Диссертация (1137078)
Текст из файла
Открытое акционерное общество «Плутон»На правах рукописиПлатонов Сергей АлександровичТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ МОДУЛЯТОРЫ МОЩНЫХГЕНЕРАТОРНЫХ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ СВЧСпециальность 05.12.04 “Радиотехника, в том числе системы и устройствателевидения ”Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наукНаучный руководитель: кандидат технических наук, доцент Казанцев В.
И.Москва, 20142ОглавлениеОсновные обозначения и сокращения .......................................................................... 4 Введение ........................................................................................................................... 5 Глава 1. Состояние вопроса и постановка задач ........................................................
13 1.1. Требования к параметрам радиоимпульсов, генерируемых в современныхРПДС........................................................................................................................... 13 1.1.1. Искажения генерируемых в РПДС электромагнитных колебаний........ 15 1.2. Обзор опубликованной информации по импульсным модуляторам мощныхРПДС........................................................................................................................... 18 1.2.1. Способы получения импульсной модуляции ЭВП СВЧ в мощныхРПДС.......................................................................................................................
18 1.2.2. Схемы высоковольтных твердотельных модуляторов для СВЧ ЭВП .. 21 1.3. Постановка задач, решаемых в диссертации................................................... 27 Глава 2. Особенности генераторных ЭВП СВЧ как нагрузок для импульсныхмодуляторов. Структурные схемы импульсных РПДС ............................................ 29 2.1 Физические основы работы СВЧ ЭВП .............................................................
29 2.1.1 Магнетронные автогенераторы как нагрузка импульсных модуляторов................................................................................................................................. 34 2.1.2 Клистронные генераторы как нагрузка импульсных модуляторов ........ 39 2.1.3 ЛБВ О как нагрузка импульсных модуляторов ........................................ 44 2.2 Структурные схемы выходных каскадов мощных импульсных РПДС наоснове СВЧ ЭВП .......................................................................................................
46 2.2.1 Схема РПДС на магнетроне с однотактным модулятором...................... 46 2.2.2 Схема РПДС с двухтактным анодным модулятором ............................... 48 2.2.3 Схемы РПДС с сеточной модуляцией........................................................ 49 2.2.4 Схемы рекуперации энергии на коллекторе ............................................. 51 2.3 Пробой в ЭВП СВЧ .............................................................................................
52 2.4 Выводы ................................................................................................................. 59 Глава 3. Высоковольтные твердотельные модуляторы ............................................ 62 3.1 Структура твердотельного модулятора ............................................................ 62 3.2.1 Полупроводниковые коммутирующие приборы ...................................... 67 3.2.2 Схемы управления силовыми транзисторами ключа ...............................
72 3.2.3 Схемы защиты от перенапряжений ............................................................ 85 3.3 Математическая модель двухтактного твердотельного модулятора ............. 88 3.3.1 Модель ячейки составного ключа, построенной на МОП полевомтранзисторе ............................................................................................................ 93 3.3.2 Методы решения уравнений ....................................................................... 96 3.4 Выводы .................................................................................................................
98 3Глава 4. Физические процессы в твердотельных модуляторах................................ 99 4.1 Стадии работы модулятора ................................................................................ 99 4.1.1 Закрытое состояние .................................................................................... 100 4.1.2 Формирование фронта импульса .............................................................. 101 4.1.3 Формирование плоской части импульса .................................................
106 4.1.4 Формирование спада импульса ................................................................ 107 4.1.5 Обеспечение электропрочности и теплового режима ключа ................ 112 4.2 Исследование влияния параметров схемы на процессы в модуляторе ....... 115 4.2.1 Исследование влияния паразитной емкости транзисторов ключа накорпус ................................................................................................................... 115 4.2.2 Устранение разброса напряжений, прикладываемых к отдельнымтранзисторам модулятора, с помощью добавочных емкостей ....................... 124 4.2.3 Исследование влияния паразитных параметров ячейки модулятора ... 128 4.2.4 Исследование влияния несинхронности управления транзисторамиключа ....................................................................................................................
132 4.2.5 Исследование влияния паразитных параметров цепи нагрузки наравномерность плоской вершины импульса .................................................... 139 4.3 Предельные режимы работы модуляторов по частоте и скважности ......... 142 4.4 Выводы ............................................................................................................... 147 Глава 5.
Экспериментальная оценка результатов моделирования ........................ 149 5.1 Экспериментальный макет двухтактного модулятора .................................. 149 5.2 Стенд измерения вольт-фарадных характеристик транзисторов ................. 155 5.3 Проведение экспериментов и сопоставление их с результатамимоделирования ......................................................................................................... 160 5.3.1. Проверка формы напряжения на нагрузке и транзисторах .................. 160 5.3.2. Проверка зависимости распределения напряжений, прикладываемых ктранзисторам, от места их расположения......................................................... 162 5.3.3. Проверка распределения напряжений, прикладываемых ктранзисторам, при использовании выравнивающих емкостей ......................
165 5.4 Выводы ............................................................................................................... 170 Заключение .................................................................................................................. 171 Библиографический список........................................................................................
174 4Основные обозначения и сокращенияВИП – 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;СИЭП – система импульсного электрического питания;РПДС – радиопередающая система;ЗС – замедляющая система;УЭ – управляющий электрод;5ВведениеВ настоящее время в радиотехнике для получения СВЧ колебаний высокихуровней мощности используются твердотельные и электровакуумные (ЭВП)генераторные приборы.
С развитием современных технологий производства иконструирования твердотельные устройства активно завоевывают диапазонычастот вплоть до террагерцового [1, 2]. Разработка технологий производстваактивных СВЧ устройств на основе таких новых материалов как SiC, GaN, AlNоткрывает широкие возможности для развития твердотельных генераторныхустройств [1]. Для удовлетворения требований по величине выходной мощностииспользуются схемы суммирования мощности либо на общей нагрузке, либо впространстве [3].Твердотельные приборы обладают рядом преимуществ [4]: относительнонизкое напряжение питания; высокая надежность; большой срок службы.Однако твердотельные передатчики не лишены недостатков [4]: низкоезначениемаксимальноймощности,получаемойотодногоприбора,обусловленное физическими ограничениями; сложность конструкции мощногоСВЧ генератора при использовании суммирования мощности в тракте самогопередатчика; снижение надежности передатчика в целом из-за использованиябольшогоколичествамаломощныхгенератороввсхемахсуммированиямощности; низкий коэффициент усиления; большая стоимость; падение как КПД,так и генерируемой мощности с ростом частоты.В настоящее время [5] твердотельные приборы широко используются вмаломощных синтезаторах частот в диапазоне до 1 ТГц, усилителях среднеймощности сантиметрового и дециметрового диапазонов.С развитием полупроводниковых СВЧ устройств электровакуумныегенераторныеследующимиприборыпостепеннодостоинствами[2,6,вытесняются,7]:позволяютоднакоониполучитьобладаютотодногогенераторного прибора высокие импульсные и средние мощности; рабочий6диапазон частот доходит до 1 ТГц и выше; полоса рабочих частот достигаетнескольких октав; высокий коэффициент усиления (до 40...70 дБ); простотаконструкции передатчика при соизмеримой мощности по сравнению ствердотельными передатчиками с суммированием мощности; сравнительнонизкая стоимость.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
