线型脉冲调制器优化

线型脉冲调制器作为阴极脉冲调制器的常用形式之一，主要由高压电源、充电电路、放电开关、反峰电路、脉冲形成网络（PFN）、脉冲变压器和匹配网络等部分组成，其基本电路如图8-6 所示，其中充电电路包括充电电感L1、充电隔离元件D1，反峰电路包括反峰硅堆D2 和反峰电阻R1［15］。

图8-6　线型脉冲调制器基本电路

高压电源E0 经充电电感L1、充电隔离二极管D1，给PFN 充电，放电开关S1 受放电同步信号控制，在PFN 充电结束后的某一时刻导通，PFN 通过放电开关S1、脉冲变压器T1 的初级放电，产生一脉宽为τ 的调制脉冲经T1 升压后，加到微波管的阴极，产生使微波管工作的电子注脉冲电流。在调制脉冲过后，放电开关S1 在其通过的电流小于其维持电流之后自动恢复阻断能力，E0 又开始新一轮向PFN 充电的过程，然后又是S1 导通放电，周而复始。最终，调制器以一定的重复频率向微波管提供脉宽为τ 的调制脉冲。

图8-6 中的高压电源E0、充电电感L1、充电隔离元件D1 和脉冲形成网络PFN 组成了线型调制器的充电电路。高压电源E0 给调制器提供所需的能量；L1 既是充电隔离元件，在给PFN 充电时，又与PFN 的电容产生谐振，使得PFN 的充电电压达到近似E0 的2 倍值；D1 是充电隔离二极管，当PFN 的充电电压高于E0 和L1 与PFN 产生谐振充电时，D1 要阻断PFN 向高压电源放电的电流，使PFN 的电压维持在谐振充电后的电压，以等待放电开关S1 的导通放电。脉冲形成网络的作用是形成输出脉冲形状和储存负载所需的脉冲能量。

图8-6 中的脉冲形成网络PFN、放电开关S1 和脉冲变压器T1 的初级组成了线型调制器的放电电路。其中PFN 在充电期间充电到预定值，在S1 受控导通后，PFN 通过S1 向脉冲变压器的初级放电，经脉冲变压器耦合到次级，送到微波管的阴极与管体间。(www.xing528.com)

线型脉冲调制器具有以下几个特点［15］。

（1）软关断式放电开关，即仅在放电开关的维持电流大于放电电流的情况下，开关才缓慢回到阻断状态。此类器件主要包括电真空类的充气闸流管、引燃管和真空火花隙；固态器件类的有可控硅（SCR）和反向开关整流器（RBDT）等。

（2）基于软性开关的工作过程，PFN 可达到充分放电，在阻抗匹配的状态下，PFN 可将能量完全输出给负载。

（3）若PFN 与负载的阻抗失配，则会给脉冲调制器的可靠性带来严重的损害。正失配时（负载阻抗大于人工线特性阻抗），将会延长放电开关的导通时间。严重时容易使放电开关不能恢复阻断状态而连通，使线型脉冲调制器不能正常工作；负失配时（负载阻抗小于人工线特性阻抗），容易使人工线在放电结束时被反向充电，该反向电压在下一次充电时，将与高压电源叠加在一起向人工线充电，使人工线的充电电压高于电源电压两倍，如此反复，严重时容易使人工线被充上数倍于电源的电压值，造成人工线电容过压而击穿。只有匹配状态是线型脉冲调制器较佳的工作状态。实际工作中，为保证调制器整体的工作可靠性，脉冲调制器常工作在轻微负失配的情况下。同时，调制器需要设计反峰电路，来削弱负载短路时产生的反向电压值，达到保护调制器的目的。

（4）软关断式放电开关的工作特点，也使得触发脉冲仅能作为放电开关的激励导通信号。因此，该信号不仅要求上升时间短，还必须具有一定的脉冲宽度和脉冲幅度，以保证开关快速导通并在达到擎住电流前维持导通状态。

（5）线型脉冲调制器的高压电源部分，其电压值略低，并且电路结构较为简单。