用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及雷達(dá)探測技術(shù)領(lǐng)域，其公開了一種用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源，解決傳統(tǒng)技術(shù)中對空反隱身沖激雷達(dá)系統(tǒng)的脈沖源峰值低，功率小的問題。該脈沖源包括：DC?DC模塊、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、脈沖產(chǎn)生模塊和脈沖整形模塊；所述DC?DC模塊和驅(qū)動(dòng)隔離模塊與脈沖產(chǎn)生模塊電連接；所述脈沖整形模塊與所述脈沖產(chǎn)生模塊電連接。本發(fā)明采用22級基于雪崩三極管的Marx電路實(shí)現(xiàn)高電壓峰值和窄半峰值寬度，脈沖峰值電壓大于2kV，能大大增加雷達(dá)系統(tǒng)的作用距離；產(chǎn)生的沖激信號(hào)頻譜在0.1GHz?1GHz范圍內(nèi)，頻帶范圍寬，能達(dá)到反隱身的要求，適用于反隱雷達(dá)探測。
【專利說明】
用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源。
【背景技術(shù)】
[0002]由于對空反隱身沖激雷達(dá)系統(tǒng)要求輻射出信號(hào)頻譜寬和電壓峰值高，所以輸出信號(hào)為高電壓峰值窄脈沖信號(hào)；而一般的射頻前端電路不能實(shí)現(xiàn)。這就需要專門設(shè)計(jì)高峰值的沖激脈沖源對天線進(jìn)行信號(hào)輸入，該脈沖源要滿足高電壓峰值，頻譜寬、抖動(dòng)小以及拖尾小的特點(diǎn)。
[0003]但國內(nèi)外時(shí)域探測雷達(dá)的脈沖源通常幅度只有一千多伏，而且脈沖寬度幾納秒；這樣導(dǎo)致脈沖源的功率不夠探測距離太短和低頻信號(hào)太低而輻射很低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提出一種用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源，解決傳統(tǒng)技術(shù)中對空反隱身沖激雷達(dá)系統(tǒng)的脈沖源峰值低，功率小的問題。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源，包括:DC_DC模塊、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、脈沖產(chǎn)生模塊和脈沖整形模塊;所述DC-DC模塊和驅(qū)動(dòng)隔離模塊與脈沖產(chǎn)生模塊電連接;所述脈沖整形模塊與所述脈沖產(chǎn)生模塊電連接。
[0006]作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述DC-DC模塊、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、脈沖產(chǎn)生模塊和脈沖整形模塊集成在一個(gè)電路板上，且所述電路板被封裝在金屬鋁盒中。
[0007]作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述金屬鋁盒上設(shè)置有DC12V電源接口，以及用于輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)的SMA接頭和用于輸出脈沖的SMA接口。
[0008]作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述電路板采用型號(hào)為R04350B的高頻板。
[0009]作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述DC-DC模塊為12V轉(zhuǎn)300VDC-DC模塊。
[0010]作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述金屬招盒的尺寸為:底厚4_，側(cè)邊厚6_，蓋板厚2_。
[0011]作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述驅(qū)動(dòng)隔離模塊包括電源模塊以及順次級聯(lián)的FPGA方波電路、微分電路、功率放大電路和隔離變壓器;所述電源模塊與所述FPGA方波電路和功率放大電路相連。
[0012]作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述脈沖產(chǎn)生模塊包括22級Marx電路，所述22級Marx電路由22級串聯(lián)的分支電路構(gòu)成，其中第I級分支電路包括:第一電阻、第二電阻、第三電阻，第一電容、第二電容和雪崩三極管;所述雪崩三極管的集電極通過第一電阻連接至電源，并通過第一電容和第二電阻接地;所述雪崩三極管的基極通過第二電容連接至其發(fā)射極;所述第三電阻串接在所述雪崩三極管的基極與發(fā)射極之間；
[0013]第2級至第22級分支電路中的每一級分支電路均包括一個(gè)雪崩三極管、一個(gè)電容和兩個(gè)電阻；其中雪崩三極管的基極連接其發(fā)射極，雪崩三極管的集電極通過一個(gè)電阻連接至電源，并通過電容和另外一個(gè)電阻接地，還通過該級分支電路中的所述電容連接上一級分支電路中雪崩三極管的發(fā)射級。
[0014]作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述雪崩三極管采用型號(hào)為FMMT415的三極管。
[0015]作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述脈沖整形模塊采用雪崩二極管和濾波器以及1/4微帶線實(shí)現(xiàn)對波形整形和與天線之間的寬帶匹配。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017]1、采用22級基于雪崩三極管的Marx電路實(shí)現(xiàn)高電壓峰值和窄半峰值寬度，脈沖峰值電壓大于2kV，能大大增加雷達(dá)系統(tǒng)的作用距離;產(chǎn)生的沖激信號(hào)頻譜在0.1GHz-lGHz范圍內(nèi)，頻帶范圍寬，能達(dá)到反隱身的要求；
[0018]2、將DC-DC模塊、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、脈沖產(chǎn)生模塊和脈沖整形模塊集成在電路板上，減小設(shè)備體積;為了減小脈沖源輻射對天線和系統(tǒng)整個(gè)影響，將整個(gè)電路板封裝在金屬鋁盒中，而且方便設(shè)備的拆裝；
[0019]3、使用驅(qū)動(dòng)隔離電路和12V轉(zhuǎn)300VDC-DC芯片高壓供電模塊減小時(shí)間抖動(dòng)和幅度抖動(dòng)。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明中用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源結(jié)構(gòu)框圖；
[0021 ]圖2為驅(qū)動(dòng)隔離模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖3為驅(qū)動(dòng)隔離模塊中的微分電路求導(dǎo)示意和輸入輸出波形圖；
[0023]圖4為22級Marx電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為采用OrCad對Marx電路輸出的仿真結(jié)果圖；
[0025]圖6為本發(fā)明高功率沖激脈沖源測試單級脈沖結(jié)果示意圖；
[0026]圖7為本發(fā)明高功率沖激脈沖源測試雙級脈沖結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明旨在提出一種用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源，解決傳統(tǒng)技術(shù)中對空反隱身沖激雷達(dá)系統(tǒng)的脈沖源峰值低，功率小的問題。
[0028]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的方案作進(jìn)一步的描述:
[0029]如圖1所示，本發(fā)明中的高功率沖激脈沖源包括DC-DC模塊、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、脈沖產(chǎn)生模塊和脈沖整形模塊;所述DC-DC模塊和驅(qū)動(dòng)隔離模塊與脈沖產(chǎn)生模塊電連接;所述脈沖整形模塊與所述脈沖產(chǎn)生模塊電連接；
[0030]12V電源從接口進(jìn)入分兩路，一路連接DC-DC升壓芯片產(chǎn)生300V高壓給脈沖產(chǎn)生模塊的Marx電路中電容充電，另外一路給驅(qū)動(dòng)隔離電路供電；驅(qū)動(dòng)信號(hào)從SMA接口進(jìn)入，連接驅(qū)動(dòng)隔離電路，通過驅(qū)動(dòng)隔離電路給Marx電路中的雪崩三極管驅(qū)動(dòng);Marx電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)經(jīng)過整形電路以后通過兩邊都有SMA的2cm同軸線連接到屏蔽盒上的SMA接頭。
[0031]其中，所述驅(qū)動(dòng)隔離模塊如圖2所示，包括電源模塊以及順次級聯(lián)的FPGA方波電路、微分電路、功率放大電路和隔離變壓器;所述電源模塊與所述FPGA方波電路和功率放大電路相連。如圖3所示，F(xiàn)PGA方波電路產(chǎn)生3.3V方波，通過微分電路求導(dǎo)以后波形通過隔離變壓器輸出波形如圖3右下所示，最終輸出的波形，上升沿為1ns，幅值為9V。
[0032]圖4示意了22級Marx電路結(jié)構(gòu)，其中驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過一個(gè)微分電路觸發(fā)Ql的be級觸發(fā)整個(gè)Marx電路雪崩；在沒有觸發(fā)之前，雪崩三極管斷開，300V高壓電源通過電阻Rc和Re給電容C充電；當(dāng)雪崩三極管Ql觸發(fā)時(shí)，整個(gè)Marx電路中的雪崩三極管發(fā)生雪崩效應(yīng)，雪崩三極管導(dǎo)通，于是所有電容串聯(lián)給負(fù)載電阻放電產(chǎn)生單級脈沖波。
[0033]如圖5所示的Marx電路經(jīng)過用OrCad仿真結(jié)果圖，其中上升沿3.78ns，電壓幅度是2253V，半峰值寬度為4.26ns;實(shí)際電路經(jīng)過整形電路以后輸出波形如圖6所示，上升沿883ps，電壓幅度為2076V，半峰值寬度為1.429ns，而且脈沖拖尾信號(hào)只有2.06%,幅度抖動(dòng)為4.7%，時(shí)間抖動(dòng)3.9%o經(jīng)過同軸反射線設(shè)計(jì)出來的雙極脈沖信號(hào)如圖7所示，其中632ps的上升沿，峰峰值電壓2.16kV，峰峰值寬度1.49ns幅度抖動(dòng)2%，脈寬抖動(dòng)3.6%,雙極脈寬比1:2.65，雙極幅度比1.45:1。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源，其特征在于，包括:DC-DC模塊、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、脈沖產(chǎn)生模塊和脈沖整形模塊;所述DC-DC模塊和驅(qū)動(dòng)隔離模塊與脈沖產(chǎn)生模塊電連接;所述脈沖整形模塊與所述脈沖產(chǎn)生模塊電連接。2.如權(quán)利要求1所述的用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源，其特征在于，所述DC-DC模塊、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、脈沖產(chǎn)生模塊和脈沖整形模塊集成在一個(gè)電路板上，且所述電路板被封裝在金屬招盒中，所述金屬招盒的尺寸為:底厚4mm，側(cè)邊厚6mm，蓋板厚2_。3.如權(quán)利要求2所述的用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源，其特征在于，所述金屬鋁盒上設(shè)置有DC12V電源接口、用于輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)的SMA接頭和用于輸出脈沖的SMA接口。4.如權(quán)利要求2所述的用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源，其特征在于，所述電路板采用型號(hào)為R04350B的高頻板。5.如權(quán)利要求1所述的用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源，其特征在于，所述DC-DC模塊為12V轉(zhuǎn)300V的DC-DC模塊。6.如權(quán)利要求1所述的用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)隔離模塊包括電源模塊以及順次級聯(lián)的FPGA方波電路、微分電路、功率放大電路和隔離變壓器;所述電源模塊與所述FPGA方波電路和功率放大電路相連。7.如權(quán)利要求1所述的用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源，其特征在于，所述脈沖產(chǎn)生模塊包括22級Marx電路，所述22級Marx電路由22級串聯(lián)的分支電路構(gòu)成，其中第I級分支電路包括:第一電阻、第二電阻、第三電阻，第一電容、第二電容和雪崩三極管;所述雪崩三極管的集電極通過第一電阻連接至電源，并通過第一電容和第二電阻接地;所述雪崩三極管的基極通過第二電容連接至其發(fā)射極;所述第三電阻串接在所述雪崩三極管的基極與發(fā)射極之間； 第2級至第22級分支電路中的每一級分支電路均包括一個(gè)雪崩三極管、一個(gè)電容和兩個(gè)電阻；其中雪崩三極管的基極連接其發(fā)射極，雪崩三極管的集電極通過一個(gè)電阻連接至電源，并通過電容和另外一個(gè)電阻接地，還通過該級分支電路中的所述電容連接上一級分支電路中雪崩三極管的發(fā)射級。8.如權(quán)利要求7所述的用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源，其特征在于，所述雪崩三極管采用型號(hào)為FMMT415的三極管。9.如權(quán)利要求1所述的用于對空反隱身雷達(dá)系統(tǒng)的高功率沖激脈沖源，其特征在于，所述脈沖整形模塊采用雪崩二極管和濾波器以及1/4微帶線實(shí)現(xiàn)對波形整形和與天線之間的寬帶匹配。
【文檔編號(hào)】G01S7/28GK106059537SQ201610453682
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】鄭俊, 胡湘平, 劉兵, 金力, 徐建, 彭瑞金, 黃夢琪, 李加能, 張之峰, 劉永強(qiáng)
【申請人】四川電子軍工集團(tuán)裝備技術(shù)有限公司