獨(dú)立式高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)原理，見圖2-11-2。由圖2-11-2可見，這種高壓脈沖電路系統(tǒng)主要包括：直流高壓電源、充電電感（L）、充電二極管（CR）、閘流管、脈沖形成網(wǎng)絡(luò)（PFN）和充電變壓器等。此外，由于陽(yáng)極接地，脈沖負(fù)高壓是加在陰極上，而加熱陰極用的燈絲一般是低壓供電，而陰極與燈絲之間不能存在電位差，因此，在設(shè)計(jì)高壓脈沖電路系統(tǒng)時(shí)，必須同時(shí)考慮陰極燈絲的供電問題，所以圖中也包括了磁控管　（速調(diào)管）燈絲供電的基本電路原理。

圖2-11-2　獨(dú)立式高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)簡(jiǎn)化電路原理

圖中點(diǎn)畫線左邊部分安裝在獨(dú)立調(diào)制柜內(nèi)，其中虛線框內(nèi)是直流高壓電源，其余部分就是高壓脈沖調(diào)制電路的主要部分；點(diǎn)畫線右邊部分安裝在機(jī)架內(nèi)，主要包括脈沖變壓器（pulse transformer）和微波源（磁控管或速調(diào)管）兩大部分

這種高壓脈沖系統(tǒng)的基本工作原理是：三相交流電源經(jīng)過升壓、整流、濾波之后建立直流高壓電源。根據(jù)加速器的結(jié)構(gòu)形式及輸出能量等各種不同的技術(shù)要求，直流高壓電源一般設(shè)計(jì)為10～20kV，這時(shí)的電壓是直流靜態(tài)電壓。為了產(chǎn)生所需波形的大功率高壓脈沖，整個(gè)系統(tǒng)要經(jīng)過“充電”和“放電”兩個(gè)基本過程。首先是充電過程：開始工作時(shí)，直流高壓電源的正極（＋）經(jīng)過充電電感（L）和充電二極管（CR）向PFN充電，并經(jīng)過脈沖變壓器原邊線圈返回負(fù)極（-）形成回路。在充電過程中，PFN上的充電電壓峰值可達(dá)直流高壓電源的2倍（原因稍后證明）。充電結(jié)束后，PFN的電容內(nèi)就儲(chǔ)存了大量的電能；需要放電時(shí)，在閘流管的柵極上加一個(gè)脈沖信號(hào)讓其導(dǎo)通，這時(shí)，PFN的a端瞬間接地，結(jié)果是a（地）、b（-）兩端同時(shí)跨接在脈沖變壓器原邊線圈的兩端，PFN開始向脈沖變壓器放電。與此同時(shí)，在脈沖變壓器副邊線圈的同名端上，必然會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生脈沖負(fù)高壓，這就是我們所需要的脈沖高電壓。放電結(jié)束之后，閘流管閉合，等待下一個(gè)充電與放電循環(huán)，周而復(fù)始，直到停止運(yùn)行為止。因脈沖變壓器副邊線圈的同名端連接磁控管或速調(diào)管的陰極，另一端通過外殼連接陽(yáng)極（接地），于是，就在陽(yáng)極與陰極之間形成了高壓脈沖電場(chǎng)，從而產(chǎn)生并輸出所需要的微波能量。這就是獨(dú)立式高壓脈沖系統(tǒng)的基本工作原理，也是磁控管或速調(diào)管的基本高壓脈沖原理。

我們已經(jīng)知道，不論磁控管還是速調(diào)管，兩種微波源都需要脈沖負(fù)高壓才能產(chǎn)生大功率微波能量?？蔀槭裁碢FN產(chǎn)生的脈沖負(fù)高壓不是直接加在微波源的陰極上，而是通過脈沖變壓器向微波源施加脈沖負(fù)高壓呢？其原因主要是從如下幾個(gè)方面來考慮。

1．改變高壓電源脈沖的極性。因?yàn)橹绷麟娫赐ǔＪ顷帢O接地，而微波源要求陽(yáng)極接地，通過脈沖變壓器就很容易改變加在微波源上的高壓脈沖極性，易于實(shí)現(xiàn)陰極脈沖負(fù)高壓供電的基本技術(shù)要求。

2．可以進(jìn)一步提升脈沖電壓幅度。有了脈沖變壓器之后，就可以采用較低的脈沖調(diào)制電壓，有利于高壓器件的耐壓設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行。

3．易于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。由圖2-11-2可知，放電脈沖回路的“電源”是PFN，而最終的脈沖負(fù)載主要是磁控管或速調(diào)管。在正常情況下，磁控管的等效阻抗一般是400Ω（歐姆）左右，速調(diào)管的等效阻抗一般是1400Ω左右；而用在磁控管回路和速調(diào)管回路的PFN，典型的特征阻抗分別是25Ω和12．5Ω。為了滿足阻抗匹配條件，用于磁控管回路的脈沖變壓器繞組變比一般設(shè)計(jì)為1∶4（阻抗比是1∶16）；用于速調(diào)管回路的脈沖變壓器繞組變比一般設(shè)計(jì)為1∶11（阻抗比是1∶121）。這樣，就可以實(shí)現(xiàn)脈沖源與脈沖負(fù)載之間的阻抗匹配，這是保證微波源正常工作的基本條件之一。

4．可以隔離高壓脈沖調(diào)制器與微波元之間的直流電位，易于電路之間的獨(dú)立設(shè)計(jì)。

另外，圖中的燈絲電源是經(jīng)過脈沖變壓器副邊的兩路并行線圈連接到陰極燈絲上的，并在副邊并聯(lián)線圈兩端分別跨接了兩個(gè)電容器C1和C2。這樣，實(shí)際是將陰極燈絲電位的絕對(duì)值抬高到陰極的高壓脈沖負(fù)電位，而燈絲兩端仍然保持低壓供電，巧妙解決了燈絲低壓供電和燈絲與陰極同電位之間的矛盾。

根據(jù)工作特性可知，磁控管和速調(diào)管都是非線性器件，其特性阻抗與高壓脈沖參數(shù)、陰極溫度（燈絲電流）、陰極工作電流以及陰極與陽(yáng)極之間的磁場(chǎng)強(qiáng)度等各種因素有關(guān)，因此，為了滿足磁控管和速調(diào)管對(duì)脈沖負(fù)高壓的各項(xiàng)技術(shù)要求，就必須精確計(jì)算并嚴(yán)格控制相關(guān)電路的技術(shù)參數(shù)。為了進(jìn)一步搞明白這種高壓脈沖系統(tǒng)的基本工作原理，下面將分別討論這種高壓脈沖系統(tǒng)的充電儲(chǔ)能原理和放電脈沖原理，隨后再分別研究PFN等各部分關(guān)鍵器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理。