行波管发射机幅频均衡技术_杨义原.pdf
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1、2022年第46卷第12期127Parts and ApplicationS器 件 与 应 用器 件 与 应 用文献引用格式:杨义原,黄锐.行波管发射机幅频均衡技术 J.电声技术,2022,46(12):127-130.YANG Y Y,HUANG R.Amplitude-frequency equalization technology of TWT transmitterJ.Audio Engineering,2022,46(12):127-130.中图分类号:TN912.2 文献标识码:A DOI:10.16311/j.audioe.2022.12.031行波管发射机幅频均衡技术杨义原,
2、黄 锐(中国电子科技集团公司第二十九研究所,四川 成都 610036)摘要:均衡是发射机设计和调试过程中的关键工序。介绍行波管(TravelingWaveTube,TWT)发射机的组成、均衡原理、均衡方式以及均衡注意事项,概述行波管发射机均衡过程涉及的前级放大器、均衡器和末级行波管的工作原理,对比无源均衡和有源均衡两种均衡方式的优缺点,阐述在实际设计和调试过程中如何选择和使用有源均衡器和无源均衡器。关键字:发射机;有源均衡;无源均衡Amplitude-Frequency Equalization Technology of TWT TransmitterYANG Yiyuan,HUANG Ru
3、i(The 29th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Chengdu 610036,China)Abstract:Equalization is the key process in transmitter design and commissioning.This paper mainly introduces the composition,equalization principle,equalization mode of Traveling Wave Tube(TWT)Trans
4、mitter and matters needing attention,describes the working principles of amplifiers,equalizers,and traveling wave tubes,compares the advantages and disadvantages of passive equalization and active equalization,and introduces how to select and use active and passive equalizers during design and debug
5、ging.Keywords:transmitter;active equalization;passive equalization0 引 言由 于 大 多 数 行 波 管(Traveling Wave Tube,TWT)具有高功率的特点,从 20 世纪 70 年代后期开始,行波管被广泛应用在电子设备中,目前仍是电子设备的主要功率器件2。行波管激励信号不能过低或过高。激励信号过低,行波管输出功率下降,不能满足发射机输出功率要求。行波管激励信号也不能“过激励应用”,当输入信号电平过激励大于 3 dB,行波管是不能容忍的。此时,不仅行波管输出功率可能存在明显下降,而且管体电流存在过大的增长,影响行
6、波管的可靠性。为行波管提供合适的激励电平,保障功率管工作在理想的工作状态,是发射机工作的基本要求。由于行波管具有宽频带的特点,行波管前端送来的射频信号通常还不能满足或完全满足行波管对激励的要求。因此,必须对微波通道进行幅度调整,以便获得与末级行波管输入要求相匹配的激励功率。将发射机微波前端送来的激励功率调整到与行波管最佳激励相匹配的过程就是幅频均衡。1 发射机组成不同的行波管发射机有不同的组成形式,但无论怎么选择,发射机最基本的功能应包括电源、控制检测、散热装置、前级放大、均衡器以及末级行波管1。行波管发射机的基本组成如图 1 所示。从图 1 可以看出,从系统来的射频信号,经前级放大器放大后送
7、入均衡器中进行均衡,然后将均衡后的信号送入末级行波管,经末级行波管放大后,送出大功率微波信号。1.1 前级放大器前级放大器是发射机不可或缺的重要组成,为末级放大器行波管提供驱动激励。前级放大器通常采用与行波管带宽相对应的宽带和低噪声作者简介:杨义原(1982),男,本科,技师,研究方向为无线电调试。E-mail:1442608196QQ.com。2022年第46卷第12期128器 件 与 应 用器 件 与 应 用arts and ApplicationsP放大器来完成。1.2 均衡器实现均衡的技术有无源均衡和有源均衡两种。无源均衡是指微波通道中的均衡器不需要额外的控制,在调试完成后即可直接使用
8、。采用固定均衡器和可调均衡器对微波通道进行调整的均衡属于无源均衡。固定均衡器按照预置的均衡数据(产品定型后固定不变),在全频域范围内根据各频率所需衰减量的大小提供符合要求的衰减值。可调均衡器通过调节销钉在均衡器中的位置和相应的深度来调整不同频率的衰减量。衰减量大小可根据需要自由调节,插损通常在 30 dB 以下。均衡数值确定以后,还需要根据均衡值的大小,单独对均衡器进行调整。有源均衡是指微波通道中的均衡器需要额外的控制,按照一定的规律完成对微波通道输出信号的调整。采用数控衰减器对微波通道进行调整的均衡属于有源均衡。数控衰减器是一种由微波开关和固定衰减器通过集成方式组成的有源网络,一般都有几位数
9、控衰减端,衰减值可以通过衰减端口任意组合2-4。某型数控衰减器的特性如表 1 所示。该数控衰减器有 5 个衰减端口,采用 8421 码形式进行衰减,衰减范围为 0 31 dB,精度可以控制在 1 dB范围,根据不同的需要使相应的一位或几位为 0 或1,来提供不同的衰减。表 1 某型数控衰减器的衰减码特性表端口特性备注3TTL11 dB4TTL22 dB5TTL34 dB6TTL48 dB7TTL516 dB1.3 行波管行波管有螺旋线行波管和耦合腔行波管两种基本类型。螺旋线行波管和耦合腔行波管的工作原理是一样的,区别之处仅在于高频电路5。螺旋线行波管由于工作频带宽、发射功率大和效率高的特点,在
10、电子设备中常用作发射机的末级功放管。2 均衡原理行波管的增益是随着输入功率改变的。行波管的输出-输入特性如图 2 所示,主要有 4 种工作状态。Pos临界饱和状态严重过饱和状态饱和状态线性状态PoPinsPinPinPlin图 2 行波管输出-输入特性(1)行波管的激励电平 Pin Plin时,放大器工作在增益 G(G=Po/Pi)相等状态,称为线性工作状态;(2)行波管的激励电平 Pin Plin,随着 Pin的增大,在一段范围内虽然 Po随着 Pin的增大而增大,但增益在下降。在 Pins时 Po达到最大值,具有最大输出功率的状态称为临界饱和工作状态;(3)行波管的激励电平 Pin Pin
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