[發(fā)明專利]脈沖雷達(dá)信號發(fā)生裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111300215.1
• 申請日: 2021-11-04
• 公開（公告）號: CN114200407A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王連生;王紅艷;嚴(yán)文龍
• 申請（專利權(quán)）人: 山東濱州勝濱石油儀器制造有限公司
• 主分類號: G01S7/282
• 分類號: G01S7/282
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了脈沖雷達(dá)信號發(fā)生裝置及方法，本發(fā)明涉及測井技術(shù)領(lǐng)域，時鐘電路用于產(chǎn)生時鐘信號CLK+、CLK?來控制電荷泵電路；電荷泵電路用于產(chǎn)生負(fù)極性零階高斯脈沖；耦合反射線，用于耦合生成一階高斯脈沖信號，放大鏈路單元用于將雙極性一階高斯脈沖信號進(jìn)行信號放大和功率放大。本發(fā)明由于只用了三級電荷泵電路和耦合反射線生成低電壓微功率的一階高斯脈沖信號，這里減小了一部分的微帶線長度，再用固態(tài)微波器件完成功率放大，整體微帶線長度相比Marx電路急劇減小，消除了Marx電路不可避免的過長微帶線而產(chǎn)生的天線效應(yīng)，從而消除了脈沖高峰值功率帶來的巨大電磁輻射。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測井技術(shù)領(lǐng)域，具體為脈沖雷達(dá)信號發(fā)生裝置及方法。

背景技術(shù)

脈沖雷達(dá)是當(dāng)前時域雷達(dá)中最常見的一種，脈沖雷達(dá)從天線發(fā)射電磁脈沖，當(dāng)在其傳播路徑中遇到電學(xué)參數(shù)不同的目標(biāo)時，電磁脈沖會在傳播媒質(zhì)與目標(biāo)分界面處形成反射，反射波經(jīng)過收信機前端的放大、采樣后，并對回波信號中包含被探測目標(biāo)的相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以此達(dá)到對目標(biāo)進(jìn)行探測的目的。而發(fā)射機的是整個脈沖雷達(dá)系統(tǒng)里最為重要的部分，發(fā)射信號的時基穩(wěn)定性、幅度穩(wěn)定性都會影響接收機的接收能力。一階高斯脈沖信號是脈沖雷達(dá)系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛的激勵信號樣式，如何產(chǎn)生一個穩(wěn)定的高斯脈沖信號是脈沖雷達(dá)研發(fā)階段備受關(guān)注的核心問題之一。傳統(tǒng)的高斯脈沖產(chǎn)生方式是通過雪崩晶體管級聯(lián)組成Marx電路來產(chǎn)生，通常Marx電路產(chǎn)生的脈沖信號的峰值功率很高，峰值功率達(dá)千瓦級別。然而Marx電路的脈沖電路大多采用單層板布局，正面電路走線就與背面的金屬板地面相當(dāng)于一個微帶天線，它會產(chǎn)生很高的電磁脈沖并向周圍輻射，因此可對脈沖源周圍電路產(chǎn)生嚴(yán)重影響，以至可使周圍電路停止工作。同時過高的電壓也會時不時擊穿損壞雪崩晶體管造成器件損傷。可見，抑制電磁泄漏方法是研制高品質(zhì)脈沖信號的核心關(guān)鍵技術(shù)。

為了減小對外的電磁泄漏，出現(xiàn)了一種Marx電路的PCB板電磁輻射與抑制方法1，該方法改變布線方式，將Marx級聯(lián)的微帶線設(shè)計成一個對稱的微帶線，使上下流過的電流方向相反，則輻射到空間的電磁波可以部分相互抵消，從而達(dá)到減小電磁泄漏的目的。隨著數(shù)字電路發(fā)展，也出現(xiàn)了另一種數(shù)字式脈沖產(chǎn)生方法2。該方法包括脈沖產(chǎn)生和脈沖功率放大兩個階段，用FPGA和高速率DAC產(chǎn)生高斯脈沖信號，用寬帶衰減器降低DAC輸出信號功率，用低噪放和功率放大器對信號進(jìn)行放大。

然而上述的兩個方法，第一個方法也不能將電磁泄漏降低到基本不影響周圍設(shè)備工作的程度，依然維持著較高的電磁輻射量；第二個方法大大提高了成本和設(shè)計難度，一塊FPGA和高速率DAC的成本是普通Marx電路的十幾倍。

因此現(xiàn)有技術(shù)需要一個既降低電磁泄漏又能維持較低成本的方法，來產(chǎn)生脈沖雷達(dá)所用的高斯脈沖信號。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供脈沖雷達(dá)信號發(fā)生裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)不足。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種脈沖雷達(dá)信號發(fā)生裝置，包括：時鐘電路、電荷泵電路、第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、耦合反射線、第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、放大鏈路單元，所述時鐘電路用于產(chǎn)生時鐘信號CLK+、CLK-來控制電荷泵電路；所述電荷泵電路用于產(chǎn)生負(fù)極性零階高斯脈沖；所述耦合反射線，用于耦合生成一階高斯脈沖信號，所述放大鏈路單元用于將雙極性一階高斯脈沖信號進(jìn)行信號放大和功率放大，所述電荷泵電路與時鐘電路相連，所述耦合反射線與第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)相連接。

進(jìn)一步地，所述電荷泵電路包括三個小功率MOS管、MOS電容，時鐘電路控制MOS管的導(dǎo)通以及MOS電容的充放電，最終通過MOS管的快速導(dǎo)通和MOS電容的充電產(chǎn)生負(fù)極性零階高斯脈沖。

進(jìn)一步地，所述的耦合反射線包括短路支節(jié)線、微帶線，短路支節(jié)線將第一匹配網(wǎng)絡(luò)的負(fù)極性零階高斯脈沖進(jìn)行延遲和極性翻轉(zhuǎn)，再與正常微帶線傳輸線上的原脈沖一起耦合成一階高斯脈沖信號。