专利名称：向用于脉冲负载的放大器模块馈送直流电能的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据所附的权利要求1的前序部分的方法。 本发明还涉及根据所附的权利要求9的前序部分的设备。
背景技术：
难以将直流电能馈送给包括数个元件的天线阵列中的多个放大器模 块，特别是在电流消耗存在大的变化(在脉冲雷达应用中通常是这样)时。
常见的实施方式是经由调压电源将电压馈送给脉冲负载。
先前已知的基本上属于所描述的种类的技术显示了以下形式的问题 由于脉冲电流而导致的、馈电线上的电流脉动的高电平。此外，在短时段 期间具有大量的上升和下降的脉冲电流导致了对系统的其它部分的电磁 干扰(EMI)。另外，电源需要被设计以处理J^值电流负栽。
发明内容
本发明的目的是尤其是通过提供减少的EMI干扰以及就峰值电流 而言的减小的直流电源额定电流，来提供对上述问题的解决方案。
借助于根据所附的权利要求1的方法以及根据所附的权利要求9的设 备来达到本发明的该目的和其它目的，
借助于在相应的从属权利要求中陈述的方法和设备来达到进一步的 优点。
基于结合附图来阅读的以下详细描述，将会更好地理解本发明，在附 图中
图1示意性地示出了关于祁^据本发明的电流/电压调节器配置的第一实施例的框图；以及
图2示意性地示出了对根据图l的调节配置中的输入电流和输出电流 以及输出电压的仿真。
具体实施例方式
在图l中，直流电源1被布置用于向脉沖负载3提供直流电能，所述 直流电能用于输出电流脉沖2。 4表示用于储能的电容器配置或电容器组， 该电容器配置被布置用于将电流脉冲2馈送给所述负载3。
经由直流电源1与负载3之间的电^/电压调节器配置5来提供输出 电压U。ut。
被馈送给负栽的(即，负载所需要的)输出电流脉冲2的能量基本上 对应于从直流电源1提供的输入电流脉冲6的能量，但由于电i^/电压调 节器配置5中的小的能量损耗而出现微小差别。输出脉冲的能量被确定并 且由此是已知的。
如上文所讨论的，输出电流脉沖2具有不利的最大电流电平和波形， 并且对于许多应用而言上升时间和下降时间非常短。
如同将与图2相关地进一步讨论的，电^/电压调节器配置5被布置 用于修正输入电流脉沖6，最大电流电平6'被限制为预定电平，并且所述
降时间与至负栽的输出电流脉冲的情况相比更长.
根据本发明的电^/电压调节器配置5包括电流感测布置7、控制和脉 冲整形电路8、通路器件9、电压基准布置10和电压感测布置11，所述 电流/电压调节器配置被布置用于提供来自所述直流电源的、用于对所述
电容器配置进行充电的输出电压U。ut,以提供用于负栽所需要的启动输出
电流脉冲2和连续输出电流脉冲2的能量。优选地，该电路具有电压緩慢 调节回路，以获得不具有过调量的稳定的阶跃响应。
在图1中示出了与负载3相关的电容器配置4。
更详细地，电流感测布置7包括与例如通路器件9的功率晶体管以及 控制和脉冲整形电路8的差动放大器布置相协作的修正电流镜布置，所述 通路器件被控制为用作可变电阻，以限制最大电流电平6'，并且所述电流 镜包括用于控制输入电流脉冲6的上升时间和下降时间的电容器布置.所述电压感测布置包括用于借助于反馈基准电压差动放大器配置而 对标称输出电压进^^节的装置。
作为示例，图2示出了根据仿真的图示，其示出了在所述电容器配置 的连续的充放电期间、在来自所述电源的连续的输入电流l^冲期间、以及 在从所述电容器配置至所述负载的连续的输出电流脉冲期间的、电流/电 压调节器配置的输入电流和输出电流以及输出电压(行为)相对于时间的 特性.
在该示例中，输入电压Uta为+41V，电压基准为+10V，标称输出电
压为+36V，输出电流脉冲2的最大电流电平2'为10 A，输入电流的最大 电流电平为2A。
图2中的上部图示示出了相对于时间的输出电压，并且在左部具有高 重复频率的短脉沖，而在右侧具有低重复频率的长脉冲。
图2中的下部图示示出了相对于时间的输入电流和输出电流。在左部 示出了高频脉冲负栽电流的50个脉沖，即，具有高重复频率的短脉冲， 并且在右部示出了低频脉冲负载电流的3个脉冲，即，具有低重复频率的 长脉冲。
对于左部中的高重复频率脉冲，所选择的脉冲长JLA短的，并且占空 度对于限制输入电流而言过低。因此，电路不断对输出电压进行调节，而 输入电流保持恒定，直到高重复频率脉沖结束，然后输入电流下降到零，
对于右侧的长脉沖，输出电压在每个脉冲期间下降，并且在延迟之后 输入电流限制器开启以将输出电容器充电回至标称输出电压。
因此，通过来自电源的输入电流脉沖6来4^供用于^it电给负栽的 10 A的短输出电流脉冲2的能量，并通过电5^/电压调节器配置来对输入 脉冲6进行控制和整形，使得在该示例中最大电流电平6'约为2A且脉冲 6的上升时间和下降时间与输出电流脉冲2的上升时间和下降时间相比要 长得多。
可以借助于对分立元件(即，电阻、电容器、晶体管等)的选择;M" 电i!^/电压调节器配置的特性进行控剩和修正，所述电流/电压调节器配置 的特性与例如输出电压、最大电流电平以及上升时间和下降时间相关。
对于本领域的技术人员而言，根据上文给出的详细描述，应当已在相 当大的充分的程度上阐明了根据本发明的方法和设备的功能。
7本发明提供了与现有技术相比的若干优点。因此，由于直流电源1
不必被设计/被形成尺寸以处理负栽电 ;lty输出电流的峰值电流脉冲，因而 预定的受限制的最大电流电平使得可以将直流电源i制成更小。在所给出
的示例中，以负载电流比输入电流的形式的减小约为5: i。
此夕卜，整形后的具有更长的上升时间和下降时间的输入脉冲降4氐了对 该系统的其它部分或相应系统的电磁干扰。
可以通过改变分立元件来容易地修正所述电$^/电压调节器配置的特性。
在上文中已经结合示例和优选实施例描述了本发明。
但是，在不偏离基本发明构思的情况下，可以设想另外的实施例以及 小的添加和修改。
因此，本发明适用于将直流电能馈送给包括数个元件的天线阵列中 (例如脉冲雷达应用中)的多个放大器模块。但是，本发明还适用于其它 应用，特别是其特征在于就脉冲电流消耗而言的大范围变化的应用。
就主要是对电j;^/电压调节配置的详细设计而言，存在许多可能的解 决方案以及特定的部件特性等。
因此，本发明不应被认为是限定于所公开的实施例，而是可以在所附 的权利要求的范围内变化。
权利要求
1.一种用于将直流电能馈送给用于诸如天线阵列之类的脉冲负载的放大器模块的方法，包括以下步骤-从直流电源提供电流脉冲；-对所述放大器模块中的电容器配置进行充电；-经由调压电源提供输出电压；以及-从所述电容器配置将电流脉冲馈送给所述负载，其特征在于还包括以下步骤-确定在从所述配置(4)馈送给所述负载的期间出现的输出电流(Iout)脉冲(2)的结构；-基于所确定的输出脉冲电流，从所述直流电源(1)提供脉冲输入电流(Iin)；-尤其是通过控制和脉冲整形电路(8)，将输入电流脉冲(6)的最大电流电平(6′)限制为预定电平，所述预定电平与所述输出电流脉冲(2)的峰值电流(2′)相比基本上更低。
2. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于还包括以下步骤-控制输入电流脉冲(6)的波形，以使所述输入电流脉冲的上升时 间和下降时间与所迷输出电流脉冲(2)的上升时间和下降时间相比而延 长。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于-所述输出电流脉冲的能量基本上对应于来自所述直流电源的所述 输入电流脉冲的能量。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的方法，其特征在于包括以下步骤 在用于对所述电容器配置进行充电的所述输入电流脉沖的建立期间，通过 瞬时电压差感测配置(7)来感测瞬时电压差。
5. 根据权利要求1、 2、 3或4所述的方法，其特征在于包括以下步级.-在电容器配置充电期间，借助于对基准电压放大器配置(8， 10,ii)的反馈^Mt标称输出电压(u。ut)进#^节。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于包括以下步 骤提供差动放大器布置和修正电流镜以用于电压调节。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于包括以下步画控制通路器件(9)的功率晶体管的^Mt，以限制最大输入电流(Iin)电平(6')。
8. 根据权利要求2-7中任一项所述的方法，其特征在于包括以下步-在修正电流镜中提供电容器布置，以用于减少所述输入电流脉冲 (6)的上升时间和下降时间。
9. 一种用于将直流电能馈送给用于诸如天线阵列之类的脉沖负栽的 放大器模块的设备，所述设备包括用于直流电流脉冲供应的直流电源、以 及布置在被布置用于被充电的模块中的电容器配置，所述电容器配置被布 置用于将脉冲电流馈送给脉冲负载，并且通过调压电源提供输出电压，其特征在于包括装置(5)，用于基于所确定的在从所述电容器配置(4) 馈送给所述脉冲负载(3)的期间出现的电流(I。ut)脉冲(2)的结 构、从所述直流电源(1)提供脉冲输入电流(Iin);以及装置(5)，用于 尤其是通过控制和脉冲整形电路(8)将输入电流(Iin)脉冲(6)的最大 电流电平(6')限制为预定电平(6')，所述预定电平(6')优选地与所述 确定的电流脉冲(2)的结构相比基本上更低。
10. 根据权利要求9所述的设备，其特征在于所述控制和脉冲整形电 路(8)包括装置，用于控制所述输入电流脉冲(6)的波形，以使所述 输入电流脉冲的上升时间和下降时间与输出电流脉冲(2)的上升时间和 下降时间相比而延长。
11. 根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于所述输出电流 脉冲(2)的能量基本上对应于来自所迷直流电源的输入脉沖(6 )的能量。
12. 根据权利要求9、 10或11所述的设备，其特征在于包括瞬时 电压差感测配置(7 )，用于在用于对所述电容器配置进行充电的所述输入 电流脉冲的建立期间感测瞬时电压差。
13. 根据权利要求9、 10、 11或12所述的设备，其特征在于装置(5) 用于借助于电压緩慢调节电路在电容器配置充电期间对标称输出电压(U。ut)进行调节。
14. 根据权利要求9、 10、 11、 12或13所述的设备，其特征在于包 括差动布置和修正电流镜。
15. 才艮据权利要求9、 10、 11、 12、 13或14所述的设备，其特征在 于包括布置(5)，所述布置(5)包括功率晶体管以及用于通过P艮制最大 输入电流电平(6')来控制所述功率晶体管的操作的装置。
16. 根据权利要求9-15中任一项所述的设备，其特征在于包括在修 正电流镜中的电容器布置，用于控制所述输入电流脉冲的上升时间和下降 时间。
全文摘要
一种用于将直流电能馈送给用于诸如天线阵列等的脉冲负载(3)的放大器模块的方法，包括以下步骤从直流电源(1)提供电流脉冲(6)；对放大器模块中的电容器配置(4)进行充电；通过调压电源提供输出电压(U<sub>out</sub>)；以及从电容器配置将电流脉冲(2)馈送给负载，该方法还包括以下步骤确定在从配置(4)馈送给负载的期间出现的输出电流(I<sub>out</sub>)脉冲(2)的结构；基于所确定的输出脉冲电流从直流电源(1)提供脉冲输入电流(I<sub>in</sub>)；通过控制和脉冲整形电路(8)将输入电流脉冲(6)的最大电流电平(6′)限制为与输出电流脉冲(2)的峰值电流(2′)相比基本上更低的预定电平。本发明还涉及用于馈送给直流电能的设备。
文档编号H03F1/30GK101562429SQ200910127230
公开日2009年10月21日 申请日期2009年3月9日 优先权日2008年4月17日
发明者汉内斯·伊利佩, 沃尔夫冈·斯塔贝里 申请人:Saab公司