[发明专利]一种基于MCUCPLD控制系统的高性能栅控行波管发射机

说明书

一种基于MCUCPLD控制系统的高性能栅控行波管发射机，适用于通信领域。行波管发射机由射频放大系统、控制检测系统、脉冲调制器、高压电源和冷却系统等组成。设计的控制检测系统体积小、功能强大且工作稳定，结构较为简单，控制精度高，稳定性能良好，具有良好的实时性和较强的抗干扰性和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种基于MCUCPLD控制系统的高性能栅控行波管发射机，适用于通信领域。

背景技术

随着军事电子技术的不断发展，促使微波功率器件不断迅速发展，只有符合现代雷达技术发展需求的器件才能生存。目前常用的微波功率器件主要包括真空电子管和固态功率器件。

较早在雷达发射机上得到应用的微波电真空器件是建立在电子注和电磁场相互作用基础上的一种功率器件，它的突出特点是单管输出功率大，效率高，散热性能好，缺点是工作电压高，体积重量大，单个器件成本高。目前仍有多种微波电真空器件像磁控管、速调管和行波管等在不同的领域中使用。为了适应现代战争的需要，雷达系统的小型化是一个重要的发展方向，因此发射机系统要在电路和结构上精心设计以满足雷达系统的要求。

传统的行波管检测电路常采用分立元件，其优点是抗干扰能力好，缺点是控制功能简单、体积较大不利于贯彻小型化原则。目前控制检测系统在设计中多采用MCU和高集成的编程器件FPGA/CPLD作为核心控制器件，这种控制系统既能灵活控制，又能实时实现保护功能，还能保证较小的结构尺寸。

高压电源的设计中开关频率的提高可以大幅降低开关变换器的体积、重量并能改善噪声的影响，因此提高开关频率成为开关变换器的重要发展方向。为了适应雷达系统对发射机小型化轻需求，通过提高电源效率和开关变换器的频率来有效减小电源的体积和重量，从而满足发射机系统对高压电源的要求。

发射机所用调制器在电路设计上采用高低压分离，在结构设计上采用固态干式绝缘。开关稳压变换部分为干式低压部分，高频变压器和线性稳压部分为高压部分使用绝缘胶灌封固化封装。发热器件将首次采用陶瓷基板散热技术，两种材料结合起来使用兼顾绝缘和散热。高频变压器选择非晶态合金铁芯具有饱和磁通密度高、损耗低、恒磁范围宽和频率响应好等特点。高性能小型化的干式绝缘调制器有利于发射机系统的小型化，模块化标准化后也可用于其他电真空行波管发射机。

发明内容

本发明提供一种基于MCUCPLD控制系统的高性能栅控行波管发射机，设计的控制检测系统体积小、功能强大且工作稳定，结构较为简单，控制精度高，稳定性能良好，具有良好的实时性和较强的抗干扰性和可靠性。

本发明所采用的技术方案是：

基于MCUCPLD控制系统的高性能栅控行波管发射机由射频放大系统、控制检测系统、脉冲调制器、高压电源和冷却系统等组成。

所述发射机控制检测系统设计采用MCU作为主控制芯片，通过RS422差分串行口与雷达控制台通信，接收雷达控制台发来的控制命令，形成开关机控制信号，传送到由大规模可程序设计数字集成电路CPLD构成的硬件扩展电路，形成最后的输出信号去完成发射机开关机。同时发射机控制检测系统采集的各路监视信号汇集到CPLD中, MCU通过对CPLD的地址译码，读入各检测信号，得到发射机的工作状态并上报雷达控制台。

所述发射机控制软件由定时时钟产生软件单元、预热状态检测延时软件单元、高压状态检测延时软件单元、故障锁存软件单元、状态数据传送软件单元、调制脉冲形成软件单元、循环软件单元集合组成。