[發明專利]皮秒級單周期脈沖發射機

有效

• 申請號: 201410181366.3
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103929154B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 劉麗華;夏新凡;管洪飛;張群英;方廣有
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: H03K5/02
• 分類號: H03K5/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 曹玲柱

技術領域

本發明涉及電子技術領域，尤其涉及一種皮秒級單周期脈沖發射機。

背景技術

超寬帶技術具有許多引人注目的特性，如低功率、強滲透能力、定位精度高、數據傳輸率高等，因此，超寬帶技術被廣泛的應用于日常生活中。例如，超寬帶技術能被應用于探地雷達、穿墻雷達、生命檢測雷達、雷達成像、精確定位和跟蹤等領域中。在聯邦通信委員會(Federal?Communications?Commission，FCC)的授權下，超寬帶技術應用于通信系統中，滿足其短距離和高數據率的需求。

脈沖發生器是超寬帶系統的重要組成部分，在一定程度上，脈沖發射機的輸出脈沖帶寬決定了超寬帶系統的工作帶寬。常用的脈沖產生方法有：邏輯電路、非線性傳輸線電路、激光時域電路、隧道二極管電路、雪崩三極管電路、階躍恢復二極管電路等。然而，這些電路單獨工作時，均存在著各自的缺陷：邏輯電路產生的脈沖底寬相對較大；根據非線性傳輸線技術和激光時域技術設計的電路結構復雜性大，不便于調試；隧道二極管產生脈沖電壓幅度較??；而雪崩三極管要求一個高的擊穿電壓，需增加高壓供電模塊。

常用的單周期脈沖產生方法有兩種：一種是利用微分電路對單極性脈沖進行微分；另一種是脈沖合成技術，將正負極性脈沖合成為單周期脈沖。

在實現本發明的過程中，申請人發現上述利用微分電路對單極性脈沖進行微分的單周期脈沖產生方式，脈沖幅度由于微分效應損失較大，輸出單周期脈沖幅度相對較小，對單極性脈沖信號的對稱性和邊沿速率有較高要求，且產生的單周期脈沖的主脈沖后端拖尾大，振鈴水平較高，其與實際的偶極子發射天線相接時，存在主脈沖后端拖尾大、反射振蕩嚴重等缺陷，影響了高分辨率超寬帶雷達系統淺層探測的能力。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本發明提供了一種皮秒級單周期脈沖發射機，以減小微分效應損失，提高單周期脈沖幅度。

(二)技術方案

本發明皮秒級單周期脈沖發射機包括：脈沖信號發生電路，用于利用輸入的觸發脈沖信號觸發產生皮秒級單極性脈沖信號，包括：充放電電路，包括：第二充放電電容C2，其第一端通過第三電阻R3連接至第二電源正極VCC2，其第二端通過第五電阻R5和第四可變電阻R4連接至第三電源正極(VCC3)；寬帶線性功率放大三極管驅動脈沖形成電路，其中，寬帶線性功率放大三極管Q2的連接關系如下：其基極通過并聯的第二電阻R2和第一電容C1連接至觸發脈沖信號的輸入端；其集電極連接至第二充放電電容C2的第一端；其發射極連接至地；階躍恢復二極管脈沖形成電路，其中，階躍恢復二極管D1的連接關系如下：其正極端通過第一電感L1連接至第二充放電電容C2的第二端；其負極端連接至地；以及耦合電路模塊，包括：第三耦合電容C3，其第一端連接至階躍恢復二極管D1的正極端，其第二端輸出皮秒級單極性脈沖信號；脈沖信號壓縮整形電路，其前端電性連接至脈沖信號發生電路，用于對其產生的皮秒級單極性脈沖信號進行壓縮整形；以及單周期脈沖形成電路，其前端電性連接至脈沖信號壓縮整形電路，用于將壓縮整形后的皮秒級單極性脈沖信號合成為皮秒級單周期脈沖信號。

(三)有益效果

本發明皮秒級單周期脈沖發射機利用射頻三極管的開關特性、寬帶線性功率放大三極管的驅動能力、階躍恢復二極管的階躍特性、變容二極管的電容可變特性以及微帶短路線的全反射特性等產生皮秒級的單周期脈沖信號，輸出脈沖正負極性對稱性好、峰峰值幅度大，脈沖底寬窄、拖尾小，適合于高分辨率的脈沖型超寬帶雷達系統應用。

附圖說明

圖1為根據本發明實施例皮秒級單周期脈沖發射機的結構示意圖；

圖2為圖1所示皮秒級單周期脈沖發射機的電路圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現方式，為所屬技術領域中普通技術人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數的示范，但應了解，參數無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內近似于相應的值。實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發明的保護范圍。