[發明專利]一種提高微波脈沖壓縮器系統效率的方法

有效

• 申請號: 202011115779.3
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112332831B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 施嘉儒;林顯彩;查皓;陳懷璧
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種提高微波脈沖壓縮器系統效率的方法，其特征在于改變低功率微波信號源系統與高功率直流脈沖調制器的輸出波形的時序關系，該方法包括以下步驟：

(1)構建一個提高微波脈沖壓縮器系統效率的系統，該系統包括低功率微波信號源系統、高功率直流脈沖調制器、速調管和脈沖壓縮器，所述的高功率直流脈沖調制器通過高壓線與速調管連接，所述的低功率微波信號源系統通過微波波導與所述的速調管相連，所述的速調管通過微波波導與脈沖壓縮器連接；

(2)高功率直流脈沖調制器向速調管輸出脈沖信號，設輸出脈沖信號開始時刻為t₀，輸出脈沖信號的平頂期開始時刻為t₁，輸出脈沖信號的平頂期結束時刻為t₂，輸出脈沖信號的結束時刻t₃；

利用下式，計算高功率直流脈沖調制器的效率η_m：

其中，P_m(t)為高功率直流脈沖調制器的輸出功率隨時間的變化關系，P_m(t)＝U_m(t)·I_m(t)，其中U_m(t)為高功率直流脈沖調制器的輸出電壓隨時間的變化關系，用高壓探頭測量得到，I_m(t)為高功率直流脈沖調制器的輸出電流隨時間的變化關系，用電流互感器測量得到，E_m為高功率直流脈沖調制器的輸入能量；

(3)低功率微波信號源系統向速調管輸出頻率為f的帶反相，即微波相位由0度變化到180度的高頻方波信號，該高頻方波信號與步驟(2)的脈沖信號同步，高頻方波信號的起始時刻為t₀，反相時刻為t_r，結束時刻為t₂；

(4)來自高功率直流脈沖調制器的脈沖信號作用于速調管內部的熱陰極并釋放電子束，來自低功率微波信號源系統的高頻方波信號對該電子束進行速度調制，被調制的電子束通過速調管內部的諧振腔和耦合孔輸出放大的高功率微波，得到帶有上升沿的微波脈沖信號，該微波脈沖信號與步驟(2)的脈沖信號和步驟(3)的高頻方波信號同步，微波脈沖信號的開始時刻為t₀，平頂期開始時刻為t₁，反相時刻為t_r，結束時刻為t₂；

利用下式，計算速調管的效率η_k：

其中，P_k(t)為速調管的輸出功率隨時間的變化關系，通過定向耦合器耦合出速調管輸出微波波導的功率，由功率計檢測得到速調管的輸出微波波導功率隨時間的變化關系；

速調管向脈沖壓縮器輸出帶有上升沿的微波脈沖信號；

(5)脈沖壓縮器接收來自速調管的微波脈沖信號，對微波脈沖信號的能量進行存儲和釋放，其中，t₀～t_r時間段，脈沖壓縮器進行脈沖信號的能量存儲，少量微波信號被釋放，形成預脈沖信號，t_r～t₂時間段，速調管向脈沖壓縮器輸入反相脈沖信號，脈沖壓縮器進行脈沖信號的能量釋放，形成被壓縮的脈沖信號；

利用下式，計算得到脈沖壓縮器的效率η_c：

其中，P_c(t)為脈沖壓縮器的輸出功率隨時間的變化關系，通過定向耦合器耦合出脈沖壓縮器輸出微波波導的功率，由功率計檢測脈沖壓縮器的輸出微波波導功率隨時間的變化關系；

(6)利用下式，計算得到微波脈沖壓縮器系統的效率η：

η＝η_m·η_k·η_c。