专利名称：全固态宽脉冲浮动板调制器的制作方法
技术领域：
全固态宽脉冲浮动板调制器
技术领域：
本实用新型涉及高压脉冲变换电路，更具体地说是一种小型化全固态宽脉冲浮动
板调制器。背景技术：
脉冲雷达发射机常用的栅极脉冲调制器有隔离变压器耦合、射频变压器耦合和浮动板调制器三种类型。隔离变压器耦合是在低压端形成调制脉冲，通过隔离变压器隔离高压后输出直接与发射管负载连接，电路形式最简单，但是当要求输出脉冲的宽度很宽时，脉冲在变压器初次级之间的传递将会变得非常困难，此时对隔离变压器的绕制和加工提出了很苛刻的要求，加大了隔离变压器制作的难度以致不可能实现。射频变压器耦合是将宽脉冲在低压端进行调制，加一个频率很高的载频，把宽脉冲变成窄脉冲串，以利于信号在隔离变压器初次级线圈间的耦合传递，经变压器耦合到高压端后再进行解调或者包络检波放大，可以很方便的实现宽脉冲调制输出，但其射频变压器的效率较低，设计与制作难度较大，而且解调电路或者包络检波放大电路需要辅助电源供电，这些辅助电源又悬浮于高压端，使其电路构成较复杂，降低了效率和可靠性。浮动板调制器的调制开关的阴极不接地，而是接到一块电位对地浮动的板上，开关的激励电路及有关电源也装在这块浮动板上。浮动板调制器输出脉冲波形可以做得很好，前沿和后沿与脉冲宽度无关，脉冲顶降小，可工作在复杂脉冲编码或极高脉冲重复频率状态下，它所用的调制管虽然要承受最高脉冲电压，但流过它的电流却很小，主要是在脉冲前后沿期内给分布电容提供充放电流，因而它的功率损耗主要也就取决于分布电容中的储能和脉冲重复频率，但调制管的激励信号必须从低压电路耦合到高压浮动板，因此要同时做到小型化、高电压、宽脉冲、多波形的调制脉冲输出，无论是采用光耦合还是隔离变压器耦合都相当困难。
实用新型内容
本实用新型全固态宽脉冲浮动板调制器所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，结合隔离变压器耦合、射频变压器耦合和浮动板调制器各自的优点，提供一种小型化全固态宽脉冲浮动板调制器，能输出宽度不受限制的调制脉冲，可以广泛应用在包括脉冲压縮在内的多种信号调制形式的雷达体制中。 本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的一种全固态宽脉冲浮动板调制器，包括脉冲串形成电路、截尾脉冲形成电路、第一隔离驱动电路、第二隔离驱动电路、预调制器、隔离变压器、高速开关管、高速截尾管、正偏电源以及负偏电源，该全固态宽脉冲浮动板调制器的定时脉冲分为两路分别提供给脉冲串形成电路和截尾脉冲形成电路，高速开关管及高速截尾管的连接点作为该全固态宽脉冲浮动板调制器的输出端，所述脉冲串形成电路输出窄脉冲串，截尾脉冲形成电路在脉冲串结束的时候产生一个尖脉冲信号，窄脉冲串以及尖脉冲信号分别经第一隔离驱动电路及第二隔离驱动电路隔离驱动之后，再经预调制器放大加在隔离变压器的初级，隔离变压器的次级输出开关脉冲直接加至高速开关管的栅极，隔离变压器的次级同时输出的截尾脉冲直接加至高速截尾管的栅极，所述负偏电
源提供高速截尾管的负偏压电源，所述正偏电源提供高速开关管的正偏压电源。 该实用新型进一步具体为 所述的脉冲串形成电路包括555振荡器以及与门，定时脉冲加在555振荡器的使能端，定时脉冲以及555振荡器的输出同时加到与门，定时脉冲和555振荡器通过与门相与后产生的窄脉冲串输出到第一隔离驱动电路。 所述的截尾脉冲形成电路包括RC微分电路、钳位电路以及放大器，定时脉冲依次经过RC微分电路、钳位电路钳位以及放大器的反向放大后产生截尾尖脉冲，截尾尖脉冲输出到第二隔离驱动电路。 所述第一隔离驱动电路以及第二隔离驱动电路均采用专用集成M0S管驱动器。[0009] 所述M0S管驱动器的型号为MIC4421 。[0010] 所述预调制器采用推挽放大电路。所述推挽放大电路包括M0S场效应管V6、V7，M0S场效应管V6、V7的源极接12V供电，M0S场效应管V6、 V7的漏极分别接到隔离变压器初级线圈的两端，M0S场效应管V6、 V7的栅极分别连接到第一隔离驱动电路以及第二隔离驱动电路的输出端。[0012] 所述隔离变压器采用带状玻莫合金磁芯。 所述隔离变压器的初级线圈与次级线圈同匝数，在隔离变压器的次级设置两个线圈，分别形成调制脉冲的开关脉冲和截尾脉冲，开关脉冲和截尾脉冲分别送至高速高速开关管和高速截尾管。 所述隔离变压器的初、次级线圈之间的高压隔离采用导热硅橡胶灌封。[0015] 本实用新型全固态宽脉冲浮动板调制器的优点在于 (1)将要输出的宽脉冲在隔离变压器之前调制成视频窄脉冲串，有利于隔离变压器由初级线圈到次级线圈的传递，降低对开关管的要求，从而使隔离变压器的绕制变得简单，可以实现宽脉冲输出； (2)隔离变压器初级采用推挽放大电路，增强了脉冲的驱动能力，次级输出不需解调电路或者包络检波放大电路，经隔离变压器耦合的高频调制脉冲具有足够的功率输出，足以触发MOS管导通，而无需放大。无源截尾电路保证了良好的脉冲后沿，利用开关管的延时放电特性形成调制高压脉冲输出，整体电路结构简洁，提高了调制器的效率和可靠性，易于实现小型化、全固态的要求； (3)隔离变压器采用了高B值、高i！值和高频特性良好的带状玻莫合金磁芯，电路形式简单，耦合波形良好，采用导热硅橡胶灌封实现可靠的初、次级之间的高压隔离；[0019] (4)因为输出调制脉冲的宽度由定时脉冲和555振荡器输出相与后的脉冲串的宽度来决定，故只要改变定时脉冲的宽度，调制脉冲的宽度就可以改变，使得多波形(尤其是窄脉冲和宽脉冲同时存在)、高脉冲重复频率输出成为现实，可以满足多种型号行波管发射机的工作要求，具有广泛的用途。
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。[0021] 图1是本实用新型全固态宽脉冲浮动板调制器的原理方框图。[0022] 图2是本实用新型全固态宽脉冲浮动板调制器的实际电路结构图。
具体实施方式
请参阅图l，本实用新型全固态宽脉冲浮动板调制器包括脉冲串形成电路1、截尾
脉冲形成电路2、第一隔离驱动电路、第二隔离驱动电路、预调制器、隔离变压器、高速开关
管、高速截尾管、正偏电源以及负偏电源。全固态宽脉冲浮动板调制器的高压浮动板由隔离
变压器、高速开关管、高速截尾管、复数个限流电阻和正偏电源以及负偏电源组成。
所述的全固态宽脉冲浮动板调制器的整个脉冲形成过程如下所述该全固态宽脉
冲浮动板调制器的定时脉冲由定时器给出，分为两路分别提供给脉冲串形成电路1和截尾
脉冲形成电路2，高速开关管及高速截尾管的连接点作为该全固态宽脉冲浮动板调制器的
输出端，输出高压脉冲提供给行波管(图未示)的栅极。所述脉冲串形成电路1输出窄脉冲
串，截尾脉冲形成电路2在脉冲串结束的时候产生一个尖脉冲信号，窄脉冲串以及尖脉冲
信号分别经第一隔离驱动电路及第二隔离驱动电路隔离驱动之后，再经预调制器放大加在
隔离变压器的初级，隔离变压器的次级输出开关脉冲直接加至高压浮动板上高速开关管的
栅极，高速开关管导通，这时行波管栅极电位由负偏压迅速跃升至调制正偏压，由于高速开
关管的延时放电特性，此电位将会持续几十微秒至数百微秒的时间，在此过程尚未结束时，
窄脉冲串中的后继脉冲又来到，高速开关管将持续导通，如此反复，当此脉冲串结束时，隔
离变压器的次级同时输出的截尾脉冲直接加至高速截尾管的栅极，此时高速开关管截止，
高速截尾管导通，行波管栅极的电位又从调制正偏压迅速降至负偏压，行波管停止发射电
子束。所述负偏电源提供高速截尾管的负偏压电源，所述正偏电源提供高速开关管的正偏
压电源。 所述的脉冲串形成电路1包括555振荡器以及与门，采用555振荡器产生周期远
远小于定时脉冲的一串视频窄脉冲，同时将定时脉冲电平加在555振荡器的使能端，定时
脉冲以及555振荡器的输出同时加到与门，让定时脉冲和555振荡器通过与门相与后输出
到第一隔离驱动电路，实现窄脉冲串的第一个脉冲前沿与定时脉冲同步。 所述的截尾脉冲形成电路2包括RC微分电路、钳位电路以及放大器，定时脉冲依
次经过RC微分电路、钳位电路钳位以及放大器的反向放大后产生截尾尖脉冲，截尾尖脉冲
输出到第二隔离驱动电路。 所述第一隔离驱动电路以及第二隔离驱动电路均采用专用集成MOS管驱动器，本
实施例中，M0S管驱动器的型号为MIC4421，实现TTL电路与CMOS电路的连接。 所述预调制器采用推挽放大电路。在隔离变压器之前采用该推挽放大电路增强脉
冲的驱动能力，同时也增强了信号的抗干扰能力，信号经推挽放大后形成预调制开关脉冲
和截尾脉冲。 所述的隔离变压器选用环形铁芯。为保证耦合波形良好，隔离变压器采用了高B值、高P值和高频特性良好的带状玻莫合金磁芯。因为采用预调制器放大，使隔离变压器的绕制更加简单，初级线圈与次级线圈同匝数即可，采用窄脉冲传输时变压器匝数要求不高，一般10匝左右即可，初、次级之间的高压隔离采用导热硅橡胶灌封。在隔离变压器的次级设置两个线圈，分别形成调制脉冲的开关脉冲和截尾脉冲，开关脉冲和截尾脉冲分别送至高速高速开关管和高速截尾管，高速高速开关管和高速截尾管均用M0S管，利用M0S管的导通延时放电特性，最终可在行波管栅极得到符合行波管工作参数的调制脉冲。 请参阅图2，是本实用新型全固态宽脉冲浮动板调制器的一个实施例的具体实际
电路结构图。 本实施例中，所述TTL定时脉冲由定时器Vin给出，分为两路分别提供给脉冲串形成电路1和截尾脉冲形成电路2。脉冲串形成电路1包括555振荡器U2以及与门U1A，555振荡器U2产生周期远远小于定时脉冲的一串视频窄脉冲，将定时脉冲同时加在555振荡器U2的使能端，让定时脉冲和555振荡器U2的输出通过与门U1A相与后再输出，实现该窄脉冲串的第一个脉冲前沿与定时脉冲同步；截尾脉冲形成电路2包括由R1、C2组成的RC微分电路12， 二极管Dl构成的钳位电路和三极管VI构成的放大器，定时脉冲依次经过RC微分电路12、二极管Dl构成的钳位电路和三极管VI构成的放大器后产生截尾尖脉冲。[0032] 所述555振荡器U2采用直流5V供电，因此其输出的脉冲串幅度也只有5V，若此时将脉冲通过隔离变压器传递过去，因为隔离变压器次级电路中的工作电压较初级为高，故隔离变压器要升压才能使其后继电路正常工作，该隔离变压器次级绕制的匝数势必会增加，所述第一隔离驱动电路以及第二隔离驱动电路均采用专用集成M0S管驱动器MIC4421，构成隔离驱动电路，实现了 TTL电路与CMOS电路的连接。该M0S管驱动器MIC4421采用直流12V供电。上述两路与定时脉冲同步后的调制窄脉冲串和截尾尖脉冲的输出分别与两个M0S管驱动器MIC4421连接，然后分别输出预调制开关驱动脉冲和截尾驱动脉冲。[0033] 所述预调制开关驱动脉冲和截尾驱动脉冲送入预调制器，预调制器采用由M0S场效应管V6、 V7组成的推挽放大电路，M0S场效应管V6、 V7的型号均采用IRF530。 M0S场效应管V6、V7用12V供电，M0S场效应管V6、V7的漏极分别接到隔离变压器Bl初级线圈的两端，隔离变压器B1初级线圈的公共端接12V供电。在隔离变压器B1之前采用M0S管推挽放大电路增强了脉冲的驱动能力，同时也增强了信号的抗干扰能力，经推挽放大后形成预调制开关脉冲和截尾脉冲。 所述预调制开关脉冲和截尾脉冲经隔离变压器B1次级的两个线圈，分别形成调制脉冲的开关脉冲和截尾脉冲。隔离变压器B1选用环形铁芯，为保证耦合波形良好，隔离变压器B1采用了高B值、高ii值和高频特性良好的带状玻莫合金磁芯。因为采用了预调制器放大，使隔离变压器B1的绕制更加简单，初级线圈与次级线圈同匝数即可，采用窄脉冲传输时隔离变压器B 1匝数要求不高，一般10匝左右即可，初、次级线圈之间的高压隔离采用导热硅橡胶灌封。 所述调制脉冲的开关脉冲和截尾脉冲分别送至高压浮动板上的高速开关管V9和高速截尾管VIO，所述高速开关管V9和高速截尾管V10均用MOS管2SK2225，正偏电源V3依次通过限流电阻R9、R10给高速开关管V9提供正偏压电源，负偏电源V5直接给高速截尾管V10提供负偏压电源，偏置电阻R14、 R15分别与隔离变压器Bl次级的两个线圈并联，高速开关管V9的输出依次通过限流电阻R16、 Rll连接到打火保护管Fl的一端，高速截尾管V10的输出依次通过限流电阻R13、R12连接到打火保护管F1的同一端，打火保护管F1的另一端作为该浮动板调制器的输出端，输出高压脉冲至行波管栅极。利用MOS管2SK2225的导通延时放电特性，最终可在行波管栅极得到符合行波管工作参数的调制脉冲。因为输出调制脉冲的宽度由定时脉冲和555振荡器U2输出相与后的脉冲串的宽度来决定，故只要改变定时脉冲的宽度，调制脉冲的宽度就可以改变。[0036] 上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型的具体实现并不 受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的 改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新 型的保护范围之内。
权利要求一种全固态宽脉冲浮动板调制器，其特征在于包括脉冲串形成电路、截尾脉冲形成电路、第一隔离驱动电路、第二隔离驱动电路、预调制器、隔离变压器、高速开关管、高速截尾管、正偏电源以及负偏电源，该全固态宽脉冲浮动板调制器的定时脉冲分为两路分别提供给脉冲串形成电路和截尾脉冲形成电路，高速开关管及高速截尾管的连接点作为该全固态宽脉冲浮动板调制器的输出端，所述脉冲串形成电路输出窄脉冲串，截尾脉冲形成电路在脉冲串结束的时候产生一个尖脉冲信号，窄脉冲串以及尖脉冲信号分别经第一隔离驱动电路及第二隔离驱动电路隔离驱动之后，再经预调制器放大加在隔离变压器的初级，隔离变压器的次级输出开关脉冲直接加至高速开关管的栅极，隔离变压器的次级同时输出的截尾脉冲直接加至高速截尾管的栅极，所述负偏电源提供高速截尾管的负偏压电源，所述正偏电源提供高速开关管的正偏压电源。
2. 如权利要求1所述的全固态宽脉冲浮动板调制器，其特征在于所述的脉冲串形成电路包括555振荡器以及与门，定时脉冲加在555振荡器的使能端，定时脉冲以及555振荡 器的输出同时加到与门，定时脉冲和555振荡器通过与门相与后产生的窄脉冲串输出到第 一隔离驱动电路。
3. 如权利要求1或2所述的全固态宽脉冲浮动板调制器，其特征在于所述的截尾脉 冲形成电路包括RC微分电路、钳位电路以及放大器，定时脉冲依次经过RC微分电路、钳位 电路钳位以及放大器的反向放大后产生截尾尖脉冲，截尾尖脉冲输出到第二隔离驱动电 路。
4. 如权利要求1所述的全固态宽脉冲浮动板调制器，其特征在于所述第一隔离驱动 电路以及第二隔离驱动电路均采用专用集成M0S管驱动器。
5. 如权利要求4所述的全固态宽脉冲浮动板调制器，其特征在于所述MOS管驱动器 的型号为MIC4421。
6. 如权利要求1所述的全固态宽脉冲浮动板调制器，其特征在于所述预调制器采用 推挽放大电路。
7. 如权利要求6所述的全固态宽脉冲浮动板调制器，其特征在于所述推挽放大电路 包括M0S场效应管V6、 V7， M0S场效应管V6、 V7的源极接12V供电，M0S场效应管V6、 V7的 漏极分别接到隔离变压器初级线圈的两端，M0S场效应管V6、 V7的栅极分别连接到第一隔 离驱动电路以及第二隔离驱动电路的输出端。
8. 如权利要求1所述的全固态宽脉冲浮动板调制器，其特征在于所述隔离变压器采 用带状玻莫合金磁芯。
9. 如权利要求1所述的全固态宽脉冲浮动板调制器，其特征在于所述隔离变压器的 初级线圈与次级线圈同匝数，在隔离变压器的次级设置两个线圈，分别形成调制脉冲的开 关脉冲和截尾脉冲，开关脉冲和截尾脉冲分别送至高速高速开关管和高速截尾管。
10. 如权利要求l所述的全固态宽脉冲浮动板调制器，其特征在于所述隔离变压器的初、次级线圈之间的高压隔离采用导热硅橡胶灌封。
专利摘要全固态宽脉冲浮动板调制器，定时脉冲分两路分别提供给脉冲串形成电路和截尾脉冲形成电路，高速开关管及高速截尾管的连接点作为该调制器的输出端，脉冲串形成电路输出窄脉冲串，截尾脉冲形成电路产生尖脉冲，窄脉冲串及尖脉冲分别经第一及第二隔离驱动电路后，再经预调制器加在隔离变压器的初级，隔离变压器的次级输出开关脉冲加至高速开关管的栅极，次级输出的截尾脉冲加至高速截尾管的栅极。该实用新型的优点在于要输出的宽脉冲在隔离变压器之前调制成窄脉冲串，降低了对开关管的要求，使隔离变压器的绕制变得简单，解决隔离变压器耦合宽脉冲的难题；次级输出不需解调电路或包络检波放大电路，整体电路结构简洁，提高调制器的效率和可靠性。
文档编号H03K7/02GK201528322SQ20092018802
公开日2010年7月14日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者丁海炳, 吴华夏, 孟庆贤, 张 杰, 方卫, 李园, 许仕海, 金兴隆 申请人:安徽华东光电技术研究所