Твердотельные импульсные модуляторы мощных генераторных электровакуумных приборов СВЧ

• Автор: Платонов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Содержание

Основные обозначения и сокращения

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задач

1.1. Требования к параметрам радиоимпульсов, генерируемых в современных РПДС

1.1.1. Искажения генерируемых в РПДС электромагнитных колебаний

1.2. Обзор опубликованной информации по импульсным модуляторам мощных РПДС

1.2.1. Способы получения импульсной модуляции ЭВП СВЧ в мощных

1.2.2. Схемы высоковольтных твердотельных модуляторов для СВЧ ЭВП

1.3. Постановка задач, решаемых в диссертации
Глава 2. Особенности генераторных ЭВП СВЧ как нагрузок для
импульсных модуляторов. Структурные схемы импульсных РПДС
2.1 Физические основы работы СВЧ ЭВП
2.1.1 Магнетронные автогенераторы как нагрузка импульсных
модуляторов
2.1.2 Клистронные генераторы как нагрузка импульсных модуляторов
2.1.3 ЛБВ О как нагрузка импульсных модуляторов
2.2 Структурные схемы выходных каскадов мощных импульсных РПДС
на основе СВЧ ЭВП
2.2.1 Схема РПДС на магнетроне с однотактным модулятором
2.2.2 Схема РПДС с двухтактным анодным модулятором
2.2.3 Схемы РПДС с сеточной модуляцией
2.2.4 Схемы рекуперации энергии на коллекторе
2.3 Пробой в ЭВП СВЧ
2.4 Выводы
Глава 3. Высоковольтные твердотельные модуляторы
3.1 Структура твердотельного модулятора
3.2.1 Полупроводниковые коммутирующие приборы
3.2.2 Схемы управления силовыми транзисторами ключа
3.2.3 Схемы защиты от перенапряжений
3.3 Математическая модель двухтактного твердотельного модулятора
3.3.1 Модель ячейки составного ключа, построенной на МОП полевом транзисторе
3.3.2 Методы решения уравнений
3.4 Выводы

Глава 4. Физические процессы в твердотельных модуляторах
4.1 Стадии работы модулятора
4.1.1 Закрытое состояние
4.1.2 Формирование фронта импульса
4.1.3 Формирование плоской части импульса
4.1.4 Формирование спада импульса
4.1.5 Обеспечение электропрочности и теплового режима ключа
4.2 Исследование влияния параметров схемы на процессы в модуляторе

4.2.1 Исследование влияния паразитной емкости транзисторов ключа на
корпус
4.2.2 Устранение разброса напряжений, прикладываемых к отдельным транзисторам модулятора, с помощью добавочных емкостей
4.2.3 Исследование влияния паразитных параметров ячейки модулятора
4.2.4 Исследование влияния несинхронности управления транзисторами
ключа
4.2.5 Исследование влияния паразитных параметров цепи нагрузки на равномерность плоской вершины импульса
4.3 Предельные режимы работы модуляторов по частоте и скважности
4.4 Выводы
Глава 5. Экспериментальная оценка результатов моделирования
5.1 Экспериментальный макет двухтактного модулятора
5.2 Стенд измерения вольт-фарадных характеристик транзисторов
5.3 Проведение экспериментов и сопоставление их с результатами моделирования
5.3.1. Проверка формы напряжения на нагрузке и транзисторах
5.3.2. Проверка зависимости распределения напряжений,
прикладываемых к транзисторам, от места их расположения
5.3.3. Проверка распределения напряжений, прикладываемых к транзисторам, при использовании выравнивающих емкостей
5.4 Выводы
Заключение
Список литературы

Основные обозначения и сокращения
ВИП - высоковольтный источник питания;
ЭВП - электровакуумный прибор;
ТВМ - трансформаторно-выпрямительный модуль;
ИМ - импульсный модулятор;
ИТ - импульсный трансформатор;
СВЧ - сверхвысокая частота;
РЛ - радиолокационный;
РЛС - радиолокационная система;
РТС - радиотехническая система;
ТТХ - тактико-технические характеристики;
РПУ - радиопередающее устройство;
СИЭИ - система импульсного электрического питания; РПДС - радиопередающая система;
ЗС — замедляющая система;
УЭ - управляющий электрод;
поля электронный поток приобретает форму «электронных спиц», внутри которых электроны, двигаясь по циклоидальным траекториям и находясь в «тормозящем» поле, перемещаются от катода к аноду, отдавая полю часть потенциальной энергии. В промежутках между «спицами» электроны «неправильной фазы», совершив путь, равный части витка циклоиды, «бомбардируют» поверхность катода, отдавая ему кинетическую энергию, приобретенную в процессе взаимодействия с высокочастотным полем.
Рис. 2.1. ВАХ многорезонаторного магнетрона.
Импульсная модуляция в магнетронах по своим свойствам соответствует амплитудной модуляции в ламповом генераторе, с тем принципиальным отличием, что сопротивление генератора для модулятора непостоянно - его модуляционная характеристика нелинейна. Последнее объясняется тем, что в магнетроне анодный ток и устойчивые колебания могут возникнуть не мгновенно, а после превышения анодным напряжением порогового значения [12]. Так же, учитывая случайный характер возникновения колебаний в автогенераторе, от импульса к импульсу возможно изменение момента возникновения колебаний относительно фронта модулирующего импульса. Возможен пропуск импульса, когда устойчивые колебания в магнетроне не возникают, практически отсутствует катодный ток. На рис. 2.1 приведена типовая ВАХ многорезонаторного магнетрона.