一种数字化低频时码全固态发射机的制作方法

本实用新型属于地基无线电授时技术领域，尤其涉及一种数字化低频时码全固态发射机。

背景技术：

现有低频时码全固态发射机技术情况如下：1.现有功率开关器件采用硅基mosfet，通态电阻较大，通态损耗较大，效率≥92％。2.现有信号生成与处理子系统采用纯硬件实现方式，通过模拟分立器件搭建，同步一致性较差，脉冲前沿不稳定性在为亚毫秒量级。3.高压直流电源为集中斩波形式，该种电源简单成熟，一旦出现故障就导致整机无功率输出，可靠性低、分离性差。4.发射机测控设备采用fpga加上单片机平台，技术成熟度不高，抗强电磁干扰能力较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决这一问题，提供一种数字化低频时码全固态发射机，主要应用于地基无线电授时系统。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案是：

一种数字化低频时码全固态发射机，包括激励器、信号生成与处理子系统、功放单元，信号生成与处理子系统包括数字阶梯波发生器、数字分配器，所述激励器输出的射频模拟信号通过数字阶梯波发生器转换成数字信号，所述数字分配器再将这些数字信号进行分组、分配，提供驱动信号给功放单元进行放大；其特征在于：还包括测控设备、高压直流电源、功率合成网络，所述功率合成网络再将放大后的驱动信号进行功率合成，经过调谐及匹配滤波子系统完成匹配、滤波和调谐后输出，并通过天线辐射出去；所述高压直流电源采用分布式软开关电源构成；测控设备用于保障发射机正常工作，通过控制台的plc控制器完成对发射机各设备状态信息的采集；仿真负载子系统电连接于调谐及匹配滤波子系统，用于日常设备维护、检修。

优选地，所述功放单元采用移相全桥控制，使功率开关管不同时开通或关断，并通过控制每只功率开关管的开通或关断时间。

优选地，所述信号生成与处理子系统是将激励器输出的射频已调模拟信号转换成数字信号，并按功放单元需要的时序和盲区时间设定，最后进行信号分配，驱动每一个功放单元。其中数字阶梯波发生器接收激励器输出的脉冲同步信号，用于降低最终发射信号前沿的不稳定度，从而提高时间精度。

优选地，该高压直流电源由若干台开关电源模块并联，当一个或多个开关电源模块故障时，可自动退出工作，其它模块自动均流，电源仍可保持功率输出。

优选地，测控设备通过工业plc控制器完成对发射机各设备状态信息的采集，之后将采集后的数据送至发射机的工控机cpu，工控机cpu一方面将一些关键采样状态送予人机操控显示屏进行显示，另一方面对采集的数据进行逻辑运算和处理，根据采集的数据和相应处理结果，发出响应于当前设备状态的指令，并通过plc的输出模块进行输出，从而完成对发射机相应设备的控制；同时，测控系统将采集到的数据通过profinet网络上传至发播监控管理分系统，并接收和响应监控系统下发的控制指令。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：

本实用新型低频时码全固态发射机采用了多项新技术、新材料、新器件，极大提高了低频时码全固态发射机技术水平，1.新型功放单元采用sicmosfet和sicdiode，通态电阻及开关特性更佳，驱动功率更小，效率≥97％；2.采用软件数字化脉冲同步技术，提高了脉冲前沿控制精度，将授时精度提高了一个数量级；3.采用分布式软件开关电源设计，对重点设备采用不间断电源供电，提高了整机可靠性；4.采用工业plc控制技术，成熟度高，抗强电磁干扰能力强。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型数字化低频时码全固态发射机的结构图。

图2为实施例中的功放单元电路原理图；

图3为实施例中的功放单元输入输出波形图。

图4为实施例中的信号生成与处理子系统原理图。

图5为实施例中的高压直流电源原理图。

图6为实施例中的测控设备原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-6所示，一种数字化低频时码全固态发射机，包括激励器、信号生成与处理子系统、功放单元，信号生成与处理子系统包括数字阶梯波发生器、数字分配器，所述激励器输出的射频模拟信号通过数字阶梯波发生器转换成数字信号，所述数字分配器再将这些数字信号进行分组、分配，提供驱动信号给功放单元进行放大；还包括测控设备、高压直流电源、功率合成网络，所述功率合成网络再将放大后的驱动信号进行功率合成，经过调谐及匹配滤波子系统完成匹配、滤波和调谐后输出，并通过天线辐射出去；所述高压直流电源采用分布式软开关电源构成；测控设备用于保障发射机正常工作，通过控制台的plc控制器完成对发射机各设备状态信息的采集；仿真负载子系统电连接于调谐及匹配滤波子系统，用于日常设备维护、检修。

优选地，所述功放单元采用sic功率器件及其驱动保护技术，所述功放单元采用移相全桥控制，使功率开关管不同时开通或关断，并通过控制每只功率开关管的开通或关断时间。该功放单元采用新型sic器件及驱动保护电路，集成度提高，降低了开关和通态损耗，减小了散热装置，体积减小一半。sic器件开关性能优异，降低了开关过程中的电磁辐射，可简化功放单元辅助电路。sic器件环境适应性强，适于在高温环境下使用。

优选地，所述信号生成与处理子系统是将激励器输出的射频已调模拟信号转换成数字信号，并按功放单元需要的时序和盲区时间设定，最后进行信号分配，驱动每一个功放单元。其中数字阶梯波发生器接收激励器输出的脉冲同步信号，用于降低最终发射信号前沿的不稳定度，从而提高时间精度。现有信号生成与处理子系统只接收模拟调制器产生的射频调制信号，对模拟信号进行处理，不确定性较大；信号生成与处理子系统接收调制器输出的数字编码信息、10mhz频率信号和1pps同步信号，信号输出延时一致性高，脉冲前沿稳定性高。

优选地，该高压直流电源由若干台开关电源模块并联，当一个或多个开关电源模块故障时，可自动退出工作，其它模块自动均流，电源仍可保持功率输出，用于保障发射机正常工作。高压直流电源采用软开关电源，该电源采用高频脉宽调制技术，碳化硅技术，软开关技术，具有效率高、电磁兼容性好、噪声低、温升低、可靠性高、电气性能优越、体积小、安装方便、维护简单等特点。

优选地，测控设备用于保障发射机正常工作，通过工业plc控制器完成对发射机各设备状态信息的采集，之后将采集后的数据送至发射机的工控机cpu，工控机cpu一方面将一些关键采样状态送予人机操控显示屏进行显示，另一方面对采集的数据进行逻辑运算和处理，根据采集的数据和相应处理结果，发出响应于当前设备状态的指令，并通过plc的输出模块进行输出，从而完成对发射机相应设备的控制；同时，测控系统将采集到的数据通过profinet网络上传至发播监控管理分系统，并接收和响应监控系统下发的控制指令。

测控子系统的控制部分主要是通过plc控制器完成对发射机各设备状态信息的采集，之后将采集后的数据送至cpu，cpu一方面将一些关键采样状态送予人机操控显示屏进行显示，另一方面对采集到的数据进行逻辑运算和处理，根据采集到的数据和相应处理结果，发出响应于当前设备状态的指令，并通过plc的输出模块进行输出，从而完成对发射机相应设备的控制。同时，测控子系统将采集到的数据通过profinet网络上传至发播监控管理分系统，并接收和响应监控系统下发的控制指令。

以上所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。