專利名稱：射頻發(fā)射機(jī)高功率丙類放大器的有限自舉柵偏壓控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及射頻發(fā)射機(jī)領(lǐng)域，尤其是自動(dòng)根據(jù)柵流的大小對(duì)射頻發(fā)射機(jī)高功 率丙類放大器的柵偏壓幅值進(jìn)行控制的裝置，具體為一種射頻發(fā)射機(jī)高功率丙類放大器的 有限自舉柵偏壓控制器。
背景技術(shù)：
在目前的托卡馬克聚變裝置中，離子回旋波加熱(ICRH)是托卡馬克上主要的輔 助加熱手段之一，離子回旋波加熱系統(tǒng)射頻發(fā)射機(jī)用于提供射頻波能量，通過射頻加熱天 線來加熱等離子體，其功率水平高達(dá)兆瓦量級(jí)，此類高功率發(fā)射機(jī)一般由三級(jí)射頻功率放 大器組成，前級(jí)多為半導(dǎo)體固態(tài)功放，而驅(qū)動(dòng)級(jí)和末級(jí)放大器則為高功率電子管功率放大 器；為了提高能量轉(zhuǎn)換效率，高功率電子管放大器通常運(yùn)行在丙類工作狀態(tài)，為了提高放大 器運(yùn)行的可靠穩(wěn)定性，高功率放大器通常采用共柵電路、陰極輸入的結(jié)構(gòu)形式。在丙類工作 狀態(tài)下，放大器的控制柵偏壓一般很負(fù)，即它要求在沒有射頻激勵(lì)信號(hào)的情況下，放大器陽 極直流輸出回路的靜態(tài)陽極電流為零。由于丙類共柵放大器的輸入阻抗主要取決于陽極電 流，其大小與陽極電流成反比，所以在放大器調(diào)試或者以低功率運(yùn)行的情況下，沒有陽極電 流或陽極極電流很小，輸入阻抗很高，輸入激勵(lì)信號(hào)反射很大，這不僅容易造成放大器運(yùn)行 不穩(wěn)定，同時(shí)也為調(diào)試時(shí)確定放大器正確的輸入匹配狀態(tài)造成了極大的難度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種射頻發(fā)射機(jī)高功率丙類放大器的有限自舉柵偏壓 控制器，以解決在丙類放大器調(diào)試或者以低功率運(yùn)行的情況下丙類放大器運(yùn)行不穩(wěn)定的問 題。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為射頻發(fā)射機(jī)高功率丙類放大器的有限自舉柵偏壓控制器，包括有兩個(gè)相互串聯(lián)的 電阻，其特征在于所述相互串聯(lián)的電阻與射頻發(fā)射機(jī)高功率丙類放大器柵偏壓電源回路 的柵偏壓電源并聯(lián)，其中與所述柵偏壓電源負(fù)極連接的電阻其與柵偏壓電源負(fù)極連接的接 線端與一個(gè)二極管陽極連接，所述二極管的陰極與射頻發(fā)射機(jī)高功率丙類放大器柵偏壓電 源回路的電子管柵極連接，所述二極管的陰極還通過電阻與另一個(gè)二極管的陽極連接，所 述另一個(gè)二極管的陰極接入所述兩個(gè)相互串聯(lián)的電阻之間。所述的射頻發(fā)射機(jī)高功率丙類放大器的有限自舉柵偏壓控制器，其特征在于所 述二極管均為高速大功率二極管，所述電阻均為大功率電阻。本實(shí)用新型在射頻高功率共柵丙類放大器柵偏壓電源回路中接入一種電子管柵 偏壓既受柵流控制，而其最大幅值又不超過柵偏壓電源幅值的電路，該電路由電阻和二極 管組成。本實(shí)用新型能降低放大器激勵(lì)信號(hào)的輸入功率反射系數(shù)，又可快速確定放大器輸 入匹配狀態(tài)，同時(shí)又能確保放大器在高功率運(yùn)行時(shí)工作狀態(tài)保持不變。
圖1為本實(shí)用新型電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示。在射頻高功率共柵丙類放大器的柵偏壓電源Egl回路中接入了一種 電子管柵偏壓即受柵流控制，而其最大幅值又不超過柵偏壓電源幅值的電路。該電路由電阻R1、R2、R3和二極管D1、D2構(gòu)成。電阻R1、R2串聯(lián)后與放大器柵偏 壓電源Egl并聯(lián)，電阻Rl與偏壓電源Egl負(fù)極相連的一端接二極管Dl的正向端，電阻R1、 R2連接點(diǎn)A與二極管D2負(fù)向端相連，電阻R3 —端與二極管D2正向端相連，另一端與二極 管Dl負(fù)向端連接后接入電子管的柵極G1。二極管Dl、D2均為高速大功率二極管，其開通與關(guān)斷速度為微妙量級(jí)，電阻R1、 R2、R3均為大功率電阻。其工作原理是在共柵丙類放大器無射頻激勵(lì)信號(hào)或以低功率狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，電子 管無柵流Igl，此時(shí)，二極管D2導(dǎo)通，Dl截止，那么電子管的柵偏壓幅值大小由電阻Rl與R2 的比值位置確定，即Ugl = -1 Egl I *R1/R2，放大器處于甲乙工作狀態(tài)，電子管將會(huì)有幾個(gè)安 培的陽極電流IaO通過，放大器的輸入阻抗(Zin = Ugl/(Igl+IaO))由于陽極電流的存在 將會(huì)從無窮大降低到幾十歐姆，于是放大器的輸入功率反射系數(shù)得以有效減小。隨著放大 器輸出功率的增加，柵極電流逐漸增大，由于有柵流流過電阻R3，電阻R3上有壓降產(chǎn)生，其 大小由電阻R3的阻值與柵流的乘積決定，電子管柵偏壓的幅值也將隨著柵流的增加而增 大，即Ugl = _(|Egl|*Rl/R2+Igl*R3)。當(dāng)柵偏壓的幅值剛剛超過偏壓電源Egl的幅值時(shí)， 二極管Dl開始導(dǎo)通，D2截止，此時(shí)電子管的柵偏壓大小等于偏壓電源的幅值(二極管管壓 降可忽略不計(jì))，由于偏壓電源的存在，柵偏壓大小將保持不變，這樣就保證了放大器在高 功率運(yùn)行時(shí)處于丙類工作狀態(tài)。由此可見，隨著柵流的逐漸增加，放大器工作狀態(tài)也由甲乙 類逐步過渡到丙類，這樣即確保了放大器在高功率運(yùn)行時(shí)很高的能量轉(zhuǎn)換效率，又減小了 放大器低功率運(yùn)行時(shí)的輸入激勵(lì)功率的反射，提高了放大器的工作穩(wěn)定性，同時(shí)也為調(diào)試 時(shí)提供了極大的便利。
權(quán)利要求1.射頻發(fā)射機(jī)高功率丙類放大器的有限自舉柵偏壓控制器，包括有兩個(gè)相互串聯(lián)的電 阻，其特征在于所述相互串聯(lián)的電阻與射頻發(fā)射機(jī)高功率丙類放大器柵偏壓電源回路的 柵偏壓電源并聯(lián)，其中與所述柵偏壓電源負(fù)極連接的電阻其與柵偏壓電源負(fù)極連接的接線 端與一個(gè)二極管陽極連接，所述二極管的陰極與射頻發(fā)射機(jī)高功率丙類放大器柵偏壓電源 回路的電子管柵極連接，所述二極管的陰極還通過電阻與另一個(gè)二極管的陽極連接，所述 另一個(gè)二極管的陰極上有導(dǎo)線接入所述兩個(gè)相互串聯(lián)的電阻之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻發(fā)射機(jī)高功率丙類放大器的有限自舉柵偏壓控制器，其 特征在于所述二極管均為高速大功率二極管，所述電阻均為大功率電阻。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種射頻發(fā)射機(jī)高功率丙類放大器的有限自舉柵偏壓控制器，由相互串聯(lián)且與柵偏壓電源并接的電阻、兩個(gè)二極管及二極管之間的電阻構(gòu)成。本實(shí)用新型中，由于電子管柵偏壓幅值大小由與二極管相串聯(lián)的電阻阻值確定，其最大值和最小值分別由柵偏壓電源和兩只串聯(lián)電阻的比值確定，這樣放大器在高功率運(yùn)行時(shí)工作狀態(tài)保持不變，而在低功率運(yùn)行時(shí)則可有效減小放大器的輸入阻抗，降低對(duì)前一級(jí)放大器的功率反射，同時(shí)也為調(diào)試時(shí)快速確定放大器的輸入匹配狀態(tài)提供了便利。
文檔編號(hào)H04B1/16GK201846309SQ20102056317
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者毛玉周, 王磊, 琚松青, 程艷, 袁帥, 趙燕平, 鄧旭 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所