[發明專利]一種一階高斯脈沖功率合成電路

有效

• 申請號: 201810652524.7
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108923771B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 趙青;徐文強;馬春光;趙懌哲
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03K5/133
• 分類號: H03K5/133
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

該發明公開了一種一階高斯脈沖功率合成電路，屬于電子電路領域，主要是為提高井中雷達發射機功率，在不損失分辨率的情況下，提高雷達探測距離。通過相干合成的方法將兩個雪崩管marx電路的脈沖子源進行功率疊加，輸出高幅度脈沖信號與發射天線進行匹配連接。為了在固定探測頻率，即分辨率確定的情況下，提高探測距離或深度，本發明研制了一種一階高斯脈沖功率合成電路，能夠大幅度提高脈沖功率，并且幅值的提高一定程度上提高了發射機的信噪比。該合成方案將兩路脈寬1.52ns，幅值1.1kv，脈沖波形基本一致的一階高斯脈沖通過威爾金森功率合成器后，輸出脈沖幅值1.53kv，脈寬波形基本不變。功率疊加效率約為98％，幅度疊加率70％。

技術領域

本發明屬于電子電路領域，主要是為提高井中雷達發射機功率，在不損失分辨率的情況下，提高雷達探測距離。通過相干合成的方法將兩個雪崩管marx電路的脈沖子源進行功率疊加，輸出高幅度脈沖信號與發射天線進行匹配連接。

背景技術

隨著經濟的發展，世界各國內對油氣資源的需求不斷加大，對油氣資源的勘探區域逐漸擴大、勘探深度逐漸加深，勘探難度逐漸增大，試錯成本愈來愈高，因此，油氣資源勘探領域迫切需要一種準確、高效的測井方法。井中雷達測井系統是將雷達技術應用于深井中的產物，其工作機理是借助瞬態脈沖在巖層中的傳輸特性來獲取井周的地層信息，進而對地層結構進行成像，它的分辨率相對較高，而且徑向探測距離可達數十米，遠高于傳統測井方法的探測距離(小于3m)。因此，井中雷達系統憑借其探測距離遠、分辨率高、能夠對地層結構成像、經濟高效等優點，成為世界各國爭相研究的熱點。

井中雷達測井系統是基于鉆孔雷達技術發展而來的，它主要側重于對油氣資源的勘探。目前，絕大多數鉆孔雷達屬于時域體制的雷達，這種雷達向地層中輻射納秒級甚至皮秒級的時域窄脈沖信號，當其遇到地層中電磁特性不連續的介質時，將會產生回波信號，根據雷達系統接收到的回波信號可以提取井周的地層信息。井中雷達測井系統一般選用高斯脈沖信號，其脈沖寬度較窄，但涵蓋的頻譜信息相當豐富，屬于超寬帶脈沖信號。信號中的低頻部分在巖層中的衰減較小，可以實現較遠的探測距離；而高頻部分在同一地層中的波長相當較短，因而可實現相對較高的分辨率。然而，時域體制的井中雷達測井系統的徑向探測距離和目標分辨率是一對矛盾關系，探測頻率確定后，探測的分辨率就確定了，要想提高探測距離就要提高發射機功率。

現在大多數的井中雷達信號源，采用的是雪崩管marx電路來實現，利用連續充電瞬時放電來產生沖擊脈沖，marx塊中通過增加雪崩管的級數來使輸出幅度提高，但是受雪崩管特性，雪崩管級數增加到一定程度后，幅度增加會逐漸緩慢直到趨近飽和，同時過多的級數會給脈沖同步帶來極大的調試難度，而且為保證雪崩管marx電路塊能穩定工作，一般采用欠電容的方式，這樣極大的減少了輸出脈沖幅值，尤其是在設計亞納秒脈沖源時，輸出的幅值將會更小。因此，對雪崩管marx電路塊輸出的高斯脈沖進行功率合成是十分必要的，能夠大幅度提高輸出脈沖幅值。

發明內容

為了在固定探測頻率，即分辨率確定的情況下，提高探測距離或深度，本發明研制了一種一階高斯脈沖功率合成電路，能夠大幅度提高脈沖功率，并且幅值的提高一定程度上提高了發射機的信噪比。該合成方案將兩路脈寬1.52ns，幅值1.1kv，脈沖波形基本一致的一階高斯脈沖通過威爾金森功率合成器后，輸出脈沖幅值1.53kv，脈寬波形基本不變。功率疊加效率約為98％，幅度疊加率70％。

本發明采用的技術方案為：

一種一階高斯脈沖功率合成電路，包括：電源模塊、FPGA、驅動電路、隔離變壓器、第一延遲電路、第二延遲電路、第一一階高斯脈沖子源、第二一階高斯脈沖子源、威爾金森功率合成器；