CN101634703A - 雷达脉冲调制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将直流高压电压调制成各种时间间隔和各种频率的雷达脉冲调制器，信号接收模块通过串行接口电路连接脉冲发生器，脉冲发生器的输出分别连接第一推动电路和第二推动电路，两组推动电路的输出分别连接脉冲变压器的初级线圈端，推动电路的高压电源的输出分别连接MOSFET支路模块和IGBT支路模块，两支路模块并联后连接支路切换控制器的输入。脉冲发生器的FPGA芯片分别外接并行输出接口、并行输入接口、程序存储器、切换控制开关和触发脉冲开关。可方便地控制发射机的预热时间、触发脉冲的脉宽和触发脉冲的重复频率，抑制同频干扰，在调制成高压的过程中获得较好的波形；推动电路具有较快的开关速度以及更高的电压和功率容量。

Description

雷达脉冲调制器

技术领域

本发明涉及一种将直流高压电压调制成各种时间间隔和各种频率的高压脉冲装置，特别应用于雷达发射机中。

背景技术

脉冲调制器是以脉冲方式工作的雷达发射机中的主要部件，脉冲调制器所产生的触发脉冲的幅值、脉宽、波形和重复频率值这些参数直接决定了雷达发射机功率的大小，也决定了雷达观测距离的远近、雷达观测方位及距离分辨率和雷达图像质量的好坏，因此，脉冲调制器性能的优劣，对于雷达发射机乃至雷达整机性能的优劣具有决定的作用。

传统的脉冲调制器是以人工线作为储能和脉冲成形器件，以充氘闸流管作为开关的线性调制器。这种调制器的缺点是脉冲的幅值、脉宽、波形、重复频率值不能予以灵活的控制，稳定性相对也比较差。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的缺陷，提供了一种控制灵活、抗干扰性好、可靠性高的固态刚性管雷达脉冲调制器。

本发明采用的技术方案是：信号接收模块通过串行接口电路连接脉冲发生器，脉冲发生器的输出分别连接第一推动电路和第二推动电路，两组推动电路的输出分别连接脉冲变压器，脉冲变压器产生高压触发脉冲；所述推动电路的高压电源的输出分别连接MOSFET支路模块和IGBT支路模块，MOSFET支路模块和IGBT支路模块并联后连接支路切换控制器的输入。

所述脉冲发生器具有FPGA芯片，该FPGA芯片包括内嵌CPU模块、逻辑控制器和脉冲信号发生芯片，该FPGA芯片分别外接并行输出接口、并行输入接口、程序存储器、切换控制开关和触发脉冲开关。

所述第一推动电路和第二推动电路分别连接于脉冲变压器的初级线圈端。

本发明的有益效果是：

1、用FPGA(可编程逻辑器件)以及内置式CPU(中央处理器)组成脉冲调制器的脉冲发生器，以数字化指令控制脉冲发生器，所有程序都可用VHDL语言写成，用户可以根据使用的需要，方便地控制发射机的预热时间、触发脉冲的脉宽和触发脉冲的重复频率，抑制同频干扰，并且在调制成高压的过程中获得较好的波形，又可使雷达发射机在大的电压和电流下保持稳定。

2、推动电路采用高压刚性开关器件MOSFET(场效晶体管)支路和IGBT(晶体管)支路的相互兼容性和相互切换的控制电路；具有较快的开关速度以及更高的电压和功率容量，实现良好的波形且保证雷达发射机的稳定性。

3、脉冲变压器采用加法式拓扑结构，即由两组推动电路连至脉冲变压器初级，以在次级上形成电压相加，当初级与次级各设一层绕组时，可减小分布电容。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的连接示意图。

图2是图1中信号接收模块1、串行接口电路2与脉冲发生器3的具体结构连接图。

图3是图1中脉冲发生器3的具体结构图。

图4是图1中脉冲发生器3、推动电路4以及脉冲变压器5的具体结构连接图。

图5是图1中推动电路4与脉冲变压器5的具体结构连接图。

具体实施方式

如图1所示，信号接收模块1通过RS422与串行接口电路2连接，串行接口电路2连接脉冲发生器3，脉冲发生器3产生的脉冲信号输出给推动电路4，脉冲发生器3的输出分别连接两组推动电路，即第一推动电路4-1和第二推动电路4-2，这两组推动电路的输出分别连接脉冲变压器5，脉冲变压器5通过耦合产生高压触发脉冲6。

如图2，信号接收模块1包括控制信号发生器11和控制信号连接器12。串行接口电路2包括时钟21和UART芯片22(UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置，是一个并行与串行相互转换的输入输出芯片)，UART芯片22分别连接控制信号发生器11、控制信号连接器12和脉冲发生器3。雷达用户的控制信号为RS422信号，送入UART芯片22，UART芯片22将串口信号转变为8位并口数据信号，送往脉冲发生器3。同样，来自脉冲发生器3的应答数据，经UART芯片22转为串口信号，转变为RS422信号，回送给用户。

如图3，脉冲发生器3由FPGA以及内置式CPU组成，具有一个FPGA芯片33，采用Altera公司的FPGA，内嵌NiosIICPU。FPGA芯片33包括内嵌CPU模块331、逻辑控制器332和脉冲信号发生芯片333，该FPGA芯片33分别外接并行输出接口31、并行输入接口32、程序存储器37，切换控制开关34和触发脉冲开关36。切换控制开关34和触发脉冲开关36的输出分别连接推动电路4中的支路切换控制器41，以控制在不同脉宽和频率下采用那一种支路工作。

脉冲发生器3的控制输入端通过串行接口电路2与雷达用户以及来自雷达接收机的信号相连接。用户可以通过指令控制触发脉冲的发生、脉冲宽度及其改变、脉冲的重复频率。在内置CPU的程序存储器37中装有预置的以下程序：

1、冷启动预热时间控制程序。可以根据用户发来的指令，灵活地控制冷启动时延时时间的长短，既对发射机起到保护作用，又能够快速地启动发射机，还可通过改变脉冲间隔达到抑制同频干扰的目的。

2、0.05微秒至1.5微秒宽度、600Hz至3000Hz频率的触发脉冲的产生控制程序。可以根据用户发来的指令，控制产生出触发脉冲。

3、雷达同频干扰抑制程序。当雷达接收机接收到雷达同频干扰的信号时会发来指令，启动这一程序，通过改变脉冲间隔达到抑制同频干扰的目的。启动这一程序，也可以由用户的指令来实现。

如图4所示，推动电路4由高压电源44、MOSFET支路模块42、IGBT支路模块43和支路切换控制器41组成，其中MOSFET为场效应晶体管，是一种依靠多数载流子工作的增强型器件，优点是具有相对较快的开关速度。IBGT也是一种压控器件，它具有更高的电压和功率容量。MOSFET支路模块42和IGBT支路模块43并联后分别接高压电源44的输出和支路切换控制器41的输入，支路切换控制器41的输出连接脉冲变压器5。支路切换控制器41由二对高压继电器组成，继电器的动作由来自脉冲发生器3的信号控制，继电器的开关将切换二条支路中的一条工作。推动电路4调制成的高压脉冲，也由支路切换控制器41输出，并和脉冲变压器5相连接。

如图5所示，推动电路2调制出的触发电压脉冲与脉冲变压器5相连接，通过脉冲变压器5的耦合，最终将触发电压脉冲升高至6000-8000V的高压脉冲，来满足发射机磁控管发射的需要。脉冲变压器5采用加法式拓扑结构，第一推动电路4-1和第二推动电路4-2这两组推动电路分别连至脉冲变压器5的初级线圈端，以在次级上形成电压相加。在次级线圈端输出高压触发脉冲6，初级与次级各设一层绕组。

本发明工作时，脉冲发生器3产生的触发脉冲为低压脉冲，它与后续的推动电路2相连接，当触发脉冲宽度比较小，重复频率比较高的时候，为了获得良好的脉冲波形，需要的开关速度较快，电压和电流相对较小，这时推动电路2由MOSFET支路模块42实现；当触发脉冲宽度比较大，重复频率比较低的时候，开关速度相对比较慢，所需电压和电流很大，这时推动电路2由IGBT支路模块43实现，以保证雷达的稳定性；二种支路的电路在指令控制下混合使用，具有良好的波形和稳定性。

Claims (3)

1、一种雷达脉冲调制器，信号接收模块(1)通过串行接口电路(2)连接脉冲发生器(3)，其特征是：脉冲发生器(3)的输出分别连接推动电路(4)中的第一推动电路(4-1)和第二推动电路(4-2)，两组推动电路的输出分别连接脉冲变压器(5)，脉冲变压器(5)产生高压触发脉冲(6)；所述推动电路(4)的高压电源(44)的输出分别连接MOSFET支路模块(42)和IGBT支路模块(43)，MOSFET支路模块(42)和IGBT支路模块(43)并联后连接支路切换控制器(41)的输入。

2、根据权利要求1所述的雷达脉冲调制器，其特征是：所述脉冲发生器(3)具有FPGA芯片(33)，该FPGA芯片(33)包括内嵌CPU模块(331)、逻辑控制器(332)和脉冲信号发生芯片(333)，该FPGA芯片(33)分别外接并行输出接口(31)、并行输入接口(32)、程序存储器(37)、切换控制开关(34)和触发脉冲开关(36)。

3、根据权利要求1所述的雷达脉冲调制器，其特征是：所述第一推动电路(4-1)和第二推动电路(4-2)分别连接于脉冲变压器(5)的初级线圈端。

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