[發明專利]一種可用于探地雷達檢測的超寬帶脈沖產生電路

在審

• 申請號: 201810565704.1
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108459304A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 齊軒晨;肖建;程景清;王吉;石國偉;郭宇鋒;蔡志匡
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01S7/282
• 分類號: G01S7/282
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

本發明公開了一種可用于探地雷達檢測的超寬帶脈沖產生電路，包括前端輸入、差動放大電路、整形網絡、功率放大電路、后端輸出、電源偏置電路。所述前端輸入連接差動放大電路產生一個幅度較大的方波信號，信號經過整形網絡產生一個納秒級的窄脈沖信號，功率放大電路對其幅度和功率放大提高了脈沖信號的能量，最后通過輸出后端產生一個超寬帶脈沖信號。根據上述方案脈沖幅度可以達到10伏脈沖寬度為1納秒周期10兆赫茲，具有較高的脈沖能量非常適合應用在無損檢測中的信號發射部分。

技術領域

本發明涉及一種應用于探地雷達方面特別是對于橋梁道路結構檢測方面的探測電路，屬于無損檢測領域。

背景技術

超寬帶(UWB)作為一種新型無線通信技術，通過對具有很陡的上升沿和下降沿的脈沖進行調制，使其達到1GHz左右的帶寬，在高速通信的同時其傳輸頻率很寬且所需發射功率較低。一般情況下信號頻率越高在介質中損耗越大，在地質雷達探測應用中脈沖頻率高探測分辨率越高，但是能探測的深度就越小，所以想要進行地質深層探測一方面需要盡量提高脈沖幅度，另一方面也需要盡可能降低脈沖寬度。2002年美國聯邦通信委員會(FCC)提出了超寬帶脈沖的兩種定義：

(1)信號的相對帶寬(-10dB帶寬)大于20％；

(2)無論信號多大，信號中心頻率大于等于500Mhz。

與常見的通信手段相比，超寬帶通信擁有更寬的頻帶。在時域上UWB利用脈沖起落點的時域脈沖直接實現調制超寬帶的通信傳輸直接把調制信息放在一個非常寬的頻帶上進行，這一過程持續的時間決定了超寬帶使用的頻率范圍。超寬帶脈沖信號產生的硬件實現方式可以分為兩類：一類是采用數字電路設計，利用門電路的延時差來產生窄脈沖，這種使用數字電路產生脈沖信號的方法比較復雜且產生的信號幅度不高，經常可用在低頻自動控制系統里面；另一類是模擬電路實現方法，利用光導開關和半導體器件的開關特性實現窄脈沖產生器，如利用雪崩三極管和雪崩二極管在雪崩擊穿時的快速開關特性產生脈沖信號，或者利用階躍恢復二極管或者階躍恢復三極管較高的開關速率、較短的開關時間實現脈沖產生器，這類電路可以實現大功率的脈沖信號。

現有的中國專利CN201710122968.5，公開了一種超寬帶脈沖產生電路，包括微分電路，負反饋網絡，直流偏置模塊、開關電路、放大電路、整形網絡。所述微分電路與外部數字信號相連接；放大電路與開關電路相連接將脈沖信號的幅度放大；最后用整形網絡的兩級微分電路將放大的脈沖信號整形成一個納秒級的超寬帶脈沖信號。所述開關電路是利用三極管的開關特性產生一個開關控制的方波信號；所述放大電路是將產生的幅度較高方波信號的經過三極管和儲能電感進行放大，使輸出波形的幅度比較大；所述整形網絡將幅度較大的脈沖信號經過兩級微分電路整形成一個納秒級的超寬帶脈沖信號。根據上述方案產生一個不含直流分量的超寬帶脈沖信號，很適合天線發射，降低了整個電路的復雜性。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于晶體管的可用于探地雷達檢測的超寬帶脈沖發射電路，實現了可產生頻率為10Mhz脈沖寬度1納秒幅度10V的高斯脈沖的功能，可應用于道路橋梁結構檢測、地質探測中、水下檢測中。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種可用于探地雷達檢測的超寬帶脈沖產生電路，包括依次連接的前端輸入電路、差動放大電路、整形網絡電路、功率放大電路以及后端輸出電路，且所述整形網絡電路、功率放大電路以及后端輸出電路分別與電源偏置電路連接，所述電源偏置電路為整形網絡電路、功率放大電路以及后端輸出電路提供電壓偏置；所述方波信號進入電路首先對其進行差動放大，放大信號的幅度，對后級電路提供一個穩定的放大方波，放大的信號經過整形網絡電路，整形網絡對方波的上升沿信號進行微分、放大、再微分、反向放大，最后產生一個幅度較高的納秒級正脈沖信號，該信號通過功率放大電路，進行功率放大，從而保證電路產生較大能量的高頻超寬帶脈沖信號。