本發(fā)明屬于船舶導(dǎo)航雷達(dá)領(lǐng)域，具體涉及一種船舶導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射機(jī)調(diào)制器。
背景技術(shù)：
：船舶導(dǎo)航雷達(dá)作為船舶航行、進(jìn)出港、船舶定位及窄航道夜間行駛等不可缺少的導(dǎo)航工具，在船用電子中占據(jù)著重要的位置，伴隨著造船業(yè)的發(fā)展，船用電子設(shè)備，尤其是船舶導(dǎo)航雷達(dá)得到廣泛的關(guān)注與研究。目前，國(guó)內(nèi)航海雷達(dá)存在雷達(dá)發(fā)設(shè)計(jì)機(jī)技術(shù)欠缺，雷達(dá)距離分辨率低、近距離探測(cè)能力弱、中頻漂移嚴(yán)重等一系列問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，本文開(kāi)展了船舶導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)，探索船舶導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射機(jī)技術(shù)，并改善雷達(dá)性能，降低生產(chǎn)成本，設(shè)計(jì)出一款導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射機(jī)調(diào)制器模塊。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種船舶導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射機(jī)調(diào)制器，能夠克服國(guó)內(nèi)航海雷達(dá)存在雷達(dá)發(fā)射計(jì)機(jī)近距離探測(cè)能力弱、開(kāi)關(guān)脈沖干擾系列問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種船舶導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射機(jī)調(diào)制器，該調(diào)制器包括驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路、驅(qū)動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路、高壓觸發(fā)推挽電路、高壓開(kāi)關(guān)電源及整流電路、高壓調(diào)制變壓器、測(cè)試功率回路、整流電路、音頻變壓器、交流電源變壓器、磁控管、FPGA模塊控制電路、高壓尾跡控制電路，所述測(cè)試功率回路包含精密電阻和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，反饋電流經(jīng)過(guò)精密電阻形成反饋電壓，反饋電壓經(jīng)過(guò)AD模數(shù)裝換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述測(cè)試功率回路向FPGA模塊控制電路提供回路信號(hào)，F(xiàn)PGA模塊控制電路同時(shí)調(diào)節(jié)高壓電源的輸出電壓，所述高壓尾跡控制電路連接在FPGA模塊控制電路和高壓調(diào)制變壓器之間，所述高壓尾跡控制電路接入FPGA模塊控制電路的控制邏輯，控制繼電器輸出12V電平或0V電平，通過(guò)高壓脈沖抑制回路來(lái)切除高壓調(diào)制變壓器關(guān)斷瞬間的脈沖尾跡實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的最小探測(cè)距離，所述調(diào)制器采用數(shù)字脈寬控制方式把電源效率最大化，通過(guò)FPGA模塊控制電路控制高壓高功率開(kāi)關(guān)和高頻變壓器升壓系統(tǒng)啟動(dòng)磁控管的輻射模式并控制輻射脈寬，功率和脈沖頻率指標(biāo)，所述磁控管需要-8kV的負(fù)向脈沖，脈沖電流8A，占空比小于1：1000，脈寬小于1.2us才能啟動(dòng)正規(guī)的輻射脈沖，所述調(diào)制器為了提供-8kV高壓脈沖采用二級(jí)升壓系統(tǒng)。所述二級(jí)升壓系統(tǒng)為：第一級(jí)升壓系統(tǒng)從交流220VAC的輸入電壓采用50Hz交流電源變壓器來(lái)減壓并輸出三種交流電壓：55VAC、10VAC或8VAC，所述交流電壓依次通過(guò)整流電路高壓開(kāi)關(guān)電源及整流電路、音頻變壓器后，脈寬控制信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路在第一級(jí)升壓產(chǎn)生450VDC的直流電壓，所述450VDC的直流電壓被FPGA模塊控制電路和驅(qū)動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路調(diào)節(jié)，所述FPGA模塊控制電路輸入功率反饋2-5v直流電壓，輸出脈寬控制信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路接入5v觸發(fā)信號(hào)，通過(guò)三極管放大電路增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流，輸出8v觸發(fā)信號(hào)，第二升壓級(jí)為高功率高壓觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路：所述高壓觸發(fā)推挽電路接入450VDC的直流電壓，所述驅(qū)動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路輸出的8v觸發(fā)信號(hào)通過(guò)控制MOSFET功率器件的導(dǎo)通，產(chǎn)生高頻450v交流信號(hào)輸入高壓調(diào)制變壓器，所述高壓調(diào)制變壓器接入高頻450V交流電源，輸出-8kV的負(fù)向脈沖，所述高壓調(diào)制變壓器的輸出端接磁控管的陰極端口，所述磁控管接入高壓調(diào)制變壓器輸出的-8kV的負(fù)向脈沖，對(duì)外發(fā)射出電磁波；FPGA模塊控制電路輸出的觸發(fā)脈沖通過(guò)驅(qū)動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路控制脈沖寬度和脈沖頻率指標(biāo)，所述磁控管的電流通過(guò)功率反饋電路來(lái)判斷當(dāng)前輻射脈沖功率，從而實(shí)現(xiàn)功率的自動(dòng)控制。本發(fā)明中所述驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路接入5v高壓電源脈寬控制信號(hào)，通過(guò)三極管放大電路增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流，輸出8V脈寬控制信號(hào)；所述驅(qū)動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路接入5v觸發(fā)信號(hào)，通過(guò)三極管放大電路增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流，輸出8v觸發(fā)信號(hào)；所述高壓觸發(fā)推挽電路接入450V直流電壓，觸發(fā)信號(hào)通過(guò)控制MOSFET功率器件的導(dǎo)通，產(chǎn)生高頻450v交流信號(hào)輸入高壓調(diào)制變壓器；所述高壓開(kāi)關(guān)電源及整流電路接入60V直流電壓，觸發(fā)信號(hào)通過(guò)控制MOSFET功率器件的導(dǎo)通，產(chǎn)生高頻60v交流信號(hào)輸入音頻變壓器，音頻變壓器輸出380交流電源經(jīng)過(guò)整流電路輸出450V直流電源；高壓調(diào)制變壓器接入高頻450V交流電源，輸出-8kV的負(fù)向脈沖；所述測(cè)試功率回路輸入調(diào)制變壓器反饋信號(hào)，輸出2-5V電壓信號(hào)；所述整流電路輸入交流55V信號(hào)輸出60V直流電源；所述音頻變壓器輸入60V高頻電源，輸出380v高頻電源；交流電源變壓器輸入220V交流電源輸出55V10V，8V交流電源，磁控管接入-8kV的負(fù)向脈沖，對(duì)外發(fā)射出電磁波，所述FPGA模塊控制電路輸入功率反饋2-5v直流電壓，輸出脈寬控制信號(hào)，所述高壓尾跡控制電路接入FPGA的控制邏輯控制繼電器輸出12V電平或0V電平。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：①本發(fā)明船舶導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射機(jī)調(diào)制器模塊通過(guò)實(shí)船驗(yàn)證，裝有本發(fā)明的雷達(dá)探測(cè)距離優(yōu)于25米，最小探測(cè)距離滿足了國(guó)際雷達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的要求，最小探測(cè)距離可以減小船舶對(duì)近距離目標(biāo)的獲取，達(dá)到很好的船舶安全避碰的效果；②本發(fā)明采用二次穩(wěn)壓系統(tǒng)，添加自動(dòng)穩(wěn)壓控制功能，保證收發(fā)機(jī)脈沖電壓穩(wěn)定，改善高壓變壓器尾跡的脈寬長(zhǎng)度，從而提高雷達(dá)的最小探測(cè)距離，提高雷達(dá)整機(jī)性能；③本發(fā)明測(cè)試功率回路的設(shè)置，使其通過(guò)測(cè)試高頻調(diào)制變壓器的電流來(lái)判斷電壓是否達(dá)標(biāo)，當(dāng)FPGA通過(guò)檢測(cè)功率回路的反饋電流小于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，F(xiàn)PGA增加高壓電源的控制脈寬來(lái)達(dá)到符合磁控管正常工作的電壓，當(dāng)FPGA通過(guò)檢測(cè)功率回路的反饋電流小于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，F(xiàn)PGA就會(huì)減小高壓電源的控制脈寬來(lái)達(dá)到符合磁控管正常工作的電壓。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明調(diào)制器的模塊功能原理框圖。圖2為本發(fā)明的功率控制程序圖。圖3為本發(fā)明的P0模式接入高壓尾跡抑制電路的波形圖。圖4為現(xiàn)有技術(shù)中P4模式未接入高壓尾跡抑制電路的波形。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施舉例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1-圖4所示，本實(shí)施例船舶導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射機(jī)調(diào)制器，該調(diào)制器包括驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路1、驅(qū)動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路2、高壓觸發(fā)推挽電路3、高壓開(kāi)關(guān)電源及整流電路4、高壓調(diào)制變壓器5、測(cè)試功率回路6、整流電路7、音頻變壓器8、交流電源變壓器9、磁控管10、FPGA模塊控制電路11、高壓尾跡控制電路12，所述測(cè)試功率回路6包含精密電阻和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，反饋電流經(jīng)過(guò)精密電阻形成反饋電壓，反饋電壓經(jīng)過(guò)AD模數(shù)裝換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述測(cè)試功率回路6向FPGA模塊控制電路11提供回路信號(hào)，F(xiàn)PGA模塊控制電路11同時(shí)調(diào)節(jié)高壓電源的輸出電壓，所述高壓尾跡控制電路12連接在FPGA模塊控制電路11和高壓調(diào)制變壓器5之間，所述高壓尾跡控制電路12接入FPGA模塊控制電路11的控制邏輯，控制繼電器輸出12V電平或0V電平，通過(guò)高壓脈沖抑制回路來(lái)切除高壓調(diào)制變壓器5關(guān)斷瞬間的脈沖尾跡實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的最小探測(cè)距離，所述調(diào)制器采用數(shù)字脈寬控制方式把電源效率最大化，通過(guò)FPGA模塊控制電路11控制高壓高功率開(kāi)關(guān)和高頻變壓器升壓系統(tǒng)啟動(dòng)磁控管的輻射模式并控制輻射脈寬，功率和脈沖頻率指標(biāo)，所述磁控管10需要-8kV的負(fù)向脈沖，脈沖電流8A，占空比小于1：1000，脈寬小于1.2us才能啟動(dòng)正規(guī)的輻射脈沖，所述調(diào)制器為了提供-8kV高壓脈沖采用二級(jí)升壓系統(tǒng)。本實(shí)施例所述二級(jí)升壓系統(tǒng)為：第一級(jí)升壓系統(tǒng)從交流220VAC的輸入電壓采用50Hz交流電源變壓器9來(lái)減壓并輸出三種交流電壓：55VAC、10VAC或8VAC，所述交流電壓依次通過(guò)整流電路7高壓開(kāi)關(guān)電源及整流電路4、音頻變壓器8后，脈寬控制信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路1在第一級(jí)升壓產(chǎn)生450VDC的直流電壓，所述450VDC的直流電壓被FPGA模塊控制電路11和驅(qū)動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路2調(diào)節(jié)，所述FPGA模塊控制電路11輸入功率反饋2-5v直流電壓，輸出脈寬控制信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路2接入5v觸發(fā)信號(hào)，通過(guò)三極管放大電路增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流，輸出8v觸發(fā)信號(hào)，第二升壓級(jí)為高功率高壓觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路：所述高壓觸發(fā)推挽電路3接入450VDC的直流電壓，所述驅(qū)動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路2輸出的8v觸發(fā)信號(hào)通過(guò)控制MOSFET功率器件的導(dǎo)通，產(chǎn)生高頻450v交流信號(hào)輸入高壓調(diào)制變壓器5，所述高壓調(diào)制變壓器5接入高頻450V交流電源，輸出-8kV的負(fù)向脈沖，所述高壓調(diào)制變壓器5的輸出端接磁控管10的陰極端口，所述磁控管10接入高壓調(diào)制變壓器5輸出的-8kV的負(fù)向脈沖，對(duì)外發(fā)射出電磁波；FPGA模塊控制電路11輸出的觸發(fā)脈沖通過(guò)驅(qū)動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路2控制脈沖寬度和脈沖頻率指標(biāo)，所述磁控管10的電流通過(guò)功率反饋電路來(lái)判斷當(dāng)前輻射脈沖功率，從而實(shí)現(xiàn)功率的自動(dòng)控制。本實(shí)施例中船舶導(dǎo)航雷達(dá)發(fā)射機(jī)調(diào)制器的調(diào)制原理，包括以下步驟：步驟一，調(diào)制器中FPGA模塊控制電路、音頻變壓器、交流電源變壓器和磁控管組成雷達(dá)收發(fā)機(jī)系統(tǒng)；步驟二，450V電源系統(tǒng)說(shuō)明交流電源通過(guò)整流電路為調(diào)制板提供60V直流電源，通過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù)將60V直流以推挽逆變電源轉(zhuǎn)換成450V直流電源；步驟三，第二升壓級(jí)為高功率高壓觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路，此電路用高壓電源的輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)高壓變壓器的輸入端，高壓變壓器的輸出端接磁控管的陰極端口，高壓電源開(kāi)關(guān)及整流電路提供的450VDC經(jīng)過(guò)推挽電路輸出-8kV的負(fù)向脈沖，F(xiàn)PGA輸出的觸發(fā)脈沖通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制脈沖寬度和脈沖頻率指標(biāo)，當(dāng)雷達(dá)量程（P0脈寬）在0.125海里之內(nèi)時(shí)，由于高壓變壓器的尾跡脈沖周期比較長(zhǎng)，本發(fā)明通過(guò)高壓脈沖抑制回路來(lái)切除高壓變壓器關(guān)斷瞬間的脈沖尾跡來(lái)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的最小探測(cè)距離的指標(biāo)，P0脈沖下降沿以后的尾跡時(shí)間長(zhǎng)度為500ns，相當(dāng)于75m的距離，尾跡在時(shí)間的10~20%帶有效的電壓幅度能發(fā)生明顯的干擾，等于10~15m的距離。因?yàn)镻4模式不使用在近距離量程下，所以不必要抑制尾跡的干擾，因此也不接飽和電感。這情況下能看出來(lái)，尾跡的時(shí)間長(zhǎng)度為3us，等于450m的距離，干擾有效距離在50米內(nèi)，就是說(shuō)在50m之內(nèi)的目標(biāo)不能正常的被探測(cè)到。因?yàn)镻4模式不使用在6nm以下的量程，在雷達(dá)顯示器上的大量程50m的近距離圖像不明顯也不重要，所以也不必要保持近距離的小干擾，所以通過(guò)高壓脈沖抑制回路來(lái)切除高壓變壓器關(guān)斷瞬間的脈沖尾跡來(lái)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的最小探測(cè)距離的指標(biāo)是一個(gè)非常有效的方法，如圖3為P0模式接入高壓尾跡抑制電路的波形，圖4中P4模式未接入高壓尾跡抑制電路的波形，P4模式是在6海里的遠(yuǎn)距離探測(cè)模式，所以對(duì)近距離的回波要求不高；步驟四，測(cè)試功率的回路通過(guò)測(cè)試高頻調(diào)制變壓器的電流來(lái)判斷電壓是否達(dá)標(biāo)，首先系統(tǒng)初始化，F(xiàn)PGA接收上位機(jī)發(fā)送的控制命令，F(xiàn)PGA輸出脈寬調(diào)制信號(hào)啟動(dòng)高壓電源，功率反饋電路開(kāi)始工作，當(dāng)反饋電壓大于標(biāo)準(zhǔn)值V時(shí)，F(xiàn)PGA減小輸出脈寬調(diào)制信號(hào)占空比，直至反饋電壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值V。裝有本實(shí)施例的調(diào)制器的導(dǎo)航雷達(dá)的探測(cè)距離與國(guó)內(nèi)外雷達(dá)廠商的最小探測(cè)距離指標(biāo)的對(duì)比見(jiàn)表1：表1為本實(shí)施例雨國(guó)內(nèi)外的幾家雷達(dá)廠商的最小探測(cè)距離指標(biāo)的對(duì)比技術(shù)指標(biāo)國(guó)標(biāo)本實(shí)施例Sperry古野最小探測(cè)距離（單位：m）≤40≤25≤25≤25盡管上述實(shí)施例已對(duì)本發(fā)明作出具體描述，但是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)該理解為可以在不脫離本發(fā)明的精神以及范圍之內(nèi)基于本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容進(jìn)行修改或改進(jìn)，這些修改和改進(jìn)都在本發(fā)明的精神以及范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3