基于MESFET的超宽带雷达采样接收机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于MESFET的超宽带雷达采样接收机。该接收机包括：取样脉冲信号产生电路，用于对单端触发脉冲信号进行驱动整形产生一皮秒级负极性取样脉冲信号；取样积分保持电路，用于利用皮秒级负极性取样脉冲信号对待取样的信号进行降频取样，以展宽并重构待取样的脉冲雷达回波信号；差分放大电路，用于对重构的脉冲雷达回波信号进行滤波和差分放大，获得时间域上被展宽放大的低频脉冲雷达回波信号，方便低速ADC芯片对其进行采样。本实用新型专利技术提供的基于MESFET的超宽带雷达采样接收机利用MESFET优良的高频特性，及很高的隔离度，显著提高采样带宽，重构完整的脉冲雷达回波信号。波信号。波信号。

UWB radar sampling receiver based on MESFET

【技术实现步骤摘要】
基于MESFET的超宽带雷达采样接收机


[0001]本技术涉及雷达接收机
，特别是涉及一种基于MESFET的超宽带雷达采样接收机。

技术介绍

[0002]超宽带雷达作为一种新体制的雷达，其瞬时绝对带宽不小于500MHz或工作相对带宽不小于中心频率的20％，它常采用亚纳秒或皮秒级窄脉冲信号作为传输载体获取信息，具有带宽高、功耗低、成本低、发射信号功率谱密度低、距离分辨率高、穿透能力强等优点，在探地雷达、穿墙雷达、雷达定位、安检、灾害搜救等诸多领域具有广泛的应用。
[0003]在超宽带雷达系统中，接收机常用的实时数字采样技术往往受限于高速或超高速ADC(模数转换)芯片的性能，所以实时数字采样技术一般应用于低频探测系统中。对于超宽带脉冲雷达，发射机发射的冲激脉冲信号宽度极窄，常规数字接收机很难满足其实时采样需求，因此，目前应用最广泛的是模拟采样接收技术，即利用模拟取样门电路将周期重复的高频冲激脉冲信号降频为低频基带信号，将窄脉冲信号进行展宽，然后通过低速ADC芯片进行数据采样，以降低系统对ADC芯片的性能要求，从而降低成本。现有常用的取样门一般由肖特基二极管作为高速开关组成，通过肖特基二极管的快速开关实现对雷达回波信号的高带宽取样，常用的取样门有平衡对管取样门(二管)、二极管全桥式取样门(四管)以及二极管半桥式取样门(二管)。
[0004]肖特基二极管的特性决定了采用此技术的取样门开关操作频率不易过高，而导致其采样带宽不高，并且肖特基二极管的反向漏电流较大，隔离度较低，导致取样门在关闭状态还会有部分信号耦合进来，引入杂波，另外其功耗也相对比较高。

技术实现思路

[0005]本技术要解决的技术问题是提供一种基于MESFET的超宽带雷达采样接收机，利用MESFET优良的高频特性，及很高的隔离度，使得接收具有工作频率高、噪音低、隔离度高、功耗低、可靠性高，显著提高采样带宽，重构完整的脉冲雷达回波信号。
[0006]为解决上述技术问题，本技术提供了一种基于MESFET的超宽带雷达采样接收机，所述接收机包括：取样脉冲信号产生电路，用于对单端触发脉冲信号进行驱动整形产生一皮秒级负极性取样脉冲信号；取样积分保持电路，用于利用皮秒级负极性取样脉冲信号对待取样的信号进行降频取样，以展宽并重构待取样的脉冲雷达回波信号；差分放大电路，用于对重构的脉冲雷达回波信号进行滤波和差分放大，获得时间域上被展宽放大的低频脉冲雷达回波信号，方便低速ADC芯片对其进行采样。
[0007]在一些实施方式中，取样脉冲信号产生电路包括：触发信号驱动电路和脉冲信号整形电路。
[0008]在一些实施方式中，触发信号驱动电路，其中，第一耦合电容C1的第一端连接至单端触发信号输入端，第二端连接至第一射频三极管Q1的基极和第一电阻R1的第一端，第一
电阻R1的第二端连接至电源地GND，第一射频三极管Q1的发射极连接至电源地GND，其集电极通过第二电阻R2连接至电源正极+VCC和第二电容C2的第一端以及第三电阻R3的第一端，第二电容C2的第二端以及第三电阻R3的第二端连接至第二射频三极管Q2的基极，第二射频三极管Q2的发射极连接至电源正极+VCC，其集电极通过第四电阻连接至电源地GND，并连接至第三电容C3的第一端和第一电感L1的第二端，第一电感L1的第一端连接至电源地GND，第三电容C3的第二端连接至第一功率放大三极管Q3的基极，第一功率放大三极管Q3的发射极通过第六电阻R6连接至电源地GND，其集电极通过第五电阻R5连接至电源正极+VCC2，并连接至第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端输出驱动后的脉冲信号给脉冲信号整形电路。
[0009]在一些实施方式中，脉冲信号整形电路，其中，第二电感L2的第一端连接至触发信号驱动电路中的第四电容C4的第二端以接收驱动后的触发信号，第二电感L2的第二端连接至第一阶跃恢复二极管D1第一端，第一阶跃恢复二极管D1第二端连接至电源地GND，其第一端连接至第五电容C5的第一端，第五电容C5的第二端连接至第二阶跃恢复二极管D2的第一端和第七电阻R7的第二端，第七电阻R7的第一端连接至第一滑动变阻器RP1的第三端，第一滑动变阻器RP1的第二端与其第一端一起连接至电源正极+VCC，第二阶跃恢复二极管D2的第二端连接至第六电容C6的第一端，第六电容C6的第二端输出整形后的取样脉冲信号给下一级的取样积分保持电路。
[0010]在一些实施方式中，取样积分保持电路，其中，第九电阻R9的第二端连接电源地GND，其第一端连接至取样脉冲产生电路的输出端第六电容C6的第二端，以接收经过驱动和整形后的取样脉冲信号，并连接至第一金属半导体场效应晶体管Q4的栅极和第二金属半导体场效应晶体管Q5的栅极以及第二可调电阻RP2的第三端，第二可调电阻RP2的第一端与第二端共同连接至电源正极+VCC，并通过第七电容C7连接至电源地GND，第一金属半导体场效应晶体管Q4的漏极连接至第八电容C8的第二端，第八电容C8的第一端连接至待取样信号的负极性脉冲信号输出端，并通过第十电阻R10连接至电源地GND，第二金属半导体场效应晶体管Q5的源极连接至第九电容C9的第二端，第九电容C9的第一端连接至待取样信号的正极性脉冲信号输出端，并通过第十一电阻R11连接至电源地GND，第一金属半导体场效应晶体管Q4的源极连接至第一积分电容C10的第一端，并通过第十二电阻R12连接至电源地GND，第二金属半导体场效应晶体管Q5的漏极连接至第一积分电容C10的第二端，并通过第十三电阻R13连接至电源地GND，第一积分电容C10的两端输出为取样积分后的脉冲雷达回波信号的负极性信号和正极性信号。
[0011]在一些实施方式中，差分放大电路，其中，经过取样积分后的负极性脉冲雷达回波信号和正极性脉冲雷达回波信号分别通过第十四电阻R14和第十五电阻R15连接至第一低噪音差分放大器U1的负相输入端和同相输入端，并分别通过第十一电容C11和第十二电容C12连接至电源地GND，第一低噪音差分放大器U1的第一管脚和第八管脚之间跨接第十六电阻R16，其第七管脚连接至电源正极+VCC，并通过第十三电容C13连接至电源地GND，其第四管脚连接至电源负极
‑
VCC，并通过第十四电容C14连接至电源地。
[0012]采用这样的设计后，本技术至少具有以下优点：
[0013]采用射频三级管、功率放大三极管和阶跃恢复二极管(SRD)构成取样脉冲信号产生电路，利用MESFET、取样积分电容构成平衡取样积分保持电路，采用低噪音差分放大器构
成差分放大电路，对取样重构的雷达回波信号进行差分放大，获得时间域上被展宽放大的低频雷达回波信号，方便低速ADC芯片对其进行采样，降低系统对ADC芯片的性能要求；该接收机具有工作频率高、噪音低、隔离度高、功耗低、可靠性高等优点，能显著提高采样带宽(采样带宽可调)，可重构完整的雷达回波信号，在超宽带雷达领域具有良好的应用前景。
附图说明
[0014]上述仅是本技术技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MESFET的超宽带雷达采样接收机，其特征在于，包括：取样脉冲信号产生电路，用于对单端触发脉冲信号进行驱动整形产生一皮秒级负极性取样脉冲信号；取样积分保持电路，用于利用皮秒级负极性取样脉冲信号对待取样的信号进行降频取样，以展宽并重构待取样的脉冲雷达回波信号；差分放大电路，用于对重构的脉冲雷达回波信号进行滤波和差分放大，获得时间域上被展宽放大的低频脉冲雷达回波信号，方便低速ADC芯片对其进行采样。2.根据权利要求1所述的基于MESFET的超宽带雷达采样接收机，其特征在于，取样脉冲信号产生电路包括：触发信号驱动电路和脉冲信号整形电路。3.根据权利要求2所述的基于MESFET的超宽带雷达采样接收机，其特征在于，触发信号驱动电路，其中，第一耦合电容C1的第一端连接至单端触发信号输入端，第二端连接至第一射频三极管Q1的基极和第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接至电源地GND，第一射频三极管Q1的发射极连接至电源地GND，其集电极通过第二电阻R2连接至电源正极+VCC和第二电容C2的第一端以及第三电阻R3的第一端，第二电容C2的第二端以及第三电阻R3的第二端连接至第二射频三极管Q2的基极，第二射频三极管Q2的发射极连接至电源正极+VCC，其集电极通过第四电阻连接至电源地GND，并连接至第三电容C3的第一端和第一电感L1的第二端，第一电感L1的第一端连接至电源地GND，第三电容C3的第二端连接至第一功率放大三极管Q3的基极，第一功率放大三极管Q3的发射极通过第六电阻R6连接至电源地GND，其集电极通过第五电阻R5连接至电源正极+VCC2，并连接至第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端输出驱动后的脉冲信号给脉冲信号整形电路。4.根据权利要求2所述的基于MESFET的超宽带雷达采样接收机，其特征在于，脉冲信号整形电路，其中，第二电感L2的第一端连接至触发信号驱动电路中的第四电容C4的第二端以接收驱动后的触发信号，第二电感L2的第二端连接至第一阶跃恢复二极管D1第一端，第一阶跃恢复二极管D1第二端连接至电源地GND，其第一端连接至第五电容C5的第一端，第五电容C5的第二端连接至第二阶跃恢复二极管D2的第一端和第七电阻R7的第二端，第七电阻R7的第一端连接至第一滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志伍，阮小敏，谭小明，马岩，徐峣，张永谦，
申请(专利权)人：中国地质科学院，
类型：新型
国别省市：