空投型雷達(dá)發(fā)射機(jī)陰極高壓電源設(shè)計(jì)

摘要 陰極高壓電源紋波是影響發(fā)射機(jī)頻譜的關(guān)鍵因素，針對(duì)空投型雷達(dá)強(qiáng)沖擊、低氣壓、安裝空間受限的應(yīng)用環(huán)境，提出了一種空投型雷達(dá)發(fā)射機(jī)陰極高壓電源設(shè)計(jì)方法。采用軟開(kāi)關(guān)諧振技術(shù)減少功率開(kāi)關(guān)管損耗，以串級(jí)式倍壓電路輸出高壓，采取有效措施減小輸出高壓紋波，提高了系統(tǒng)可靠性，并對(duì)強(qiáng)沖擊和低氣壓環(huán)境有較好的適應(yīng)性。該陰極高壓電源小型化效果好、功率密度大、對(duì)發(fā)射機(jī)工作比適應(yīng)性寬，有利于提高發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的功率容量、效率和頻譜質(zhì)量，為發(fā)射機(jī)高壓電源的研制提供了新的思路，具有較好的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞 陰極高壓電源；發(fā)射機(jī)；空投型雷達(dá)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)陸軍全地域和高機(jī)動(dòng)性的作戰(zhàn)能力提出了較高的要求，在精確空投技術(shù)和大負(fù)荷空投技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)陸軍裝備快速部署，急需研制空投型炮位偵校雷達(dá)。在空投環(huán)境中載荷體積重量有限，而且還帶來(lái)強(qiáng)沖擊和低氣壓環(huán)境等不利因素，對(duì)于某空投型雷達(dá)的關(guān)鍵部件發(fā)射機(jī)而言，在其小型化和可靠性方面提出了嚴(yán)格的考驗(yàn)。為提高空投雷達(dá)發(fā)射機(jī)的工作效率，選用了進(jìn)口多降壓收集極柵控行波管作為射頻放大機(jī)，其工作電源有燈絲電源、正偏壓電源、負(fù)偏壓電源、陰極高壓電源以及兩個(gè)收集極高壓電源等。研制的多降壓收集極柵控行波管發(fā)射機(jī)框圖，如圖1所示。

雖然增多收集極數(shù)目可以提高行波管的工作效率，但這對(duì)高壓電源的控制卻帶來(lái)一定困難。其中，陰極高壓電源的電壓高，其穩(wěn)定度和紋波直接影響發(fā)射機(jī)射頻輸出的頻譜純度，在發(fā)射機(jī)電源中對(duì)發(fā)射頻譜影響最大；收集極高壓電源功率較大，其精度和穩(wěn)定度指標(biāo)要求相對(duì)寬松，而且為了精確調(diào)整多降壓收集極行波管發(fā)射機(jī)的工作點(diǎn)，還需要單獨(dú)調(diào)試收集極電壓。因此，拋開(kāi)以前單降壓收集極行波管所常用的單個(gè)高壓電源輸出陰極和收集極多路高壓的形式，發(fā)射機(jī)高壓電源采用了新的設(shè)計(jì)方案，分別研制獨(dú)立的陰極高壓電源，以及獨(dú)立的收集極高壓電源，并且陰極高壓電源采用了新的串級(jí)式倍壓方式輸出高壓。實(shí)踐證明，這種方法行之有效，使行波管工作點(diǎn)的調(diào)試更加精確和便捷，同時(shí)提高了發(fā)射機(jī)的整機(jī)效率和可靠性。

1 整體方案
1．1 性能指標(biāo)
輸出電壓15kV，輸出電流>10mA，工作效率>90％，滿足低氣壓環(huán)境下高壓絕緣要求，海拔4000m下大氣壓為61．5kPa，容差±1kPa。此外，要求耐沖擊指標(biāo)為X、Y、Z 3個(gè)方向、峰值加速度30g、持續(xù)時(shí)間25ms；陰極高壓電源重量要求10kg，且具有較高的抗振和散熱性能。
1．2 系統(tǒng)方案
陰極高壓電源采用高頻開(kāi)關(guān)電源形式，以驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)、效率較高的全橋諧振逆變器作為主電路形式。陰極高壓電源原理如圖2所示，它采用二次升壓技術(shù)，即通過(guò)高頻隔離變壓器的一次升壓和串級(jí)倍壓電路的二次升壓得到陰極高壓輸出。這樣，一方面可以降低對(duì)高頻隔離變壓器和高壓電路元件的耐壓要求，減少高頻隔離變壓器的次級(jí)匝數(shù)，降低變壓器的設(shè)計(jì)難度；另一方面高壓電路元件可以直接選用成熟的貨架產(chǎn)品，不必專門定制，提高系統(tǒng)可靠性并縮短研制周期。