相控陣雷達陣面電源儲能電容的特性研究

王正之 白璐 黃曉燕

摘要：相控陣雷達TR組件件在脈沖狀態工作時會產生低電壓、大電流的脈沖負載，利用電解電容的儲能特性可減小陣面電源的輸出電流，優化陣面電源的瞬態響應，降低雷達系統對陣面電源的要求。本文通過雷達的建模分析給出了儲能電容的設計參考，對于實際工程應用有很好的借鑒意義。

關鍵詞：相控陣雷達;儲能電容;脈沖負載

中圖分類號：TN958.92 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0040-02

0引言

有源相控陣雷達陣面電源向固態有源相控陣陣列上T/R組件供電，T/R組件具有工作電壓低，數量大等特點，要求陣面電源提供高可靠，低電壓，大電流的工作電壓，在實際應用中為了增加雷達的威力，提高雷達系統的性能，在不改變TR組件發射效率的前提下需盡量提高TR組件的占空比和峰值功率，造成數以百計的T/R通道累積起來的平均電流和峰值電流很大。

由于空間體積的限制，且陣面電源帶載能力有限。儲能電容過少，陣面電源在大負載的情況下不能提供足夠的電流，造成在一個調制周期內電壓波動過大，會對陣面電源和功放芯片造成傷害;儲能電容過多，陣面電源容性負載過大，會導致陣面電源燒毀。同時陣面電源自身性能測試時，由于電子負載或假負載不能真實模擬T/R模塊的容性和阻性負載，增加了陣面電源和T/R模塊聯試的風險。因此選擇合適的T/R模塊儲能電容顯得尤為重要。

1電源瞬態響應分析

圖1是模擬雷達陣面電源到負載的模擬電路圖，負載R為T/R組件，脈沖負載。工作周期1.2ms，脈沖寬度320us，輸出電壓28V，滿載峰值電流318A。

對于電源來說，峰值電流318A，但是平均電流為318×（320/1200）=84.8A。

電源的響應時間由電源內部的器件，電源的反饋參數，電源功率等決定。一般電源模塊的響應時間約為200us，對于脈沖寬度為320us的脈沖來時，反應時間太長，無法滿足要求。

所以采取在負載端加電容的方法，利用電容儲存的能量來給負載供電，脈沖關斷期間由于電容電壓低于電源電壓，需給電容充電。

2儲能電容計算

由于電源在全溫度范圍內工作時，電子元器件受溫度變化影響其參數會按照一定誤差范圍變化，進而導致電源產品的輸出特性在全溫度范圍內發生局部變，最容易受溫度變化而變化的電源輸出特性為過流點和輸出電壓精度，因此取容值為80000uF。

3仿真結果分析

如圖2所示，建立仿真模型，電感L1=6.56uH，電容C1=80000uF，負載脈沖寬度350us，周期1.2ms，負載阻值：O.15歐姆，進行仿真。

結果如圖3所示，電源電流即電感電流連續，最大值約為89A，最小值約為51A，電流峰峰值38A，脈沖開通期間，負載電流由電容電流和電感電流提供IR=IL+IC脈沖關斷期間，電源對電容充電IL IC，當Uo<28V時，IL增大當Uo>28V時，IL減小滿足設計要求。

4結語

儲能電容在雷達系統中使用可以作為儲能元器件改善陣面電源的瞬態響應，降低系統對陣面電源的要求，降低整個系統的研制成本。本文給出了天線陣面電源系統中使用儲能電容的方法，并結合具體使用的情況建立了供電仿真模型，給出了結論。