低频大功率发射机的制作方法

本技术涉及一种奇次谐波含量少、输出品质高的大功率低频发射机，属于通信。

背景技术：

1、随着国防科技的高速发展，在军民融合的背景下，发射机领域也得到了长足的发展。发射机的种类很多，其中低频长波发射机的波长约数公里，频率范围几十千赫兹到几百千赫兹之间，载波为正弦波，载波幅度1千伏到十几千伏，低频发射机具有信号传播稳定、绕射能力强、抗干扰能力强、穿透能力好等优点，传统低频发射机的原理框图如图1所示，由可控高压直流电源、激励信号、功放模块、调谐单元和天线组成，激励信号是发射机的控制信号，可控高压直流电源内设有高频开关电源，它将市电转换为高品质的直流高压，功放模块是将激励信号功率放大，调谐单元的作用是调整功放输出与天线（阻抗）匹配。

2、传统大功率发射机的工作原理是市电输入经功率转换为可控高压直流电源，为功放模块供电，激励信号（30khz～300khz的正弦波信号）通过功放模块内部的功率驱动电路控制功放单元，将激励信号进行功率放大，使其电压达到一定的幅值，然后接调谐单元，通过调整调谐单元的参数使功率信号与天线阻抗匹配，通过天线传输通讯信号。

3、可控高压直流电源和功放模块的转换效率是决定低频发射机工作效率的关键因素，现阶段可控高压直流电源是通过高频开关电源的方式实现，高频开关电源的拓扑形式有很多，硬开关包括正激拓扑、推挽拓扑、半桥（全桥）拓扑等，软开关拓扑包括移相全桥软开关拓扑、llc半桥(全桥)拓扑等，现在可控高压直流电源功率变换多采用软开关拓扑，随着材料科学的发展，可控高压直流电源的主要功率器件采用碳化硅mos、氮化镓mos等新型功率开关管，新型功率开关管具有低导通阻抗、开关速度快，驱动简单，体二极管反向恢复时间短等优点，使可控高压直流电源实现高频化、小型化、高转换效率。

4、低频发射机的可控高压直流电源的电压等级较高，达到几千伏，使可控高压直流电源的设计较为复杂，功率器件的选型困难，且高电压输出要求安全防护等级较高。另外功放模块的转换效率较低，在大功率发射机中，其功率损耗需发射机加大热处理能力，如强制风冷散热、液冷散热等，造成低频发射机的体积较大。

5、申请号为cn201320009579.9的实用新型专利公开了一种甚低频大功率发射机，包括若干个串联连接的单元逆变桥；串联的单元逆变桥输出通过调谐匹配网络连接至甚低频天线；所述单元逆变桥包括多个绝缘栅双极型晶体管igbt。该甚低频大功率发射机具有体积小、功率大、工作可靠等优点。但其功率放大模块采用igbt组成逆变h桥，属于传统的功率放大，其工作频率为甚低频，频率范围300hz～3000hz，igbt能适应此频段，同时该专利中若干个功率放大单元接收相同的激励信号，达到功率扩容的目的，但是功率放大单元的输出是方波，最优对称双极性占空比50%的输出，工程计算为48.3%，存在很大的奇次谐波含量，输出品质有待提升。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种低频大功率发射机，以减少奇次谐波含量，提高发射机的输出品质。

2、本实用新型所述问题是以下述技术方案解决的：

3、一种低频大功率发射机，包括n个可控高压直流电源、n个逆变模块、调谐单元tx和天线an，每个可控高压直流电源为与市电输入隔离的电源转换装置，n个可控高压直流电源的直流电压输出端分别与n个逆变模块的直流输入端连接；n个逆变模块的双极性对称方波输出端依次级联后与调谐单元tx的输入端连接，调谐单元tx的输出端与天线an连接；n个逆变模块的激励信号的相位依次相差π/n，n为大于1的自然数。

4、上述低频大功率发射机，每个逆变模块包括四个功率开关管和四个驱动电路，第一功率开关管q1和第三功率开关管q3的漏极接电源正极，第二功率开关管q2和第四功率开关管q4的漏极分别接第一功率开关管q1和第三功率开关管q3的源极，第二功率开关管q2和第四功率开关管q4的源极接电源负极，四个功率开关管的栅极分别与四个驱动电路的输出端连接，第一功率开关管q1与第三功率开关管q3的源极之间的电压信号为逆变模块的输出信号。

5、上述低频大功率发射机，每个逆变模块的四个驱动电路的激励信号由控制单元提供，所述控制单元的输入端口接激励信号，四个驱动电路的激励信号输入端分别与控制单元的不同输出端口连接。

6、上述低频大功率发射机，所述可控高压直流电源包括三相有源功率因数校正电路和开关电源，所述三相有源功率因数校正电路的输入端与三相市电连接，输出端与开关电源的输入端连接，所述开关电源的功率开关管和逆变模块的四个功率开关管均为碳化硅mos管。

7、上述低频大功率发射机，所述逆变模块的激励信号的占空比为50%。

8、本实用新型将激励信号的相位依次相差π/n的n个逆变模块所输出的双极性对称方波进行叠加，得到具有2n-1个电平的双极性对称阶梯波形，大大降低了传输信号的奇次谐波含量，从而有效提高了低频大功率发射机的输出品质。

9、本实用新型的功率开关管采用碳化硅mos管，可以提高可控高压直流电源和逆变模块的转换效率。

1.一种低频大功率发射机，其特征是， 包括n个可控高压直流电源、n个逆变模块、调谐单元（tx）和天线（an），每个可控高压直流电源为与市电输入隔离的电源转换装置，n个可控高压直流电源的直流电压输出端分别与n个逆变模块的直流输入端连接；n个逆变模块的双极性对称方波输出端依次级联后与调谐单元（tx）的输入端连接，调谐单元（tx）的输出端与天线（an）连接；n个逆变模块的激励信号的相位依次相差π/n，n为大于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的一种低频大功率发射机，其特征是，每个逆变模块包括四个功率开关管和四个驱动电路，第一功率开关管（q1）和第三功率开关管（q3）的漏极接电源正极，第二功率开关管（q2）和第四功率开关管（q4）的漏极分别接第一功率开关管（q1）和第三功率开关管（q3）的源极，第二功率开关管（q2）和第四功率开关管（q4）的源极接电源负极，四个功率开关管的栅极分别与四个驱动电路的输出端连接，第一功率开关管（q1）与第三功率开关管（q3）的源极之间的电压信号为逆变模块的输出信号。

3.根据权利要求2所述的一种低频大功率发射机，其特征是，每个逆变模块的四个驱动电路的激励信号由控制单元提供，所述控制单元的输入端口接激励信号，四个驱动电路的激励信号输入端分别与控制单元的不同输出端口连接。

4.根据权利要求3所述的一种低频大功率发射机，其特征是，所述可控高压直流电源包括三相有源功率因数校正电路和开关电源，所述三相有源功率因数校正电路的输入端与三相市电连接，输出端与开关电源的输入端连接，所述开关电源的功率开关管和逆变模块的四个功率开关管均为碳化硅mos管。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种低频大功率发射机，其特征是，所述逆变模块的激励信号的占空比为50%。