一种脉冲功放供电电路及供电方法.pdf

本发明涉及一种脉冲功放供电电路及供电方法，在脉冲间隙由电源对储能电容进行充电，而在脉冲期间电源不工作，只靠储能电容为所有放大器提供所需的脉冲电流，使电源纹波不干扰放大器正常工作，从而隔离电源供电纹波带来的杂波电平，减少电源对功放组件和雷达整机的影响。

权利要求书1.  一种脉冲功放供电电路，包括电源、储能电容和功放组件；其特征在于在电源与储能电容之间设有控制电源对储能电容充电的调制电路S1，在电容和功放组件之间设有控制储能电容对功放组件供电的调制电路S2。2.  根据权利要求1所述的脉冲功放供电电路，其特征在于所述的调制电路S1、S2均采用漏极调制电路。3.  一种利用权利要求1所述的脉冲功放供电电路实现的脉冲功放供电方法，其特征在于步骤如下：步骤1：开启电源，打开调制电路S1，关闭调制电路S2，电源对储能电容进行充电，将电容的电压由0V充至放大器的工作电压；步骤2：发射脉冲期间，打开调制电路S2，关闭调制电路S1，储能电容对功放组件进行供电；步骤3：发射脉冲后的脉冲间隙，对储能电容进行补充充电至放大器的工作电压；当下一个发射脉冲到来，重复步骤2。

说明书一种脉冲功放供电电路及供电方法
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，具体是雷达发射机供电电路及供电方法。
背景技术
全固态雷达发射机因其具有高可靠性、可维修性等特点，在现代雷达中得到了越来越广泛的应用。固态雷达发射机的功放组件在低电压下工作，一般工作电压在24～50V之间，每个功放组件的输出峰值功率一般在百瓦量级或千瓦量级，若干个相同量级的功放组件经过功率合成后输出几十甚至几百千瓦的射频功放。在低压下工作要输出高功率，必然需要有很高的峰值电流。如此大的电流如果由电源本身提供是不现实的，这必然增加电源的设计难度和不必要的浪费。常采用的设计是增加储能电容提供放大器所需的峰值电流，在发射脉冲期间，由电源和储能电容共同为放大器提供脉冲电流，在脉冲间隙，由电源对储能电容进行充电。但是这种供电方式带来的问题是在放大器工作期间，电源电压的波动会引起射频信号脉冲幅度和相位变化，这将影响雷达整机的动目标改善因子。所以，设计一种可应用于雷达脉冲发射机、具有抑制电源供电纹波功能的新型供电方式就显得很有必要。
发明内容
要解决的技术问题
为了解决雷达脉冲发射机在放大器工作期间，由于电源电压波动引起的射频信号脉冲幅度和相位变化，带来的对雷达整机动目标改善因子的影响。本发明提出一种脉冲功放供电电路及供电方法。
技术方案
一种脉冲功放供电电路，包括电源、储能电容和功放组件；其特征在于在电源与储能电容之间设有控制电源对储能电容充电的调制电路S1，在电容和功放组件之间设 有控制储能电容对功放组件供电的调制电路S2。
所述的调制电路S1、S2均采用漏极调制电路。
一种利用脉冲功放供电电路实现的脉冲功放供电方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：开启电源，打开调制电路S1，关闭调制电路S2，电源对储能电容进行充电，将电容的电压由0V充至放大器的工作电压；
步骤2：发射脉冲期间，打开调制电路S2，关闭调制电路S1，储能电容对功放组件进行供电；
步骤3：发射脉冲后的脉冲间隙，对储能电容进行补充充电至放大器的工作电压；当下一个发射脉冲到来，重复步骤2。
有益效果
本发明提出的一种脉冲功放供电电路及供电方法，在保证储能电容能提供足够功率放大器所需的脉冲电流的情况下，通过采用脉冲期间电源不工作，只靠储能电容为所有放大器提供所需电流的方式，隔离电源供电纹波带来的杂波电平，减少电源对发射机和雷达整机的影响。
附图说明
图1本发明中脉冲功放供电电路原理图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
在雷达脉冲发射机中一般采用的供电方式是在脉冲间隙，由电源对储能电容进行充电，而在发射脉冲期间，由电源和储能电容共同为放大器提供脉冲电流，这样做对电源和储能电容的要求都不是很高，但是它带来的问题就是在发射机工作期间，由于电源不关断，电源纹波会对放大的信号进行调制，这种调制会以杂波的形式出现在接收机中，这将影响雷达的动目标改善因子。为了解决这一问题，在本发明中，我们所 采取的方案是：在脉冲间隙由电源对储能电容进行充电，而在脉冲期间电源不工作，只靠储能电容为所有放大器提供所需的脉冲电流，使电源纹波不干扰放大器正常工作，从而隔离电源供电纹波带来的杂波电平，减少电源对功放组件和雷达整机的影响。
本发明的电源供电电路由开关电源、分时调制电路、储能电容和功放组件组成。分时调制电路包括两部分，一部分为控制电源对储能电容充电的调制电路，称之为调制电路1，另一部分为控制储能电容对功放组件供电的调制电路，称之为调制电路2，调制电路在调制过程中相当于一个开关，两部分电路均采用的是漏极调制电路，打开关断由输入的脉冲控制信号来控制，二者通过送入相反的电平控制信号来实现分时工作。由于功放组件工作所需的脉冲电流全部由储能电容来提供，因此储能电容的耐压值和容值要根据具体的功率放大器需求来进行合理的选择，而设计的开关电源的额定电压和电流要保证在脉冲间隙，其可将储能电容的电压由0V充至功率放大器的工作电压。
本发明的电源供电电路原理如下：当开启电源的瞬间，使调制电路1工作，调制电路2不工作，即电源对储能电容充电的开关闭合，储能电容对功放组件供电的开关断开，开关电源开始对储能电容进行充电，在脉冲间隙内，将电容的电压由0V充至放大器的工作电压；在发射脉冲期间，使调制电路2工作，调制电路1不工作，即储能电容对功放组件供电的开关闭合，电源对储能电容充电的开关断开，电源不能对功率放大器供电，全靠储能电容对其进行供电，保证其正常工作，在脉冲期间，电容上的压降较小，基本不影响功放组件的发射功率，且由于此时电源不工作，故电源纹波不会对功放组件和整个雷达造成影响；当功放组件持续工作时，开关电源只需在下一个脉冲到来前，对电容进行很少的补充充电，电容器上电压又重新被充电到原来的值，等待下一个脉冲到来。这样，既保证了开关电源供电纹波不对功放组件造成影响，又降低了开关电源的设计难度和成本。
如图1，本发明的电源供电电路由开关电源、分时调制电路、储能电容C和功放组件组成，其中调制电路在调制过程中相当于一个开关，分时调制电路包括两部分，一部分为控制电源对储能电容C充电的调制电路，将其等效为开关S1，另一部分为控制储能电容对功放组件供电的调制电路，将其等效为开关S2。在脉冲期间，开关S2闭合，S 1断开，功放组件所需的高峰值电流由储能电容C提供，电容C上产生电压降；在脉冲间隙，开关S1闭合，S2断开，开关电源对C进行再充电，在下一个脉冲到来前，电容器C上电压又重新被充电到原来的值，等待下一个脉冲到来。
本发明中的功放组件由9路脉冲功率为400W的GaN功率放大器组成，由于放大器工作的电流全部来源于储能电容，按照400W功率放大模块的供电要求计算，在整个发射脉冲期间(100us)，通过电容器电压的下降提供发射所需的脉冲电流最大为18A。当发射功率下降0.5dB时，允许电源有大约0.1dB变化或电压2％的差值变化，即电压允许下降1V左右。根据电容充放电公式，ΔV＝It/C(式中ΔV为电压下降值，I为脉冲电流，t为脉冲宽度)，可得出每个400W放大器至少需要1800uF电容，考虑到低温-20℃的情况下，在重复频率1K时，铝电解电容会比常温减少约20％左右，故我们选择2200uF电容，即可满足要求，因此总储能电容C约为20000uF。为了在电源启动的瞬间，将储能电容C上的电压由0V充至50V，我们选取的开关电源的电压为50V，电流为25A。分时调制电路S 1、S2均采用的是漏极调制电路，S1和S2打开关断由输入的脉冲控制信号来控制，通过送入相反的电平控制信号来实现分时工作。
当开启电源的瞬间，送入开关S1的脉冲控制信号为发射脉冲的反脉冲，其为高电平，送入S2的脉冲控制信号为发射脉冲，其为低电平，因此S1闭合，S2断开，开关电源开始对20000uF的储能电容C进行充电，在900us的脉冲间隙，将电容C的电压由0V充至50V；在发射脉冲期间，送入开关S 1的脉冲控制信号为低电平，送入S2的脉冲控制信号高电平，S2闭合，S1断开，电容C对功率放大器进行供电，保证放 大器正常工作，在100us的脉冲期间，电容C上的压降约为0.6V，发射功率基本不受影响，且由于此时电源不工作，故电源纹波不会对功放组件和整个雷达造成影响；当发射机持续工作时，在脉冲间隙，电源只需对电容进行0.6V的补充充电。