空投型雷達(dá)發(fā)射機(jī)陰極高壓電源設(shè)計

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)計方法。采用軟開關(guān)諧振技術(shù)減少功率開關(guān)管損耗，以串級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)爭對陸軍全地域和高機(jī)動性的作戰(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，而且還帶來強(qiáng)沖擊和低氣壓環(huán)境等不利因素，對于某空投型雷達(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。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，但這對高壓電源的控制卻帶來一定困難。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，拋開以前單降壓收集極行波管所常用的單個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式倍壓方式輸出高壓。實踐證明，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個方向、峰值加速度30g、持續(xù)時間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關(guān)電源形式，以驅(qū)動能力較強(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)，即通過高頻隔離變壓器的一次升壓和串級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匝數(shù)，降低變壓器的設(shè)計難度；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。