超宽带雷达脉冲发射机及方法技术

本发明专利技术公开了一种超宽带雷达脉冲发射机及方法，涉及脉冲信号产生技术，该脉冲发射机由微波三极管，阶跃恢复二极管(SRD)及肖特基二极管组成，利用微波三极管的开关特性，通过电容的充放电过程形成边沿较快信号，使阶跃恢复二极管由导通变为截止，从而产生超宽带高斯窄脉冲。改变供电电压以及充放电电容的大小，可调节高斯脉冲的宽度与幅度。本发明专利技术的脉冲发射机包括皮秒级脉冲电路、纳秒级脉冲电路、单周期脉冲电路或双极性对脉冲电路，产生的脉冲信号波形质量好，能满足不同脉冲雷达发射机系统的应用需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及脉冲信号产生
，是一种，为脉 冲型超宽带雷达提供不同应用要求的高斯脉冲信号。
技术介绍
超宽带技术是一种通过亚纳秒极窄脉冲信号进行数据通信的无线技术，由于其具 有高速率，低功耗和低成本等优点，使其在精确定位，探地雷达，无损检测，无线通信以及人 质营救，城市反恐等诸多领域有着重要的应用前景。在超宽带通信的各项关键技术中，窄脉冲信号产生技术一直是射频电路研究领域 中倍受关注的技术问题。产生脉冲的方式有多种有利用雪崩管的雪崩效应产生窄脉冲， 有利用射频三极管结合微分电路产生窄脉冲，有利用阶跃恢复二极管的阶跃特性产生高斯 窄脉冲。脉冲宽度的可调性则主要通过PIN管来改变微带线的长度，实现起来较复杂，且对 PCB基片的加工要求高，使成本提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，为各种雷达系统产生所 需的不同脉冲信号，以克服现有的脉冲产生电路结构较复杂，不易于调节的缺陷。本专利技术 的发射机结构简单，成本低廉，非常适合小型化超宽带雷达的应用，产生的脉冲信号波形良 好，拖尾很小，可满足不同的脉冲雷达发射机系统的需要。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是一种超宽带雷达脉冲发射机，包括触发时钟、可调脉冲信号发生器和脉冲整形单 元；其触发时钟输出端与可调脉冲信号发生器输入端电连接，可调脉冲信号发生器输出端 与脉冲整形单元输入端电连接，脉冲整形单元输出端与发射天线固接；其中，可调脉冲信号发生器包括微波三极管开关电路、阶跃恢复二极管脉冲形成电路， 触发时钟输出端接微波三极管开关电路输入端，微波三极管开关电路输出端接阶跃恢复二 极管脉冲形成电路输入端，阶跃恢复二极管脉冲形成电路输出端接脉冲整形单元输入端；脉冲整形单元为肖特基二极管整形电路，整形电路输出端接发射天线。所述的超宽带雷达脉冲发射机，其所述可调脉冲信号发生器，产生皮秒级脉冲信 号、纳秒级脉冲信号、单周期脉冲信号或双极性对脉冲信号。所述的超宽带雷达脉冲发射机，其所述皮秒级脉冲信号，其产生电路包括微波三极管开关电路微波三极管Ql的集电极串接于微波三极管Q2的基极，之间 通过耦合电容Cl连接；两三极管Q1、Q2的基极与发射极之间各并联有一肖特基二极管D1、 D2，三极管Ql的发射极接电源正极，三极管Ql的基极接时钟触发信号的输入，集电极经电 阻Rl接电源负极；三极管Q2的发射极接电源负极，集电极经电阻R2接电源负极；三极管Q2的集电极接充放电电路，充放电电路另一端分别串接肖特基二极管D3 的负极、阶跃恢复二极管D4的正极；肖特基二极管D3的正极接脉冲发射天线的输入，阶跃恢复二极管D4的正极接地；充放电电路为阻容电路，电容C2两端并联两电阻R2、R3，两电阻R2、R3的结点接 电源正极，且电容C2两端分别电连接于三极管Q2的集电极，及肖特基二极管D3的负极、阶 跃恢复二极管D4的正极。所述的超宽带雷达脉冲发射机，其所述纳秒级脉冲信号，其产生电路包括微波三 极管开关电路、充放电电路；充放电电路为阻容电路，电容C2两端并联两电阻R2、R3，两电阻R2、R3的结点接 电源正极，且电容C2两端分别电连接于三极管Q2的集电极，及接脉冲发射天线的输入。所述的超宽带雷达脉冲发射机，其所述单周期脉冲信号，是皮秒级脉冲信号，其产 生电路是在皮秒级脉冲信号产生电路中，于肖特基二极管D3的正极端分别接微带短路线 Tl、电阻RL，微带短路线Tl和电阻RL的另一端分别接地。所述的超宽带雷达脉冲发射机，其所述双极性对脉冲信号，是皮秒级脉冲信号，其 产生电路包括微波三极管开关电路变压器的初级两端分别接时钟触发信号的输入，及接地，变压器的次级两端分别 接两微波三极管Q1、Q2的基极，电感的中间抽头接地，三极管Q1、Q2的基极间接有肖特基二 极管Dl ；两微波三极管Ql、Q2的发射极相连，集电极分别接一充放电电路中电容C2、C3的 一端，两电容C2、C3的另一端经阶跃恢复二极管D4相连，且分别与肖特基二极管D2、D3的 负极和正极电连接，两肖特基二极管D2、D3的输出信号接脉冲发射天线的输入。所述的超宽带雷达脉冲发射机，其所述皮秒级脉冲信号，脉冲宽度由阶跃恢复二 极管的上升时间决定，产生200ps-800ps的皮秒级高斯脉冲，电压幅度为1. 2V-10V，脉冲质 量好，适合分辨率高于6cm的超宽带系统的应用。所述的超宽带雷达脉冲发射机，其所述纳秒级脉冲信号产生电路，产生的脉冲信 号脉冲宽度为Ins-lOns，电压幅度为7V-20V。一种所述的超宽带雷达脉冲发射机的工作方法，其包括步骤步骤一、电路的触发脉冲为方波信号，控制着微波三极管电路的开启和关闭；步骤二、微波三极管具有快速开关作用，并对基级输入信号整形为边沿更快、相位 相反的信号；步骤三、微波三极管结合充放电电容，在电容的一端形成纳秒级的脉冲信号；步骤四、该纳秒级信号在阶跃恢复二极管从导通状态变为截止状态时，产生皮秒 级窄脉冲信号；步骤五、肖特基二极管对脉冲底部整形，输出高斯脉冲。所述的超宽带雷达脉冲发射机的工作方法，其改变供电电压及充放电电路中电容 C2、或电容C2、C3的大小，以调节高斯脉冲的脉冲宽度与电压幅度，实现脉冲信号的可调。本专利技术的积极效果和优点本专利技术基于微波三极管、充放电电容、肖特基二极管和 阶跃恢复二极管产生各种形式的高斯脉冲信号，从而达到满足不同雷达系统发射机应用需 求的目的；另外，脉冲电路结构紧凑、小巧，便于雷达系统的小型化设计。附图说明图1为本专利技术的超宽带雷达脉冲发射机结构原理框图；图2为本专利技术的皮秒级脉冲发射机电路原理图；图3为本专利技术的纳秒级脉冲发射机电路原理图；图4为本专利技术的单周期脉冲发射机电路原理图；图5为本专利技术的双极性对称脉冲发射机电路原理图。具体实施例方式本专利技术的超宽带雷达脉冲发射机，其脉冲产生方法包括以下步骤步骤一、电路的触发脉冲为方波信号，控制着微波三极管电路的开启和关闭。步骤二、微波三极管具有快速开关作用，并可以对基级输入信号整形为边沿更快、 相位相反的信号。步骤三、微波三极管结合充放电电容，在电容的一端形成纳秒级的脉冲信号。步骤四、该纳秒级信号在阶跃恢复二极管从导通状态变为截止状态时，产生皮秒 级窄脉冲信号。步骤五、肖特基二极管对脉冲底部整形，输出高斯脉冲。为了实现满足雷达系统不同需要的冲发射机，本专利技术包括皮秒脉冲产生方法、纳 秒级脉冲产生方法、单周期脉冲产生方法和双极性对称脉冲产生方法a)皮秒级脉冲电路包括微波三极管、阶跃恢复二极管、充放电电容和肖特基二极 管。利用微波三极管的“开关”特性以及电容的充放电过程，以及阶跃恢复二极管的阶跃特 性产生极窄的脉冲。脉冲宽度主要有阶跃管的上升时间决定。可产生200ps-800ps的皮秒 级高斯脉冲，幅度1. 2V-10V，脉冲质量好，适合分辨率要求较高的超宽带系统应用中。b)纳秒级脉冲电路包括微波三极管和充放电电容，利用微波三极管的“开关”特 性，产生脉宽为Ins-lOns的高斯脉冲，幅度7V以上的脉冲信号，这种脉冲的穿透性较强，辐 射距离较远。c)单周期脉冲电路包括微波三极管、充放电电容阶跃恢复二极管。在所述皮秒级 脉冲电路的基础上，利用短路传输线的反射原理，产生单周期脉冲。无直流成分的单周期脉 冲信号因其频带宽、与天线等其它单元匹配更容易，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种超宽带雷达脉冲发射机，包括触发时钟、可调脉冲信号发生器和脉冲整形单元；其特征在于：触发时钟输出端与可调脉冲信号发生器输入端电连接，可调脉冲信号发生器输出端与脉冲整形单元输入端连接，脉冲整形单元输出端与发射天线固接；其中，可调脉冲信号发生器包括微波三极管开关电路、阶跃恢复二极管脉冲形成电路，触发时钟输出端接微波三极管开关电路输入端，微波三极管开关电路输出端接阶跃恢复二极管脉冲形成电路输入端，阶跃恢复二极管脉冲形成电路输出端接脉冲整形单元输入端；脉冲整形单元为肖特基二极管整形电路，整形电路输出端接发射天线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽华，陈洁，吴秉横，黄琼，孟升卫，方广有，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：11