本文關(guān)鍵詞：大功率聲光Q開關(guān)驅(qū)動器設(shè)計

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【摘要】：聲光Q開關(guān)驅(qū)動器是一種工作在脈沖開關(guān)狀態(tài)的射頻功率信號源,用于驅(qū)動放置于激光器腔內(nèi)的聲光Q開關(guān),以實現(xiàn)對激光器諧振腔Q值的調(diào)節(jié),獲得高峰值、高重復(fù)頻率、窄脈寬的脈沖激光。聲光Q開關(guān)驅(qū)動器是高功率固體激光器系統(tǒng)的重要組成部分。在激光標(biāo)記、激光切割、激光雕刻等民用激光加工領(lǐng)域和激光雷達、激光測距、光電對抗等國防裝備上都有廣泛應(yīng)用。本論文從激光器的系統(tǒng)應(yīng)用角度分析了聲光Q開關(guān)驅(qū)動器的功率、效率、脈沖下降時間、電磁兼容性等技術(shù)指標(biāo)的重要意義,詳細討論了驅(qū)動器中功率放大電路的基本理論。驅(qū)動器的主要設(shè)計內(nèi)容包括頻率源、調(diào)制電路、放大電路、保護電路等功能電路設(shè)計以及驅(qū)動器的電磁兼容設(shè)計和熱設(shè)計。選擇有源晶振作為頻率源,簡化了振蕩電路設(shè)計。首次提出采用可變增益放大器作為Q開關(guān)驅(qū)動器的調(diào)制器件,該器件調(diào)制速度快、通斷比高、線性好,綜合性能指標(biāo)優(yōu)于柵極調(diào)制、漏極調(diào)制、射頻開關(guān)調(diào)制等傳統(tǒng)調(diào)制電路。采用LDMOS器件作為功率放大器件,基于ADS軟件仿真設(shè)計了功率放大電路的偏置和匹配電路,提高了設(shè)計效率,分析了LDMOS器件的溫度特性,設(shè)計了柵極偏置電壓的溫度補償電路。通過分析引起驅(qū)動器失效的可能因素,提出了以過壓保護、過流保護、溫度保護、駐波比保護為核心的閉環(huán)保護結(jié)構(gòu),設(shè)計了基于高邊電流檢測技術(shù)的電流保護電路和采用定向耦合器與檢波器為核心的駐波保護電路。從接地、PCB設(shè)計、濾波、屏蔽等幾方面介紹了驅(qū)動器電磁兼容設(shè)計準(zhǔn)則和設(shè)計方法。針對驅(qū)動器的主要發(fā)熱器件LDMOS器件進行了熱分析,根據(jù)其在全溫范圍的最大耗散功率確定了散熱面積和散熱方式。完成電路設(shè)計后,制作了聲光Q開關(guān)驅(qū)動器樣品,并對驅(qū)動器進行了性能指標(biāo)測試,功率105W、效率65%、脈沖下降時間92ns、諧波抑制-35dB、通斷比68dB、全溫工作范圍功率波動小于1dB。測試結(jié)果均達到本文的設(shè)計目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：功率放大器 ADS 調(diào)制 電磁兼容
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN248;TN722
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 聲光調(diào)Q技術(shù)簡介12-13
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第二章 聲光Q開關(guān)驅(qū)動器的理論基礎(chǔ)16-37
• 2.1 聲光Q開關(guān)驅(qū)動器的工作原理16-18
• 2.2 聲光Q開關(guān)驅(qū)動器的術(shù)語18-19
• 2.3 射頻功率放大器的基本理論19-33
• 2.3.1 射頻功率放大器分類19-21
• 2.3.1.1 甲類放大器19-20
• 2.3.1.2 乙類放大器20-21
• 2.3.1.3 甲乙類放大器21
• 2.3.1.4 丙類放大器21
• 2.3.2 增益和穩(wěn)定性21-23
• 2.3.3 阻抗匹配理論23-32
• 2.3.3.1 smith圓圖24-28
• 2.3.3.2 集總參數(shù)匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計28-32
• 2.3.4 偏置電路設(shè)計32
• 2.3.5 多級放大器設(shè)計32-33
• 2.4 射頻功率放大器的仿真原理33-36
• 2.4.1 ADS簡介33-34
• 2.4.2 ADS常用的仿真器及功能34
• 2.4.3 負載牽引設(shè)計方法34-35
• 2.4.4 射頻功率放大器的仿真流程35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 聲光Q開關(guān)驅(qū)動器設(shè)計37-70
• 3.1 設(shè)計目標(biāo)37
• 3.2 驅(qū)動器的設(shè)計流程37
• 3.3 驅(qū)動器的系統(tǒng)框圖37-38
• 3.4 頻率源設(shè)計38-39
• 3.5 調(diào)制電路設(shè)計39-44
• 3.5.1 調(diào)制電路分類39-41
• 3.5.1.1 可變增益放大器調(diào)制39-40
• 3.5.1.2 射頻開關(guān)調(diào)制40
• 3.5.1.3 柵極調(diào)制40-41
• 3.5.1.4 漏極調(diào)制41
• 3.5.2 驅(qū)動器調(diào)制電路方案對比41-42
• 3.5.3 調(diào)制器件選型42-43
• 3.5.4 調(diào)制電路參數(shù)設(shè)計43-44
• 3.5.5 調(diào)制電路結(jié)果與分析44
• 3.6 放大電路設(shè)計44-62
• 3.6.1 增益放大電路設(shè)計45-47
• 3.6.1.1 器件選型45-46
• 3.6.1.2 增益放大電路參數(shù)設(shè)計46
• 3.6.1.3 增益放大電路結(jié)果與分析46-47
• 3.6.2 驅(qū)動放大電路設(shè)計47-54
• 3.6.2.1 器件選型47-48
• 3.6.2.2 驅(qū)動放大電路仿真設(shè)計48-54
• 3.6.2.2.1 MW6S004NT1直流仿真設(shè)計48-50
• 3.6.2.2.2 MW6S004NT1穩(wěn)定性分析50
• 3.6.2.2.3 負載牽引法設(shè)計匹配電路50-54
• 3.6.3 功率放大電路設(shè)計54-62
• 3.6.3.1 器件選型54-55
• 3.6.3.2 功率放大電路仿真設(shè)計55-62
• 3.6.3.2.1 MRFE6VP6300H直流仿真設(shè)計55-56
• 3.6.3.2.2 MRFE6VP6300H穩(wěn)定性分析56
• 3.6.3.2.3 負載牽引法設(shè)計匹配電路56-60
• 3.6.3.2.4 功率放大電路溫度補償設(shè)計60-62
• 3.7 保護電路設(shè)計62-64
• 3.7.1 過壓保護62
• 3.7.2 過流保護62-63
• 3.7.3 溫度保護63
• 3.7.4 駐波保護63-64
• 3.8 驅(qū)動器的電磁兼容性設(shè)計64-68
• 3.8.1 元器件選取64-65
• 3.8.2 PCB設(shè)計65-66
• 3.8.3 濾波設(shè)計66
• 3.8.4 接地設(shè)計66-67
• 3.8.4.1 射頻電路接地66
• 3.8.4.2 功能電路接地66-67
• 3.8.4.3 接地設(shè)計要求67
• 3.8.5 屏蔽設(shè)計67-68
• 3.9 熱設(shè)計68-69
• 3.10 本章小結(jié)69-70
• 第四章 大功率聲光Q開關(guān)驅(qū)動器的測試結(jié)果與分析70-76
• 4.1 主要性能指標(biāo)測試方法70-73
• 4.1.1 脈沖上升、下降時間測試70-71
• 4.1.2 輸出功率和效率測試71
• 4.1.3 首脈沖抑制時間測試71-72
• 4.1.4 諧波抑制測試72
• 4.1.5 通斷比測試72
• 4.1.6 電磁兼容測試72-73
• 4.2 性能指標(biāo)測試結(jié)果與分析73-76
• 第五章 總結(jié)與展望76-77
• 5.1 本文的主要貢獻76
• 5.2 下一步工作的展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻78-81
• 攻碩期間取得的研究成果81-82

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