脉冲功率放大器调制技术分析.pdf

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1、2014年10月第37卷第5期舰船电子对抗SHlPBOARDELECTRONICCOUNTERMEASURE0ct．2014Vol-37No．5脉冲功率放大器调制技术分析朗平，韩鹏伟(中国电子科技集团公司第13研究所，石家庄050051)摘要：介绍了微波固态脉冲功率放大器的工作原理、脉冲调制的实现方法，分析了栅极调制与漏极调制的实现方式和优缺点，应用GaN功率芯片设计制作出了采用漏极调制方案的脉冲功率放大器，在设计过程中介绍了高压脉冲调制的实现方案，并给出了详细的电路原理图，对如何进一步提升脉冲功放的上升／下降沿进行了分析。关键词：微波脉冲；功率放大器；脉冲调制；上升沿；下降

2、沿中图分类号：TN722．75文献标识码：B文章编号：CN32—1413(2014)05—0106—04AnalysisofModulationTechniquesforPulsePowerAmplifierLANGPing。HANPeng—wei(The13thResearchInstituteofCETC，Shijiazhuang050051，China)Abstract：Thispaperintroducestheoperatingprincipleofmicrowavesolidstatepulsepowerampli—fierandrealizationmethod

3、ofpulsemodulation，analyzestherealizationmethodandadvantages／disadvantagesofgridmodulationanddrainmodulation，designsandmakesthepulsepowerampli—tieradoptingdrainmodulationprojectbymeansofGaNpowerchip，introducestherealizationschemeofhighvoltagepulsemodulationinthedesignprocess，andgivesthedetai

4、ledcircuitdia—gram，analyzeshowtoimprovetherising／fallingedgeofpulsepoweramplifierfurther．Keywords：microwavepulse；poweramplifier；pulsemodulation；risingedge；fallingedge0引言脉冲调制功率放大器已经大量应用于雷达及其他很多通信系统中，脉冲输出功率波形的上升沿和下降沿对系统的性能有很大的影响。因此，改善输出功率的上升沿和下降沿对系统具有重要意义。本文论述了脉冲功率放大器的各种调制方式、实现方法及其优缺点。以实际功放研制

5、为基础，详细阐述了高压脉冲调制的原理及实现方法，并给出了进一步提高上升／下降沿的方法。1调制的基本原理微波脉冲功率放大器的调制有2种实现方式[1]：一种是通过对输出射频信号的开关形成输入信号脉冲波形后进人功放放大输出脉冲功率；另一种是对功放直接调制，即通过外部晶体管一晶体管逻辑(TTL)信号控制功率放大器内部功率管工作状收稿日期：2014—06—11态(工作态和非工作态)的转换实现功率放大器输出功率的脉冲输出。这又包括栅极调制和漏极调制2种。栅极调制：功率管可以通过改变栅极电压使其功率管的漏电流夹断，此时功率管处于非工作状态，通过栅极电压的快速改变(从工作态到非工作态)实现功

6、放的调制。由于功率管的栅极电流一般在10mA以下，电流比较小，开关驱动电路相对容易处理，通过合适的电路设计便可以得到很快的上升、下降沿。但栅极调制也有相当大的弊端，即当栅极进入截止区后，如果电路设计不合理，很容易使功率管进入击穿区，从而使功率管击穿而损坏。漏极调制：通过改变功率管的漏极电压，从0V(非工作状态)到正常工作电压V。，(工作状态)快速变换，从而实现功放的调制，漏极调制相对栅极调制更安全，但功率管在工作状态一般有较大电流，几安培甚至几十安培，当电流较大时，瞬间将功率管电压第5期朗平等：脉冲功率放大器调制技术分析107提高到功率管正常工作电压V。。需要相当的时间，加电

7、瞬间功率器件相当于非常大的电容，而给电容充电到Va。需要时间，从而增加功放上升沿、下降沿的时间。2电路设计随着GaN功率管的发展和走向成熟，其应用范围也越来越广，由于GaN功率管输出功率密度高、体积小等优点，非常适合制作脉冲功放应用。本文便以GaN功率器件为基础，研究其漏极电源脉冲调制技术。脉冲调制的实质即获得快速的开关响应，由于本方案采用漏极调制，开关器件需要承受大的电流，具有快速的响应时间及优异的上升、下降沿。金属～氧化物一半导体场效应晶体管(MOSFET)作为开关应用后能承受较大电流、较大功耗和较