【摘 要】
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毫米波功率模块（Millimeter Wave Power Module,MMPM）其工作在毫米波波段,是一种用于射频信号放大的功率器件,主要由毫米波小型化行波管（Minimized Traveling Wave Tube,Mini-TWT）、固态放大器（Solid State Amplifier,SSA）及集成电源（Integrated Power Conditioner,IPC）组成,具有高功
【基金项目】
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“国家十三五‘核高基’重大专项”课题“W 波段毫米波功率模块一体化设计专题”,[2017ZX01004-101-009A]；
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毫米波功率模块（Millimeter Wave Power Module,MMPM）其工作在毫米波波段,是一种用于射频信号放大的功率器件,主要由毫米波小型化行波管（Minimized Traveling Wave Tube,Mini-TWT）、固态放大器（Solid State Amplifier,SSA）及集成电源（Integrated Power Conditioner,IPC）组成,具有高功率密度、频带宽等优点。MMPM朝着小型化、超薄化的应用方向发展,而集成电源作为整个模块中所占空间体积最大,所以集成电源的小型化、超薄化研制将会为下一代MMPM成功研制提供重要技术支撑。本文主要是由集成电源的技术指标要求来进行实验样机的研制,主要内容为:1、根据MMPM集成电源技术指标的要求,分析制定整体研制系统方案,通过模块化的设计思想进行研制,将集成电源研制分为五大模块,能够有效降低集成电源研制难度的问题。其中高压主电路为MMPM行波管提供所需高压;高压反馈控制电路、高压保护电路组成集成电源控制保护电路,为整个MMPM提供保护;辅助电源为各个模块电路中芯片等元器件提供供电电压。2、高压主电路设计。根据高压主电路的电路指标特性,通过使用LLC谐振变换器、高压磁件、高压整流电路的设计,解决了在较小体积和低高度的前提下高压主电路输出三路高压难的问题。选择LLC谐振变换器作为电路拓扑结构,并对LLC谐振变换器进行理论研究,分析LLC谐振变换器工作状态,最终计算得到LLC谐振网络参数;高压绝缘、谐振电感过热等问题是实现MMPM集成电源小型化要解决的主要难点,因此对高压变压器和谐振电感进行参数设计,使用灌封和喷涂绝缘漆的方法,解决了高压绝缘的问题,通过对磁芯进行打磨气隙,来有效降低谐振电感发热问题;针对整流电路对纹波和小型化的难点,设计了对称式的倍压整流电路。最后通过ORCAD软件对所设计的高压主电路参数进行仿真分析,结果达到设计技术指标要求。3、反馈控制及保护电路和辅助电源电路的设计。通过负高压高精度反馈控制电路来解决高压主电路负高压高精度反馈的难点,实现反馈采样具有灵敏的响应速度以及高精度。高压保护电路主要是实现过压、过流保护,从而实现对整个MMPM保护的作用;辅助电源电路利用集成电源芯片实现小型化辅助电路,并使用三防漆和灌封胶进行均匀涂抹灌封,解决了辅助电源高压绝缘的问题。4、将所研制的模块电路进行整体布局整合,根据技术指标中体积和高度的要求设计了PCB板,实现了符合体积和高度要求的MMPM集成电源样机的研制,并对集成电源样机连接电阻模拟负载进行指标输出测试。通过测试结果,所设计的MMPM集成电源能够达到技术指标要求。
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