一种高功率微波打火快速保护电路的制作方法

本技术涉及高功率微波，特别涉及一种高功率微波打火快速保护电路。

背景技术：

1、高功率微波是强电磁脉冲的一种，其广泛应用于粒子加速器、医疗、科研及军事领域。在军事领域常用于雷达等设备，如专利申请号为202411762589.9的一种高重频相控阵高功率微波系统。高功率微波的产生或放大器件主要为电真空器件和相对论器件，其中常规器件主要是电真空器件，包括速调管、磁控管、行波管等。

2、电真空器件产生或放大高功率微波信号因其原理，均需要超高真空环境（10-7pa以上），而整个高功率微波传输馈线很难达到此条件，因此电真空器件均需要设置隔离输出密封窗，以保证管体内的超高真空，该输出窗多采用特殊陶瓷材料制造。当高功率微波在传输馈线中打火时会产生很高的功率反射回该输出窗，当此情况连续出现时，很容易将输出窗陶瓷体击穿，导致电真空器件损坏。为防止此种风险，需要避免此反射功率连续轰击陶瓷窗。

3、目前常用的保护方法主要有两种：

4、一是加入大功率隔离器：

5、此种方法是在电真空器件输出窗后加入一个大功率隔离器（也称环行器），将后级馈线中高功率微波打火反射的功率直接吸收。该大功率隔离器通常可将反射功率降低30db以上,从而很好的保护输出窗。此种方法优点是保护效果好，可以基本上杜绝反射功率击穿输出窗的情况。

6、其缺点也很明显，其一是其配套系统的高功率微波峰值功率较低，一般最高只能达到3~5mw（存在频段差异），原因是受其目前技术、材料限制。这样5mw以上的高功率微波系统便无法采用此保护方法；其二是大功率隔离器价格昂贵，从几万至几十万价格不等。

7、另外一种常用方法就是驻波比保护：

8、该种方法主要是在电真空器件输出窗后加入两个定向耦合器，分别实时监测输出正向功率和反射功率，两路信号接入驻波比监测仪，经过驻波比监测仪测量输入输出驻波比，当该比值超过设定的保护值时，发出报警信号至控制系统实现保护。

9、此方法优点是可以弥补方法1的不足，适用于高峰值功率系统，同时也适用于低峰值功率系统。

10、缺点是成本高，驻波比监测仪价格高昂，且随着频点升高价格越高，基本数万元起步，高频段甚至达到数十万元。同时其响应速度较慢，在高功率微波重复频率较高时保护效果不佳。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高功率微波打火快速保护，以实现对高功率微波打火进行可靠监控同时进行快速的保护，通过监控功率反射值判断是否执行保护，从而避免输出窗工作在高功率反射状态，做到对输出窗的保护。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

3、一种高功率微波打火快速保护电路，包括定向耦合器c1、检波器d1以及保护输出电路；所述定向耦合器c1设置在电真空器件输出窗和传输馈线之间，用以实时监测反射功率；所述定向耦合器c1的测量端口与检波器d1连接，所述检波器d1用以将实时监控到的微波反射功率转换为电压信号，所述检波器d1的输出端连接至保护输出电路，所述保护输出电路根据检波器d1输出的电压信号来判断是否输出保护信号至联锁控制系统，所述联锁控制系统根据保护信号来执行保护动作。

4、所述保护输出电路包括峰值采样电路、快速比较器n1；所述峰值采样电路的输入端连接至检波器d1的输出端，用于对检波器d1输出的电压信号进行实时采样，峰值采样电路的输出端连接至快速比较器n1的第一输入端，快速比较器n1的第二输入端连接基准源p1；所述快速比较器n1基于第一输入端、第二输入端的输入信号比较结果来输出对应的保护信号。

5、所述定向耦合器c1为匹配高功率微波系统馈线接口方式的微波耦合器。

6、所述检波器d1为匹配高功率微波系统频段的晶体检波器。 所述基准源p1用于产生基准电压，所述基准源p1产生的基准电压可以经过电位器进行幅度调节后输出可调的基准电压至快速比较器n1的第二输入端。

7、所述快速比较器n1的输出端连接至报警单元，用以通过保护信号来驱动报警单元发出报警提醒信号。

8、本实用新型的优点在于：实现了对高功率微波打火进行可靠监控同时进行快速的保护，通过监控功率反射值判断是否执行保护，从而避免输出窗工作在高功率反射状态，做到对输出窗的保护。采用此种电路对高功率微波打火进行保护，有以下几点显著优点：

9、保护电路简单，纯硬件电路，保护速度快、保护效果好；

10、所用器件均为常规器件，易于采购，成本低廉；

11、快速保护电路可以集成于小型印制板上，其输入输出接口形式丰富、灵活如sma\n\bnc等，可根据配套系统需求灵活转换。

1.一种高功率微波打火快速保护电路，其特征在于：包括定向耦合器c1、检波器d1以及保护输出电路；所述定向耦合器c1设置在电真空器件输出窗和传输馈线之间，用以实时监测反射功率；所述定向耦合器c1的测量端口与检波器d1连接，所述检波器d1用以将实时监控到的微波反射功率转换为电压信号，所述检波器d1的输出端连接至保护输出电路，所述保护输出电路根据检波器d1输出的电压信号来判断是否输出保护信号至联锁控制系统，所述联锁控制系统根据保护信号来执行保护动作。

2.如权利要求1所述的一种高功率微波打火快速保护电路，其特征在于：所述保护输出电路包括峰值采样电路、快速比较器n1；所述峰值采样电路的输入端连接至检波器d1的输出端，用于对检波器d1输出的电压信号进行实时采样，峰值采样电路的输出端连接至快速比较器n1的第一输入端，快速比较器n1的第二输入端连接基准源p1；所述快速比较器n1基于第一输入端、第二输入端的输入信号比较结果来输出对应的保护信号。

3.如权利要求1或2所述的一种高功率微波打火快速保护电路，其特征在于：所述定向耦合器c1为匹配高功率微波系统馈线接口方式的微波耦合器。

4.如权利要求1或2所述的一种高功率微波打火快速保护电路，其特征在于：所述检波器d1为匹配高功率微波系统频段的晶体检波器。

5.如权利要求2所述的一种高功率微波打火快速保护电路，其特征在于：所述基准源p1用于产生基准电压，所述基准源p1产生的基准电压经电位器进行幅度调节后输出基准电压至快速比较器n1的第二输入端。

6.如权利要求2所述的一种高功率微波打火快速保护电路，其特征在于：所述快速比较器n1的输出端连接至报警单元，用以通过保护信号来驱动报警单元发出报警提醒信号。