基于全周期電壓合成的羅蘭C發射機技術研究

許 奎，王 偉,2，米正衡，張海光

（1 中國電子科技集團公司第二十研究所；2 陜西省組合與智能導航重點實驗室，西安 710068）

0 引言

傳統羅蘭C發射機采用磁脈沖器進行脈沖壓縮，產生4個5 μs 周期的電流脈沖，電流脈沖沖擊后端的耦合輸出網絡，輻射出標準羅蘭C電流[1]，該架構發射機受限于磁脈沖壓縮器水平和功率產生方法，發射機效率較低，約為70%，只能輸出標準羅蘭C電流波形。隨著碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等功率器件的發展，使用該類型功率器件的D類功放理論效率可達100%，該發射機采用基于D類功放輸出電壓的全周期合成架構，大幅提升了發射效率和功率容量，支持多種波形靈活配置，拓寬了羅蘭C發射機的使用功能和運用領域。

1 全周期電壓合成原理

1.1 羅蘭C 電流分析

標準羅蘭C電流波形[2]定義如式（1）：

式中，0A為峰值電流相關的常數（單位：A），tp為天線電流峰值點時間（單位：μs），τ為電流波形包絡的包周差（單位：μs），PC為相位編碼，對于正相位編碼PC取值為0，對于負相位編碼PC取值為π。

tp取65 μs，PC和τ取0，歸一化電流波形如圖1所示。

圖1 羅蘭C電流波形

全周期電壓合成的羅蘭C發射機產生激勵電壓，通過激勵后端發射天線網絡能夠產生標準羅蘭C電流，簡要原理圖如圖2所示。

圖2 羅蘭C電流產生原理

其中，L、C和R為發射天線網絡等效參數，i(t)為發射天線端羅蘭C電流，us(t)為發射機激勵電壓，函數如式（2）：

取發射天線網絡等效電阻R為2.5 Ω，網絡品質因素Q值55，調諧后發射機所需激勵電壓us(t)波形如圖3所示。

圖3 激勵電壓波形

與傳統羅蘭C發射機產生4個5 μs 周期的電流脈沖波形不同，該類型發射機需要產生25個全周期電壓波形，且存在電壓反向現象，即后端網絡能量流向發射機，圖3所示的波形中，發射天線網絡Q值55，第9個周期電壓反向。……