一种超宽带脉冲雷达发射机的实现电路论文和设计-何昌见

全文摘要

本实用新型公开了一种超宽带脉冲雷达发射机的实现电路，包括触发单元、整形电路、微波三极管一、微波三极管二、耦合电容和超宽带信号输出单元；所述触发单元的输出端连接于整形电路的输入端，所述微波三极管一的输入端和微波三极管二的输入端分别独立连接于整形电路的输出端，且所述微波三极管一的输出端和微波三极管二的输出端分别独立通过耦合电容连接于所述超宽带信号输出单元的输入端。本实用新型通过采用平衡式结构，采用宽频带的微波器件，一方面可提升电路的性能，另一方面当某个单管损坏，电路还能继续工作，提升了系统的鲁棒性。

主设计要求

1.一种超宽带脉冲雷达发射机的实现电路，其特征在于，包括触发单元、整形电路、微波三极管一、微波三极管二、耦合电容和超宽带信号输出单元；所述触发单元的输出端连接于整形电路的输入端，所述微波三极管一的输入端和微波三极管二的输入端分别独立连接于整形电路的输出端，且所述微波三极管一的输出端和微波三极管二的输出端分别独立通过耦合电容连接于所述超宽带信号输出单元的输入端。

设计方案

2.根据权利要求1所述的超宽带脉冲雷达发射机的实现电路，其特征在于，所述触发单元为MCU。

3.根据权利要求1所述的超宽带脉冲雷达发射机的实现电路，其特征在于，所述整形电路为门电路。

4.根据权利要求1所述的超宽带脉冲雷达发射机的实现电路，其特征在于，所述超宽带信号输出单元为发射天线。

5.根据权利要求1所述的超宽带脉冲雷达发射机的实现电路，其特征在于，所述微波三极管一、微波三极管二均采用BFU768F。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及雷达发射技术领域，具体涉及一种超宽带脉冲雷达发射机的实现电路。

背景技术

在一些新疆喀什、和田等地区恐怖袭击案例中，存在犯罪分子在公共场所地下埋藏大量炸药袭击公安干警、制造恐怖袭击的问题。通过走访公安一线，发现目前公安领域尚未有探测地下深埋爆炸物(AT坦克地雷、AP杀伤人员地雷、UXO未爆物)的装备。常规的X光背散射无法在埋藏地下这种环境中使用，荧光淬灭技术、离子迁移谱等手段需要有爆炸物分子挥发到空气中，而埋藏在地下的爆炸物无法采用接触式的检测手段，所以该装备是一线特警急需的一种反恐排爆装备。同时，在反恐任务中，特警需要提前预判恐怖份子在掩体内的位置，才能进行战术解救，需要一种能够穿透墙体成像的装备。

现有的雷达发射机一般采用阶跃二极管的脉冲产生电路，图1所示，图1中VS为用于激励阶跃管的正弦波信号源，Rg是信号源内阻，为50欧姆。CB和RB构成稳定自偏置电路，LM和CM构成低通匹配网络。电容CT的作用是对二极管和激励电感组成的电路进行调谐，使其在低通匹配之前形成阻性网络，使之满足低通匹配的要求。RL为50欧姆负载，为超宽带脉冲的输出负载。

一种参考的实现方案是选择管子型号为电子部五十五所生产的WY411C。其阶跃二极管的参数如下：反向击穿电压53V，少子寿命64ns，反向电容2.0pF。虽然阶跃二极管的实现电路比较简单，但输出幅度和电路效率较低，电路参数的调谐对电路输出的影响也比较大。参考的输出脉冲如图2所示。

采用阶跃二极管的超宽带脉冲实现电路具备电路简单的优点，但由于阶跃二极管本身的缺陷(少子数量寿命等)，其输出信号的幅度较低(mA级别)，而微波放大管一般是由MOS的漏极供电，驱动能力可达安培(A级别)。因此，传统的方案为了提高输出信号幅度和驱动能力，往往仅以阶跃二极管电路做信号发生装置，需要在其后端增加信号放大等电路(功率放大)。虽然提升驱动能力，但增加了系统的整体功耗。

另外，传统的实现电路一般采用单管的信号发生电路，在实际产品中也存在可靠性的问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种超宽带脉冲雷达发射机的实现电路，通过采用平衡式结构，采用宽频带的微波器件，一方面可提升电路的性能，另一方面当某个单管损坏，电路还能继续工作，提升了系统的鲁棒性。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种超宽带脉冲雷达发射机的实现电路，包括触发单元、整形电路、微波三极管一、微波三极管二、耦合电容和超宽带信号输出单元；所述触发单元的输出端连接于整形电路的输入端，所述微波三极管一的输入端和微波三极管二的输入端分别独立连接于整形电路的输出端，且所述微波三极管一的输出端和微波三极管二的输出端分别独立通过耦合电容连接于所述超宽带信号输出单元的输入端。

进一步地，所述触发单元为MCU。

进一步地，所述整形电路为门电路。

进一步地，所述超宽带信号输出单元为发射天线。

进一步地，所述微波三极管一、微波三极管二均采用BFU768F。

本实用新型的有益效果在于：

1、通过采用低成本的微波三极管电路，利用双路平衡的形式，能够稳定而可靠的产生超宽带脉冲信号，发射波形稳定、为排爆探地雷达、穿墙雷达提供有效的激励；

2、电路的平衡结构相当于双备份，具备更高的鲁棒性；

3、利用微波三极管的高截止频率特性，可以产生理想的超宽带脉冲信号，比传统的设计方式具备更好的性能。

本实用新型的实现电路具备低功耗、宽频段和可靠性高的特点，非常适用于便携式的雷达电路发射机单元。

附图说明

图1为现有的雷达发射机的阶跃二极管脉冲产生电路示意图；

图2为现有的雷达发射机的参考的输出脉冲示意图；

图3为本实用新型实现电路的原理示意图；

图4为本实用新型实施例1的电路结构示意图；

图5为本实用新型实施例2的电路结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。

如图3所示，一种超宽带脉冲雷达发射机的实现电路，包括触发单元、整形电路、微波三极管一、微波三极管二、耦合电容和超宽带信号输出单元；所述触发单元的输出端连接于整形电路的输入端，所述微波三极管一的输入端和微波三极管二的输入端分别独立连接于整形电路的输出端，且所述微波三极管一的输出端和微波三极管二的输出端分别独立通过耦合电容连接于所述超宽带信号输出单元的输入端。

进一步地，所述触发单元为MCU。

进一步地，所述整形电路为门电路。

进一步地，所述超宽带信号输出单元为发射天线。

进一步地，所述微波三极管一、微波三极管二均采用BFU768F。

在上述实现电路中，触发单元通过电压状态变化输出触发信号；所述整形电路用于提升信号边沿，使得信号变化更陡峭；微波三极管电路为主要生成器件，在整形电路的驱动下，其输出状态迅速从截止态进入饱和态。

上述实现电路的工作原理在于：触发单元输出触发信号，触发信号先经过整形电路进行整形，以实现更陡峭的边沿。整形电路输出的边沿信号同时输入微波三极管一和微波三极管二，微波三极管一和微波三极管二在边沿信号的驱动下，迅速从截止区进入到饱和区，从而使输出信号的电平产生突变。通过调整耦合电容的电容参数，使得输出信号波形满足超宽带脉冲信号特性。微波三极管一和微波三极管二的输出信号经过耦合电容之后，从超宽带信号输出单元输出至空间。同时采用两路微波三极管，一方面可实现输出信号电平的叠加；另一方面可提高电路的鲁棒性，当一路信号出现故障时，整个实现电路仍可以正常工作，虽然输出幅度降低，但仍可保证产品的基本功能。

实施例1

本实施例提供一种超宽带脉冲雷达发射机的实现电路，可用于排爆探地雷达系统。排爆探地雷达系统通过探测地下可疑地区地质环境的二维微波环境图像信息，对爆炸物进行微波成像，主要是利用了典型爆炸物的电导率、介电常数等介质特性与环境中沙土、岩石等物质的介质特性不同来对二者进行区别与辨识。

在上述实现电路中，耦合电容的容值增大，可以有效提升输出超宽带信号幅度，但也使脉宽宽度加大，从而降低信号中心频率；而降低该电容容值，信号幅度下降，但输出脉宽也减小，从而提升超宽带信号的中心频率。根据不同的使用场景，可以选择合理的耦合电容的电容参数。本实施例中，微波三极管一和微波三极管二均采用BFU768F，其截止频率为8GHz；耦合电容的耦合电容包括C13、C17，C13、C17分别连接于微波三极管一和微波三极管二，实际取值为4.7pF。电路器件经过调试和优化，输出的超宽带信号质量较好，能够满足产品的设计需求，具体电路如图4所示。

实施例2

本实施例提供一种超宽带脉冲雷达发射机的实现电路，可用于排穿墙雷达发射系统。穿墙雷达发射系统通过发射超宽带信号，穿过墙体至被探测人体，人体的呼吸、心跳对超宽带信号进行调制，回波信号被超宽带时域雷达接收机检波，形成目标的图像。

在本实施例中，如图5所示，所述实现电路的微波三极管一和微波三极管二采用BFU768F，其截止频率为8GHz；耦合电容包括C13、C17，C13、C17分别连接微波三极管一和微波三极管二，实际取值为5.6pF；多路天线开关为HMC641ALC4的SP4T器件。穿墙雷达发射系统控制超宽带发射，并通过切换天线开关得到不同相位的目标反射波形，由BP算法得到墙后目标的雷达成像。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本实用新型权利要求的保护范围之内。

设计图

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