空投型雷達發(fā)射機陰極高壓電源設計

摘要 陰極高壓電源紋波是影響發(fā)射機頻譜的關(guān)鍵因素，針對空投型雷達強沖擊、低氣壓、安裝空間受限的應用環(huán)境，提出了一種空投型雷達發(fā)射機陰極高壓電源設計方法。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，提高了系統可靠性，并對強沖擊和低氣壓環(huán)境有較好的適應性。該陰極高壓電源小型化效果好、功率密度大、對發(fā)射機工作比適應性寬，有利于提高發(fā)射機系統的功率容量、效率和頻譜質(zhì)量，為發(fā)射機高壓電源的研制提供了新的思路，具有較好的應用前景。
關(guān)鍵詞 陰極高壓電源；發(fā)射機；空投型雷達

現代戰爭對陸軍全地域和高機動(dòng)性的作戰能力提出了較高的要求，在精確空投技術(shù)和大負荷空投技術(shù)迅速發(fā)展的基礎上，為實(shí)現陸軍裝備快速部署，急需研制空投型炮位偵校雷達。在空投環(huán)境中載荷體積重量有限，而且還帶來(lái)強沖擊和低氣壓環(huán)境等不利因素，對于某空投型雷達的關(guān)鍵部件發(fā)射機而言，在其小型化和可靠性方面提出了嚴格的考驗。為提高空投雷達發(fā)射機的工作效率，選用了進(jìn)口多降壓收集極柵控行波管作為射頻放大機，其工作電源有燈絲電源、正偏壓電源、負偏壓電源、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)射機框圖，如圖1所示。

雖然增多收集極數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(lái)一定困難。其中，陰極高壓電源的電壓高，其穩定度和紋波直接影響發(fā)射機射頻輸出的頻譜純度，在發(fā)射機電源中對發(fā)射頻譜影響最大；收集極高壓電源功率較大，其精度和穩定度指標要求相對寬松，而且為了精確調整多降壓收集極行波管發(fā)射機的工作點(diǎn)，還需要單獨調試收集極電壓。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)射機高壓電源采用了新的設計方案，分別研制獨立的陰極高壓電源，以及獨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(shí)踐證明，這種方法行之有效，使行波管工作點(diǎn)的調試更加精確和便捷，同時(shí)提高了發(fā)射機的整機效率和可靠性。

1 整體方案
1．1 性能指標
輸出電壓15kV，輸出電流>10mA，工作效率>90％，滿(mǎn)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，要求耐沖擊指標為X、Y、Z 3個(gè)方向、峰值加速度30g、持續時(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 系統方案
陰極高壓電源采用高頻開(kāi)關(guān)電源形式，以驅動(dòng)能力較強、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，降低變壓器的設計難度；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(zhuān)門(mén)定制，提高系統可靠性并縮短研制周期。