本實(shí)用新型涉及一種雷達(dá)測(cè)井脈沖源。

背景技術(shù)：

瞬態(tài)脈沖源作為雷達(dá)測(cè)井的核心部件，直接影響著雷達(dá)的探測(cè)范圍和精度。雷達(dá)測(cè)井系統(tǒng)普遍采用超寬帶窄脈沖信號(hào)，其頻譜分布尤為重要。目前測(cè)井雷達(dá)的瞬態(tài)脈沖源主要是MARX電路產(chǎn)生單級(jí)瞬態(tài)脈沖，但不對(duì)其產(chǎn)生的脈沖做任何整形，而是直接對(duì)天線饋電，天線接收到的波形保真性以及拖尾很難控制。且深井下很難保證瞬態(tài)脈沖源的正常工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種雷達(dá)測(cè)井脈沖源，用以解決現(xiàn)有的脈沖源輸出脈沖保真性較差的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案包括一種雷達(dá)測(cè)井脈沖源，包括供電電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、MARX脈沖產(chǎn)生電路、LCR脈沖調(diào)整網(wǎng)絡(luò)和RL微分電路，所述供電電源模塊供電連接所述驅(qū)動(dòng)模塊和MARX脈沖產(chǎn)生電路，所述驅(qū)動(dòng)電路輸出連接所述MARX脈沖產(chǎn)生電路的輸入端，所述MARX脈沖產(chǎn)生電路、所述LCR脈沖調(diào)整網(wǎng)絡(luò)和所述RL微分電路依次連接，所述RL微分電路的輸出端為所述脈沖源的輸出端。

所述供電電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和MARX脈沖產(chǎn)生電路集成設(shè)置在一塊電路板上。

所述驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)一個(gè)變壓器輸出連接所述MARX脈沖產(chǎn)生電路的輸入端。

所述供電電源模塊包括用于產(chǎn)生一定直流電的直流電壓產(chǎn)生單元，第一DC/DC轉(zhuǎn)換單元以及第二DC/DC轉(zhuǎn)換單元，所述直流電壓產(chǎn)生單元連接所述第一DC/DC轉(zhuǎn)換單元和第二DC/DC轉(zhuǎn)換單元的一端，所述第一DC/DC轉(zhuǎn)換單元的另一端和第二DC/DC轉(zhuǎn)換單元的另一端為所述供電電源模塊的輸出端，所述第一DC/DC轉(zhuǎn)換單元的另一端供電連接所述驅(qū)動(dòng)模塊，用于輸出12V直流電；所述第二DC/DC轉(zhuǎn)換單元的另一端供電連接所述MARX脈沖產(chǎn)生電路，用于輸出300V直流電。

所述直流電壓產(chǎn)生單元與第一DC/DC轉(zhuǎn)換單元之間連接有第一濾波單元，所述直流電壓產(chǎn)生單元與第二DC/DC轉(zhuǎn)換單元之間連接有第二濾波單元。

所述直流電壓產(chǎn)生單元產(chǎn)生的直流電為48V直流電。

本實(shí)用新型提供的雷達(dá)測(cè)井脈沖源，供電電源模塊為驅(qū)動(dòng)模塊和MARX脈沖產(chǎn)生電路提供電能，MARX脈沖產(chǎn)生電路在驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)脈沖下產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖，利用LCR脈沖調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)對(duì)MARX脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的脈沖波形進(jìn)行調(diào)整，利用LCR中的電容的銳化作用、電感的平滑波形作用和適當(dāng)?shù)碾娙?、電阻、電感相匹配進(jìn)而對(duì)拖尾進(jìn)行壓制作用，從而達(dá)到對(duì)輸出的波形進(jìn)行調(diào)整的作用，并使其產(chǎn)生的前沿較慢、后沿較快的單級(jí)脈沖，最后經(jīng)過(guò)RL微分電路的處理后形成對(duì)稱性良好的一階微分高斯波形。所以，該脈沖源對(duì)MARX脈沖產(chǎn)生電路輸出的脈沖進(jìn)行相應(yīng)地處理和調(diào)整，最后才對(duì)天線饋電，因此天線接收到的波形的保真性得到了很大地提升，并且拖尾也能夠有效地控制，而且解決了天線接收到的目標(biāo)回波拖尾幅度較大和拖尾時(shí)間較長(zhǎng)及高溫停止工作的問(wèn)題。另外，該脈沖源中的組成部分較少，所以其體積小，占用空間小，放置方便，性能及其穩(wěn)定性高。

附圖說(shuō)明

圖1是雷達(dá)測(cè)井脈沖源整體結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖2是供電電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是MARX脈沖產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是LCR脈沖調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

本實(shí)用新型提供的雷達(dá)測(cè)井脈沖源能夠提供一種頻譜分布在VHF/UHF頻段且波形對(duì)稱的瞬態(tài)脈沖，瞬態(tài)脈沖的電壓峰-峰值944V，脈沖峰-峰間寬度1.6ns，重復(fù)頻率大于10kHz，峰值電壓及脈寬抖動(dòng)均小于1％，脈沖拖尾小于5％，脈沖自身抖動(dòng)小于20ps，電路抖動(dòng)小于100ps的皮秒級(jí)脈沖源。

如圖1所示，雷達(dá)測(cè)井脈沖源包括供電電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、MARX脈沖產(chǎn)生電路、LCR脈沖調(diào)整網(wǎng)絡(luò)和RL微分電路。

供電電源模塊供電連接驅(qū)動(dòng)模塊和MARX脈沖產(chǎn)生電路，驅(qū)動(dòng)電路輸出連接MARX脈沖產(chǎn)生電路的輸入端，MARX脈沖產(chǎn)生電路的輸出端連接LCR脈沖調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的輸入端，LCR脈沖調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接RL微分電路的輸入端，RL微分電路的輸出端為該脈沖源的輸出端。

以下對(duì)該脈沖源中的各個(gè)組成部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

供電電源模塊為驅(qū)動(dòng)模塊和MARX脈沖產(chǎn)生電路提供直流電，其是一個(gè)直流供電電源，該供電電源模塊是對(duì)一定的直流電進(jìn)行相應(yīng)地升壓或者降壓處理，以得到所需要的直流電。如圖2所示，該供電電源模塊包括一個(gè)直流電壓產(chǎn)生單元，本實(shí)施例以用于輸出48V直流電的48V電壓產(chǎn)生單元為例。該48V電壓產(chǎn)生單元可以是直接是一個(gè)48V直流電源，也可以是一個(gè)整流器，用于將市電轉(zhuǎn)化為48V直流電。該48V電壓產(chǎn)生單元分別輸出連接兩個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換單元的一端，這兩個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換單元的另一端為該供電電源模塊的輸出端。48V直流電經(jīng)過(guò)第一DC/DC轉(zhuǎn)換單元處理后輸出12V直流電，48V直流電經(jīng)過(guò)第二DC/DC轉(zhuǎn)換單元處理后輸出300V直流電；其中，第一DC/DC轉(zhuǎn)換單元的另一端供電連接驅(qū)動(dòng)模塊，用于為驅(qū)動(dòng)模塊提供12V直流電；第二DC/DC轉(zhuǎn)換單元的另一端供電連接MARX脈沖產(chǎn)生電路，用于為MARX脈沖產(chǎn)生電路提供300V直流電。

另外，為了對(duì)48V電壓產(chǎn)生單元產(chǎn)生的48V電進(jìn)行濾波，濾除尖峰電壓，該供電電源模塊中還設(shè)置有兩個(gè)濾波單元，其中，48V電壓產(chǎn)生單元與第一DC/DC轉(zhuǎn)換單元之間連接第一濾波單元，48V電壓產(chǎn)生單元與第二DC/DC轉(zhuǎn)換單元之間連接第二濾波單元。而且，在這兩個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端也可以對(duì)應(yīng)設(shè)置濾波單元，對(duì)產(chǎn)生的12V直流電和300V直流電進(jìn)行濾波處理。

上述給出了供電電源模塊的一個(gè)具體實(shí)施例，當(dāng)然，供電電源模塊并不局限于上述具體結(jié)構(gòu)，作為其他的實(shí)施例，該供電電源模塊還可以直接是兩個(gè)電源，一個(gè)輸出12V直流電，另一個(gè)輸出300V直流電；或者，該供電電源模塊中的直流電壓產(chǎn)生單元為輸出其他直流電壓值的直流電壓產(chǎn)生單元，然后通過(guò)相應(yīng)的DC/DC轉(zhuǎn)換單元來(lái)輸出所需的直流電。

圖3所示為驅(qū)動(dòng)模塊與供電電源模塊之間的連接圖，在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)模塊包括驅(qū)動(dòng)芯片PM8834，其為高速驅(qū)動(dòng)芯片，能夠使驅(qū)動(dòng)功率較低的TTL信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)功率較高的驅(qū)動(dòng)脈沖。并且，在該驅(qū)動(dòng)模塊中可以加入對(duì)觸發(fā)脈沖進(jìn)行前沿銳化處理的模塊以使前沿更加陡峭。

驅(qū)動(dòng)芯片將產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)脈沖輸出給MARX脈沖產(chǎn)生電路，進(jìn)一步地，驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端還可以通過(guò)一個(gè)變壓器輸出連接MARX脈沖產(chǎn)生電路的輸入端。MARX脈沖產(chǎn)生電路利用高壓雪崩晶體管，采用MARX電路，如圖4所示。供電電源模塊產(chǎn)生的300V直流電同時(shí)供給雪崩晶體管。驅(qū)動(dòng)芯片將產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)脈沖輸出給MARX脈沖產(chǎn)生電路，從而觸發(fā)雪崩管進(jìn)行雪崩擊穿，進(jìn)而使電路導(dǎo)通并逐級(jí)雪崩，輸出電壓也逐級(jí)變大。

另外，為了保證布置便利和方便探測(cè)探井，并且為了便于LCR脈沖調(diào)整網(wǎng)絡(luò)和RL微分電路單獨(dú)維修和更換，只將供電電源模塊、驅(qū)動(dòng)芯片和MARX脈沖產(chǎn)生電路集成設(shè)置在一塊電路板上，使三者構(gòu)成一個(gè)整體。

MARX脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的脈沖信號(hào)輸出給LCR脈沖調(diào)整網(wǎng)絡(luò)，利用LCR脈沖調(diào)整網(wǎng)絡(luò)對(duì)MARX脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的脈沖波形進(jìn)行調(diào)整，具體為：如圖5所示，利用LCR中的電容的銳化作用、電感的平滑波形作用以及適當(dāng)?shù)碾娙荨㈦娮?、電感相匹配進(jìn)而對(duì)拖尾進(jìn)行壓制作用，從而達(dá)到對(duì)MARX脈沖產(chǎn)生電路輸出的脈沖波形進(jìn)行調(diào)整的目的，在經(jīng)過(guò)LCR脈沖調(diào)整網(wǎng)絡(luò)處理調(diào)整后產(chǎn)生前沿較慢，大概1ns、后沿較快，大概900ps的單級(jí)脈沖。

LCR脈沖調(diào)整網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)輸出給RL微分電路，利用該微分電路，使時(shí)域脈沖反向和反射脈沖與直接輸出的脈沖進(jìn)行疊加形成一階高斯脈沖。

整個(gè)脈沖源的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：先由48伏的直流電源經(jīng)電壓直流轉(zhuǎn)換模塊以后變?yōu)?00伏供電給雪崩管，使每只管子的直流加壓為300伏，另一路將48伏電源轉(zhuǎn)換為12伏供給驅(qū)動(dòng)芯片PM8834，使其工作將輸入的驅(qū)動(dòng)功率較低的TTL信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)功率較高的驅(qū)動(dòng)脈沖，之后經(jīng)變壓器使該驅(qū)動(dòng)脈沖耦合到MARX電路中，從而觸發(fā)雪崩管進(jìn)行雪崩擊穿，進(jìn)而使電路導(dǎo)通并逐級(jí)雪崩，輸出電壓也逐級(jí)變大，再經(jīng)過(guò)LCR脈沖調(diào)整網(wǎng)絡(luò)對(duì)脈沖進(jìn)行銳化和平滑處理，最后經(jīng)過(guò)RL微分電路形成對(duì)稱性良好的一階微分高斯波形。

本實(shí)施例中，RL微分電路可以做到極窄的脈沖寬度(大約800ps)，以實(shí)現(xiàn)高分辨率(大約10cm)要求。該脈沖源相比于現(xiàn)有的使用同軸并聯(lián)短路支節(jié)雙極性脈沖產(chǎn)生電路形成的脈沖更窄，更能滿足后期對(duì)目標(biāo)物高分辨率的要求。并且，現(xiàn)有的使用同軸并聯(lián)短路支節(jié)電路所產(chǎn)生的脈沖達(dá)不到皮秒級(jí)別，即不能達(dá)到高分辨率的探測(cè)要求，而該RL微分電路的提出使探測(cè)井中的細(xì)小裂縫成為可能。而且，利用RL微分電路對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行處理能夠使探測(cè)更加精確，能夠區(qū)分相距0.1m的兩個(gè)小物體，進(jìn)而為整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高分辨率的探測(cè)提供了必要條件，這是同軸并聯(lián)短路值節(jié)雙極脈沖產(chǎn)生電路所達(dá)不到的。

且MARX脈沖產(chǎn)生電路中由于各級(jí)均加入了儲(chǔ)能電感，所以產(chǎn)生的脈沖幅度可以達(dá)到八百多伏，具有在滿足高分辨率要求的前提下，同時(shí)滿足遠(yuǎn)的探測(cè)距離要求。

另外，在脈沖源實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整內(nèi)部各個(gè)器件的參數(shù)，不但使其與電路形成匹配從而達(dá)到良好的正負(fù)對(duì)稱性；而且通過(guò)具體的參數(shù)配置能夠?qū)崿F(xiàn)ps級(jí)窄脈沖。

以上給出了具體的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型不局限于所描述的實(shí)施方式。本實(shí)用新型的基本思路在于上述基本方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本實(shí)用新型的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。