脈沖信號(hào)發(fā)生器以及包含其的雷達(dá)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種脈沖信號(hào)發(fā)生器，包括：驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路，用于生成平衡觸發(fā)脈沖信號(hào)；脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路，用于將平衡觸發(fā)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為非平衡脈沖信號(hào)；過(guò)沖抑制電路，用于抑制非平衡脈沖信號(hào)的過(guò)沖以輸出過(guò)沖抑制后的非平衡脈沖信號(hào)；以及平衡脈沖產(chǎn)生電路，用于將所述過(guò)沖抑制后的非平衡脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為平衡脈沖信號(hào)。還提供一種包括上述脈沖信號(hào)發(fā)生器的雷達(dá)。本發(fā)明的發(fā)生器產(chǎn)生的平衡脈沖波形對(duì)稱(chēng)、拖尾和過(guò)沖小、幅度大，適用于適合于中層深度超寬帶雷達(dá)的探測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)，滿足不同深度的探測(cè)需求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
脈沖信號(hào)發(fā)生器以及包含其的雷達(dá)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種脈沖信號(hào)發(fā)生器，以及一種包含該脈沖信號(hào)發(fā)生器的雷達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]超寬帶技術(shù)是一種通過(guò)亞納秒級(jí)或皮秒級(jí)窄脈沖信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的無(wú)線技術(shù)，廣泛應(yīng)用于日常生活中，如穿墻雷達(dá)、探地雷達(dá)、生命探測(cè)雷達(dá)、雷達(dá)成像等。脈沖發(fā)生器是超寬帶系統(tǒng)的重要組成部分，在一定程度上，脈沖發(fā)射機(jī)的輸出脈沖帶寬決定了超寬帶系統(tǒng)的工作帶寬，故脈沖信號(hào)的選取與設(shè)計(jì)對(duì)于超寬帶雷達(dá)系統(tǒng)至關(guān)重要。
[0003]當(dāng)前，利用半導(dǎo)體器件產(chǎn)生脈沖信號(hào)的方法大概分為兩類(lèi):一種是用CMOS邏輯門(mén)電路的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象以及組合邏輯功能產(chǎn)生窄脈沖;另一種是基于高速開(kāi)關(guān)器件的充放電效應(yīng)形成窄脈沖信號(hào)，常用的高速開(kāi)關(guān)器件有雪崩三極管、階躍恢復(fù)二極管等，這些器件產(chǎn)生的脈沖特性也因其工作原理差異而各有所不同，適用于不同的需求。
[0004]現(xiàn)有的大功率超寬帶雷達(dá)所需高斯信號(hào)大多依靠雪崩三極管產(chǎn)生，通過(guò)串聯(lián)雪崩三極管單元來(lái)獲得更大的幅度，但是單個(gè)晶體管產(chǎn)生的幅度較小，且雪崩三極管本身的特性導(dǎo)致產(chǎn)生的脈沖在一定延時(shí)后會(huì)有一個(gè)過(guò)沖產(chǎn)生，會(huì)影響雷達(dá)對(duì)較深地下目標(biāo)探測(cè)的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006]鑒于以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種脈沖信號(hào)發(fā)生器以及包含該脈沖信號(hào)發(fā)生器的雷達(dá)。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種脈沖信號(hào)發(fā)生器，包括:驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路，用于生成平衡觸發(fā)脈沖信號(hào);脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路，用于將平衡觸發(fā)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為非平衡脈沖信號(hào);過(guò)沖抑制電路，用于抑制非平衡脈沖信號(hào)的過(guò)沖以輸出過(guò)沖抑制后的非平衡脈沖信號(hào)；以及平衡脈沖產(chǎn)生電路，用于將所述過(guò)沖抑制后的非平衡脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為平衡脈沖信號(hào)。
[0009]優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖產(chǎn)生電路包括單端觸發(fā)脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路和觸發(fā)脈沖整形電路，其中，所述單端脈沖觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào);所述觸發(fā)脈沖整形電路，其前端電性連接至單端脈沖觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路，用于對(duì)觸發(fā)信號(hào)整形生成所述平衡觸發(fā)脈沖信號(hào)。
[0010]優(yōu)選的，所述觸發(fā)脈沖整形電路包括第一電阻R1、第一電容Cl和第一變壓器Tl，所述第一電阻Rl的第一端連接至觸發(fā)信號(hào)輸出端，第二端通過(guò)第一電容Cl連接至第一變壓器Tl初級(jí)線圈同名端，變壓器初級(jí)線圈非同名端接地;第一電容Cl用于對(duì)輸入的觸發(fā)信號(hào)整形，變壓器Tl用于將輸入的觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換為雙端的平衡觸發(fā)脈沖信號(hào)。
[0011]優(yōu)選的，所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路包括雪崩三極管脈沖產(chǎn)生電路，該雪崩三極管脈沖產(chǎn)生電路包括第一雪崩三極管Q3和第二雪崩三極管Q4，第一雪崩三極管的基極連接平衡觸發(fā)脈沖信號(hào)，在第一雪崩三極管的發(fā)射極連接至第二雪崩三極管的基極，在第二雪崩三極管的集電極連接至脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端，輸出非平衡脈沖信號(hào)。
[0012]優(yōu)選的，雪崩三極管脈沖產(chǎn)生電路還包括第一充放電電容C4，所述第一雪崩三極管發(fā)射極經(jīng)第一充放電電容C4連接至第二雪崩三極管集電極。
[0013]優(yōu)選的，雪崩三極管脈沖產(chǎn)生電路還包括第二充放電電容C6，所述第二雪崩三極管集電極經(jīng)第二充放電電容C6連接至脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端。
[0014]優(yōu)選的，所述過(guò)沖抑制電路包括由并聯(lián)端接電阻和肖特基二極管構(gòu)成的過(guò)沖抑制模塊，過(guò)沖抑制模塊的輸入端輸入非平衡脈沖信號(hào)，輸出端輸出過(guò)沖抑制后的非平衡脈沖信號(hào)。
[0015]優(yōu)選的，所述平衡脈沖產(chǎn)生電路包括變壓器電路，所述變壓器電路包括第二變壓器T2，第二變壓器T2初級(jí)線圈的同名端輸入過(guò)沖抑制后的非平衡脈沖信號(hào)，初級(jí)線圈的非同名端接地;第二變壓器T2次級(jí)線圈的同名端連接至平衡脈沖信號(hào)的第一脈沖輸出端，第二變壓器T2次級(jí)線圈的非同名端連接至衡脈沖信號(hào)的第二脈沖輸出端。
[0016]優(yōu)選的，所述脈沖信號(hào)發(fā)生器為超寬帶100M雷達(dá)脈沖源。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種雷達(dá)，包括以上任意一種脈沖信號(hào)發(fā)生器。
[0018](三)有益效果
[0019]由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明脈沖信號(hào)發(fā)生器具有以下有益效果:
[0020](I)本發(fā)明利用兩級(jí)級(jí)聯(lián)的雪崩三極管構(gòu)建脈沖信號(hào)發(fā)生電路，與普通的雪崩三極管電路相比，該脈沖信號(hào)發(fā)生電路在產(chǎn)生同樣的高重頻信號(hào)基礎(chǔ)下，脈沖幅度更大、重頻更高、可靠性更高；
[0021](2)本發(fā)明的過(guò)沖抑制電路由端接電阻和肖特基二極管組成，用于減弱由雪崩三極管固有特性產(chǎn)生的過(guò)沖，此過(guò)沖幅度較小，但對(duì)較深距離的探測(cè)會(huì)產(chǎn)生誤判的效果，因此需要使用的過(guò)沖抑制電路將其減弱，克服了現(xiàn)有以三極管雪崩級(jí)聯(lián)為原理制作的脈沖源幅度低、重頻低以及具有過(guò)沖的問(wèn)題；
[0022](3)本發(fā)明設(shè)置平衡脈沖產(chǎn)生電路，現(xiàn)有超寬帶雷達(dá)天線大多為平衡天線，而從過(guò)沖抑制電路中產(chǎn)生的窄脈沖是不平衡形式的，如果直接接入平衡天線的話，在接入電纜上會(huì)有高頻電流在其屏蔽層流過(guò)，會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的輻射分量，甚至影響天線的極化方向，因此需要利用平衡脈沖產(chǎn)生電路，將不平衡信號(hào)轉(zhuǎn)化成平衡信號(hào)，從而扼制掉電纜屏蔽層外皮的高頻電流，保證信號(hào)傳輸效果；
[0023](4)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電路穩(wěn)定性好，產(chǎn)生的平衡脈沖波形對(duì)稱(chēng)、拖尾和過(guò)沖小、幅度大，適用于適合于中層深度超寬帶雷達(dá)的探測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)，滿足不同深度的探測(cè)需求。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的脈沖信號(hào)發(fā)生器的電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的脈沖信號(hào)發(fā)生器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在附圖或說(shuō)明書(shū)描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號(hào)。附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通人員所熟知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無(wú)需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受范圍的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相似的值。
[0027]本發(fā)明的基本原理在于提供了一種脈沖信號(hào)發(fā)生器，利用兩級(jí)串聯(lián)雪崩三極管作為一個(gè)信號(hào)發(fā)生器電路構(gòu)建納秒級(jí)脈沖信號(hào)發(fā)生器，過(guò)沖抑制電路采用并聯(lián)端接結(jié)構(gòu)，利用端接電阻對(duì)負(fù)載端阻抗的匹配來(lái)彌補(bǔ)雪崩三極管阻抗失配的影響，從而減小過(guò)沖的幅度，并利用平衡脈沖產(chǎn)生電路中變壓器的作用，能夠產(chǎn)生符合要求的電壓幅度和脈沖寬度。
[0028]在本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例中，提供了一種脈沖信號(hào)發(fā)生器。圖1為本發(fā)明實(shí)施例脈沖信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例脈沖信號(hào)發(fā)生器的電路圖。
[0029]請(qǐng)參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施例脈沖信號(hào)發(fā)生器包括:
[0030]驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路，其包括單端脈沖觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路和觸發(fā)脈沖整形電路;單端脈沖觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路:用于產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào);觸發(fā)脈沖整形電路，其前端電性連接至觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路，用于對(duì)觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行整形處理;脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路，其前端電性連接至觸發(fā)脈沖整形電路，用于利用整形后的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生納秒級(jí)的不平衡的高斯信號(hào)(也即平衡觸發(fā)脈沖信號(hào))；過(guò)沖抑制電路，其前端電性連接至脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路，用于對(duì)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)整形，抑制信號(hào)的過(guò)沖幅度;平衡脈沖產(chǎn)生電路，其前端電性連接至過(guò)沖抑制電路，用于將產(chǎn)生的不平衡脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為平衡脈沖信號(hào)。
[0031 ]以下分別對(duì)本實(shí)施例脈沖信號(hào)發(fā)生器的各個(gè)組成部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0032](I)驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路
[0033](a)單端脈沖觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路
[0034]本實(shí)施例中，單端脈沖觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生器可以為一任意波形發(fā)生器，其產(chǎn)生幅度為
2.5V，脈沖寬度為200ns，信號(hào)重復(fù)頻率為200kHz的方波信號(hào)。
[0035]本發(fā)明并不以此為局限，觸發(fā)信號(hào)的幅度可以介于2.5V?5V之間，脈沖寬度可以介于50ns?500ns之間，信號(hào)重復(fù)頻率可以介于20kHz?320kHz之間。
[0036](b)觸發(fā)脈沖整形電路
[0037]請(qǐng)參照?qǐng)D2，觸發(fā)脈沖整形電路包括:第一電阻R1、第一電容Cl和第一變壓器Tl，其中第一電阻Rl作為限流電阻，其第一端連接至觸發(fā)信號(hào)輸出端，第二端通過(guò)第一電容Cl(作為整形電容)連接至第一變壓器Tl初級(jí)線圈同名端，變壓器初級(jí)線圈非同名端接地。
[0038]該觸發(fā)脈沖整形電路中，第一電容Cl對(duì)輸入的觸發(fā)方波信號(hào)整形，利用電容對(duì)方波信號(hào)的微分作用，銳化觸發(fā)信號(hào)，并利用第一變壓器Tl將輸入的單端觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換為雙端觸發(fā)信號(hào)，完成對(duì)觸發(fā)脈沖信號(hào)的整形。
[0039]此外，本發(fā)明中也可以不包含該觸發(fā)脈沖整形電路，而直接由外界輸入一滿足上述條件的雙端脈沖觸發(fā)信號(hào)，同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0040](2)脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路
[0041]請(qǐng)參照?qǐng)D2，該脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路(C)包括:
[0042]電壓供應(yīng)電路:包括第二電阻R2。其中第二電阻R2作為限流電阻，其第一端連接至高壓供電HV(取值在200V?400V之間)，第二端連接至下文所述的充放電電壓控制電路。
[0043]充放電電壓控制電路:包括第一射頻三極管Ql和第二射頻三極管Q2，偏置分壓網(wǎng)絡(luò)電阻R3、R4和電阻R5、R6，耦合電容C2。其中第一射頻三極管Ql集電極連接至第二電阻R2的第二端和第三電阻R3的第一端，基極通過(guò)第四電阻R4接地并連接至第三電阻R3的第二端，發(fā)射極連接至第七電阻R7的第一端，第二射頻三極管Q2集電極連接至第五電阻R5的第一端和第一射頻三極管Ql集電極，基極通過(guò)第六電阻R6接地并連接至第五電阻R5的第二端，發(fā)射極連接至第九電阻R9的第一端。第二電容C2的第一端連接至第三電阻R3的第一端，第二端接地。
[0044]雪崩三極管脈沖產(chǎn)生電路:包括第一雪崩三極管Q3和第二雪崩三極管Q4，耦合電容C3和C5。第一雪崩三極管Q3，其集電極通過(guò)第八電阻R8和第七電阻R7連接至第一射頻三極管Ql的發(fā)射機(jī)，基極連接至第一變壓器Tl次級(jí)線圈同名端，發(fā)射極通過(guò)第十一電阻Rll接地并連接至第一充放電電容C4的第一端。第一充放電電容C4的第二端連接至第十二電阻R12的第一端，其第二端通過(guò)第十三電阻R13接地并連接至第十四電阻R14的第一端，第十四電阻R14的第二端連接第二雪崩三極管Q4的基極。第二雪崩三極管Q4的集電極通過(guò)第十電阻RlO和第九電阻R9連接至第二射頻三極管Q2的發(fā)射極并連接至第二充放電電容C6，第二充放電電容C6的第二端連接至過(guò)沖抑制電路，發(fā)射極接地。耦合電容C3的第一端連接至第七電阻R7的第二端，第二端接地，耦合電容C5的第一端連接至第九電阻R9的第二端，第二端接地。
[0045]該脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路中，第一雪崩三極管在雙端觸發(fā)脈沖信號(hào)作用下快速導(dǎo)通，集電極電壓下降，導(dǎo)致其連接的第一射頻三極管導(dǎo)通，在高壓供電電壓的作用下，第一雪崩三極管產(chǎn)生雪崩擊穿的效應(yīng)，通過(guò)第一充放電電容C4的充放電過(guò)程，在雪崩三極管的發(fā)射極產(chǎn)生正極性的大幅度驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，然后通過(guò)分壓網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入第二雪崩三極管的基極，重復(fù)第一次的過(guò)程，使第二雪崩三極管進(jìn)入雪崩擊穿的過(guò)程，并通過(guò)第二充放電電容C6的作用，在集電極產(chǎn)生更大幅度的負(fù)極性脈沖信號(hào)。該負(fù)極性脈沖信號(hào)的脈沖寬度由第二充放電電容C6的值決定，幅度由高壓供電電壓HV、偏置分壓網(wǎng)絡(luò)電阻R3、R4和電阻R5、R6的值共同決定。
[0046](3)過(guò)沖抑制電路
[0047]請(qǐng)參照?qǐng)D2，該過(guò)沖抑制電路(d)包括:
[0048]端接電阻電路，包括第一端接電阻R15、第二端接電阻R16、第三端接電阻R17、第一肖特基二極管Dl和第二肖特基二極管D2。其中，第一端接電阻R15的第一端連接至第二充放電電容C6的第二端，第二端接地。第一肖特基二極管DI的第一端連接至第二端接電阻Rl 6的第一端，第二端連接至第一端接電阻R15的第一端。第二肖特基二極管D2的第一端連接至第三端接電阻R17的第一端，第二端連接至第二端接電阻R16的第一端。第三端接電阻R17的第一端連接至第二變壓器T2初級(jí)線圈的同名端，第二端接地。
[0049]該過(guò)沖抑制電路中，由于雪崩擊穿效應(yīng)是一個(gè)從雪崩狀態(tài)中的負(fù)阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檠┍澜Y(jié)束時(shí)的高阻狀態(tài)的過(guò)程，而窄脈沖信號(hào)正是在雪崩狀態(tài)結(jié)束的瞬間產(chǎn)生的，因此不可避免的會(huì)因?yàn)檠┍廊龢O管阻抗變換而導(dǎo)致產(chǎn)生微小的反射，當(dāng)這個(gè)反射加載到主脈沖上時(shí)會(huì)在主脈沖一定時(shí)間單位后表現(xiàn)為一個(gè)微小的過(guò)沖，而在超寬帶雷達(dá)探測(cè)地下的應(yīng)用中，直達(dá)波中過(guò)沖所對(duì)應(yīng)的時(shí)窗上會(huì)重疊著到對(duì)應(yīng)深度后的反射波，而深層的反射波幅度跟直達(dá)波的過(guò)沖幅度是一個(gè)數(shù)量級(jí)的，此時(shí)會(huì)對(duì)雷達(dá)目標(biāo)的探測(cè)產(chǎn)生干擾，這并不是只有本電路才有的問(wèn)題，而是所有利用三極管雪崩擊穿效應(yīng)產(chǎn)生脈沖的電路都會(huì)有的效應(yīng)，因此過(guò)沖抑制電路的目的是抑制由雪崩狀態(tài)結(jié)束阻抗失配所產(chǎn)生的反射，使抑制后的主脈沖上沒(méi)有雪崩結(jié)束時(shí)的反射。
[0050](4)平衡脈沖產(chǎn)生電路
[0051]請(qǐng)參照?qǐng)D2，該平衡脈沖產(chǎn)生電路(e)包括:
[0052]變壓器電路，包括第二變壓器T2。其中，第二變壓器T2初級(jí)線圈的同名端連接至第三端接電阻R17的第一端，非同名端接地，次級(jí)線圈的同名端通過(guò)第十八電阻R18連接至第一脈沖輸出端，非同名端通過(guò)第十九電阻R19連接至第二脈沖輸出端。
[0053]該平衡脈沖產(chǎn)生電路中，過(guò)沖抑制后的負(fù)極性脈沖經(jīng)過(guò)傳輸線變壓器之后變成正極性脈沖和負(fù)極性脈沖分別從兩個(gè)負(fù)載端輸出，由非平衡脈沖變?yōu)槠胶饷}沖，可直接連接至平衡天線。
[0054]所述的高重頻、低過(guò)沖脈沖發(fā)生器的工作方法，其改變高壓供電電壓、充放電電容C3、C5和電阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10的方法，可以調(diào)節(jié)輸出脈沖的幅度、脈沖寬度和重復(fù)頻率，實(shí)現(xiàn)脈沖可調(diào)性。
[0055]本實(shí)施例高重頻、低過(guò)沖脈沖發(fā)生器的工作過(guò)程如下:
[0056]步驟一、當(dāng)觸發(fā)信號(hào)處于低電平狀態(tài)時(shí)，第一射頻三極管Ql、第二射頻三極管Q2處于導(dǎo)通狀態(tài)，第一雪崩三極管Q3、第二雪崩三極管Q4均處于閉合狀態(tài)，通過(guò)基極偏置分壓網(wǎng)絡(luò)可以決定第一雪崩三極管Q3、第二雪崩三極管Q4的集電極電壓大小，電源電壓通過(guò)第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9和第十電阻RlO對(duì)第一充放電電容C4和第二充放電電容C6充電。
[0057]步驟二、當(dāng)觸發(fā)的信號(hào)處于高電平狀態(tài)時(shí)，通過(guò)第一整形電容Cl的作用，使脈沖銳化，經(jīng)過(guò)變壓器電路的作用，變成雙端觸發(fā)信號(hào)，為雪崩三極管的脈沖產(chǎn)生電路提供觸發(fā)脈沖。
[0058]步驟三、第一雪崩三極管Q3在觸發(fā)信號(hào)的作用下產(chǎn)生雪崩擊穿效應(yīng)，形成雪崩電流，在第一充放電電容(?的充放電過(guò)程中，Q3的發(fā)射極產(chǎn)生正極性脈沖信號(hào)作為下一級(jí)雪崩三極管電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。Q3產(chǎn)生的正極性脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)偏置電阻分壓網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到第二雪崩三極管基極，使其進(jìn)入雪崩擊穿狀態(tài)，雪崩電流與第一級(jí)的雪崩電流匯聚，在第二充放電電容C6的充放電過(guò)程中，Q4的集電極產(chǎn)生了幅度更大的負(fù)極性納秒高斯脈沖信號(hào)。
[0059]步驟四、Q4產(chǎn)生的負(fù)極性脈沖信號(hào)進(jìn)入過(guò)沖抑制電路中，將雪崩狀態(tài)結(jié)束時(shí)阻抗失配產(chǎn)生的反射去掉，使得產(chǎn)生的主脈沖可以滿足更深層的探測(cè)需求。最后通過(guò)平衡脈沖產(chǎn)生電路，產(chǎn)生適應(yīng)于平衡天線的平衡輸出脈沖。
[0060]步驟五、調(diào)節(jié)電阻R3、R4、R5、R6的取值大小，其中R3、R4取值10k?600k、R5、R6取值10k?600k，可以調(diào)節(jié)雪崩三極管集電極電壓的大小，同時(shí)不會(huì)消耗太大的電源功率，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出幅度的大小。調(diào)節(jié)電阻1?7、1?8、1?9、1?10，第一充放電電容04、第二充放電電容06的取值大小，可以調(diào)節(jié)輸出的平衡脈沖的幅度、寬度、重復(fù)頻率的大小，電容越大，幅度越大，脈寬越小，電容與電阻值的乘積越大，重復(fù)頻率越小。調(diào)節(jié)電容Cl的大小，可以調(diào)節(jié)進(jìn)入雪崩三極管的觸發(fā)脈沖的寬度，取值在150pF?300pF之間。耦合電容C2、C3、C5的取值范圍在I OnF?I OOnF之間。過(guò)沖抑制電路電阻的取值與所涉及電路的傳輸線特征阻抗有關(guān)。
[0061]實(shí)際測(cè)試證明，本實(shí)施例產(chǎn)生的高重頻、低過(guò)沖平衡脈沖信號(hào)，脈沖寬度在3ns?20ns之間，為納秒量級(jí)，峰值電壓幅度為土 70V?土 200V，正負(fù)脈沖對(duì)稱(chēng)性好，主脈沖后拖尾小，無(wú)過(guò)沖，振鈴水平低，滿足超寬帶雷達(dá)系統(tǒng)的中層探測(cè)需求。
[0062]至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)本發(fā)明高重頻、低過(guò)沖平衡脈沖發(fā)射機(jī)有了清楚地認(rèn)識(shí)。
[0063]此外，上述對(duì)各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單地更替或替換，例如:
[0064](I)本實(shí)施例中，觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路也可以由FPGA芯片產(chǎn)生，便于系統(tǒng)集成。
[0065](2)觸發(fā)脈沖整形電路可以添加D觸發(fā)器，利于使觸發(fā)信號(hào)的幅度和寬度得到更好的控制，得到邊沿更快的觸發(fā)信號(hào)。
[0066](3)射頻三極管Q1、Q2所對(duì)應(yīng)的偏置電阻分壓網(wǎng)絡(luò)可以由可調(diào)節(jié)的電位器替換，可以更方便的調(diào)節(jié)輸出脈沖的幅度。
[0067]綜上所述，本發(fā)明利用射頻三極管控制雪崩三極管集電極電壓的方式，可以嘗試使用更高的高壓供電電壓，提供給雪崩三極管更大的雪崩電流而避免雪崩三極管徹底熱擊穿損壞，產(chǎn)生更大幅度的脈沖。并通過(guò)構(gòu)建過(guò)沖抑制電路，將解決雪崩三極管固有存在的在脈沖后有過(guò)沖存在的現(xiàn)象，使得利用雪崩三極管制作的發(fā)射機(jī)可以滿足更大深度的探測(cè)需求。利用變壓器將負(fù)極性納秒級(jí)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為平衡納秒級(jí)脈沖信號(hào)，可與發(fā)射天線直接相連，減少發(fā)射機(jī)與天線間的反射效應(yīng)。另外，本發(fā)明利用雪崩三極管兩級(jí)串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)充放電電容和電阻的大小，可以調(diào)節(jié)輸出脈沖的幅度、脈寬、重復(fù)頻率，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)級(jí)聯(lián)難以實(shí)現(xiàn)的高重復(fù)頻率，提高雷達(dá)處理數(shù)據(jù)時(shí)的刷新率，適合于中層超寬帶雷達(dá)的不同頻帶的探測(cè)應(yīng)用。
[0068]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種脈沖信號(hào)發(fā)生器，其特征在于包括: 驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路，用于生成平衡觸發(fā)脈沖信號(hào)； 脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路，用于將平衡觸發(fā)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為非平衡脈沖信號(hào)； 過(guò)沖抑制電路，用于抑制非平衡脈沖信號(hào)的過(guò)沖以輸出過(guò)沖抑制后的非平衡脈沖信號(hào)；以及 平衡脈沖產(chǎn)生電路，用于將所述過(guò)沖抑制后的非平衡脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為平衡脈沖信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖產(chǎn)生電路包括單端觸發(fā)脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路和觸發(fā)脈沖整形電路，其中， 所述單端脈沖觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)； 所述觸發(fā)脈沖整形電路，其前端電性連接至單端脈沖觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路，用于對(duì)觸發(fā)信號(hào)整形生成所述平衡觸發(fā)脈沖信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述觸發(fā)脈沖整形電路包括第一電阻R1、第一電容Cl和第一變壓器Tl，所述第一電阻Rl的第一端連接至觸發(fā)信號(hào)輸出端，第二端通過(guò)第一電容Cl連接至第一變壓器Tl初級(jí)線圈同名端，第一變壓器Tl初級(jí)線圈非同名端接地;第一電容Cl用于對(duì)輸入的觸發(fā)信號(hào)整形，變壓器Tl用于將輸入的觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換為雙端的平衡觸發(fā)脈沖信號(hào)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路包括雪崩三極管脈沖產(chǎn)生電路，該雪崩三極管脈沖產(chǎn)生電路包括第一雪崩三極管Q3和第二雪崩三極管Q4，第一雪崩三極管的基極連接平衡觸發(fā)脈沖信號(hào)，在第一雪崩三極管的發(fā)射極連接至第二雪崩三極管的基極，在第二雪崩三極管的集電極連接至脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端，輸出非平衡脈沖信號(hào)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖信號(hào)發(fā)射器，其特征在于，雪崩三極管脈沖產(chǎn)生電路還包括第一充放電電容C4，所述第一雪崩三極管發(fā)射極經(jīng)第一充放電電容C4連接至第二雪崩三極管集電極。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖信號(hào)發(fā)射器，其特征在于，雪崩三極管脈沖產(chǎn)生電路還包括第二充放電電容C6，所述第二雪崩三極管的集電極經(jīng)第二充放電電容C6連接至脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述過(guò)沖抑制電路包括由并聯(lián)端接電阻和肖特基二極管構(gòu)成的過(guò)沖抑制模塊，過(guò)沖抑制模塊的輸入端輸入非平衡脈沖信號(hào)，輸出端輸出過(guò)沖抑制后的非平衡脈沖信號(hào)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述平衡脈沖產(chǎn)生電路包括變壓器電路，所述變壓器電路包括第二變壓器T2，第二變壓器T2初級(jí)線圈的同名端輸入過(guò)沖抑制后的非平衡脈沖信號(hào)，初級(jí)線圈的非同名端接地;第二變壓器T2次級(jí)線圈的同名端連接至平衡脈沖信號(hào)的第一脈沖輸出端，第二變壓器T2次級(jí)線圈的非同名端連接至衡脈沖信號(hào)的第二脈沖輸出端。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述脈沖信號(hào)發(fā)生器為超寬帶10M雷達(dá)脈沖源。10.—種雷達(dá)，包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的脈沖信號(hào)發(fā)生器。
【文檔編號(hào)】H03K5/01GK106026985SQ201610480171
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】葉盛波, 劉晉偉, 張群英, 董澤華, 方廣有
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所