悬浮高压的稳压控制。本发明与基于光电耦合的悬浮高压隔离采样技术相比，其显著优点为用差分比较器将双端差分信号转换成单端信号的方法， 将以阴极为参考电位的收集极悬浮高压，转换成以地电位为参考的收集极与阴极电压的压差信号作为高压电源控制电路的反馈电压信号，实现了对收集极悬浮高压的隔离采样，电路简单，响应速度快，可靠性高，尤其在多级降压收集极行波管高压供电系统中优点更为突出ο下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。
图1是一级行波管降压收集极悬浮高压采样原理框图。图2是实现一级降压收集极行波管收集极悬浮高压采样的原理图。
具体实施方式
参见图Ijs为慢波线高压电源，ECkl为收集极高压电源，行波管的阴极K对地为负高压，收集极Ckl对相对阴极加正高压ECkl，ECkl对地是悬浮的。要实现在地电位端对 ECkl的稳压控制，必须对其电压进行隔离采样。参见图2，Uk、Uckl分别是阴极和收集极对地的电压，都是负值。Rl、R2构成阴极负高压分压取样电路，R3、R4构成收集极负高压分压取样电路，则它们的分压比分别为
, R2 '2:击则有:Ua= klUk, Ub = k2Uckl。运放mA、NlB工作于电压跟随器状态，起电流放大作用，以减小高压取样电阻上的功耗，则有=Uc = Ua, Ud = Ub0运放N2及电阻R5、R6、R7、R8构成差分电压比较器，根据运放的工作特性，流过电阻R5、R6的电流相等，且Ue = Uf,则有
Uc-Ue Ue-Ur
_5]若电阻R5、R6、R7、R8 取值相等，则有 = 2Ue-Uc = 2Uf_Uc又因Uf = Ud/2,则有:Ur = Ud-Uc = Ub-Ua = k2Uckl_klUk若kl = k2 = k，则有Ur = k (Uckl-Uk)由此可见，在运放N2的输出端得到了与(Uckl-Uk)成比例的电压to，实现了将以阴极为参考的收集极高压电源输出电压转换成以地为参考的低电压信号，(Ucl-Uk)对应的就是图1中所示的ECkl的电压值。分压电阻Rl、R2和R3、R4选用高压片状玻璃釉电阻分压器，分压比和温度系数应一致。电阻R5、R6、R7、R8的取值应相同，且温度系数应一致。组成跟随器的运放WA、NlB选用双路集成的运算放大器，以减小温漂对采样电压值的影响。运算放大器Ni、N2应选用高输入阻抗、抗冲击能力强的，以提高电路抗高压打火能力。
权利要求
1.一种行波管降压收集极悬浮高压采样的技术，其特征在于通过将行波管阴极和收集极上所加的高压分别对管体(地电位)进行采样，得到两个低压信号(地为参考电位)， 再经一差分比较器将这两个低压信号的差值转换成阴极和收集极高压的压差信号，得到收集极悬浮高压的采样电压。
2.实现权利要求1所述的相关电路设计方法，其特征在于①加入电压跟随器，以减小高压取样电阻上的功耗；②组成两个跟随器的运放选用双路集成的运算放大器，以减小温漂对采样电压值的影响。③选用分压比和温度系数一致的高压片状玻璃釉电阻分压器，消除了阴极电压的变化对采样电压值的影响。④运算放大器选用高输入阻抗、抗冲击能力强的，以提高电路抗高压打火能力。
全文摘要
本发明涉及一种行波管降压收集极悬浮高压的采样技术及实现方法，实现该技术的原理框图如附图所示。本发明通过将行波管阴极和收集极上所加的高压分别对管体(地电位)进行采样，得到两个低压信号(地为参考电位)，再经一差分比较器将这两个低压信号的差值转换成一电压信号，该电压与阴极和收集极对地所加高压的压差成比例，即与收集极高压电源输出电压成比例，这个电压信号作为反馈信号送入控制驱动电路，从而实现在地电位端对收集极悬浮高压的稳压控制。本发明为提高一级或多级降压收集极行波管收集极悬浮高压电源的稳压精度和负载响应能力，研制高效率、高可靠性大功率行波管发射机提供了有效的技术途径。
文档编号G05F1/565GK102467147SQ201110367008
公开日2012年5月23日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者崔海安 申请人:中国船舶重工集团公司第七二四研究所