CN106059537A - 用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源 - Google Patents

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郑俊
胡湘平
刘兵
金力
徐建
彭瑞金
黄梦琪
李加能
张之峰
刘永强
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Abstract

本发明涉及雷达探测技术领域，其公开了一种用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源，解决传统技术中对空反隐身冲激雷达系统的脉冲源峰值低，功率小的问题。该脉冲源包括：DC‑DC模块、驱动隔离模块、脉冲产生模块和脉冲整形模块；所述DC‑DC模块和驱动隔离模块与脉冲产生模块电连接；所述脉冲整形模块与所述脉冲产生模块电连接。本发明采用22级基于雪崩三极管的Marx电路实现高电压峰值和窄半峰值宽度，脉冲峰值电压大于2kV，能大大增加雷达系统的作用距离；产生的冲激信号频谱在0.1GHz‑1GHz范围内，频带范围宽，能达到反隐身的要求，适用于反隐雷达探测。

Description

用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源
技术领域
本发明涉及雷达探测技术领域，具体涉及用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源。
背景技术
由于对空反隐身冲激雷达系统要求辐射出信号频谱宽和电压峰值高，所以输出信号为高电压峰值窄脉冲信号；而一般的射频前端电路不能实现。这就需要专门设计高峰值的冲激脉冲源对天线进行信号输入，该脉冲源要满足高电压峰值，频谱宽、抖动小以及拖尾小的特点。
但国内外时域探测雷达的脉冲源通常幅度只有一千多伏，而且脉冲宽度几纳秒；这样导致脉冲源的功率不够探测距离太短和低频信号太低而辐射很低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源，解决传统技术中对空反隐身冲激雷达系统的脉冲源峰值低，功率小的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源，包括：DC-DC模块、驱动隔离模块、脉冲产生模块和脉冲整形模块；所述DC-DC模块和驱动隔离模块与脉冲产生模块电连接；所述脉冲整形模块与所述脉冲产生模块电连接。
作为进一步优化，所述DC-DC模块、驱动隔离模块、脉冲产生模块和脉冲整形模块集成在一个电路板上，且所述电路板被封装在金属铝盒中。
作为进一步优化，所述金属铝盒上设置有DC12V电源接口，以及用于输入驱动信号的SMA接头和用于输出脉冲的SMA接口。
作为进一步优化，所述电路板采用型号为RO4350B的高频板。
作为进一步优化，所述DC-DC模块为12V转300VDC-DC模块。
作为进一步优化，所述金属铝盒的尺寸为：底厚4mm，侧边厚6mm，盖板厚2mm。
作为进一步优化，所述驱动隔离模块包括电源模块以及顺次级联的FPGA方波电路、微分电路、功率放大电路和隔离变压器；所述电源模块与所述FPGA方波电路和功率放大电路相连。
作为进一步优化，所述脉冲产生模块包括22级Marx电路，所述22级Marx电路由22级串联的分支电路构成，其中第1级分支电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻，第一电容、第二电容和雪崩三极管；所述雪崩三极管的集电极通过第一电阻连接至电源，并通过第一电容和第二电阻接地；所述雪崩三极管的基极通过第二电容连接至其发射极；所述第三电阻串接在所述雪崩三极管的基极与发射极之间；
第2级至第22级分支电路中的每一级分支电路均包括一个雪崩三极管、一个电容和两个电阻；其中雪崩三极管的基极连接其发射极，雪崩三极管的集电极通过一个电阻连接至电源，并通过电容和另外一个电阻接地，还通过该级分支电路中的所述电容连接上一级分支电路中雪崩三极管的发射级。
作为进一步优化，所述雪崩三极管采用型号为FMMT415的三极管。
作为进一步优化，所述脉冲整形模块采用雪崩二极管和滤波器以及1/4微带线实现对波形整形和与天线之间的宽带匹配。
本发明的有益效果是：
1、采用22级基于雪崩三极管的Marx电路实现高电压峰值和窄半峰值宽度，脉冲峰值电压大于2kV，能大大增加雷达系统的作用距离；产生的冲激信号频谱在0.1GHz-1GHz范围内，频带范围宽，能达到反隐身的要求；
2、将DC-DC模块、驱动隔离模块、脉冲产生模块和脉冲整形模块集成在电路板上，减小设备体积；为了减小脉冲源辐射对天线和系统整个影响，将整个电路板封装在金属铝盒中，而且方便设备的拆装；
3、使用驱动隔离电路和12V转300VDC-DC芯片高压供电模块减小时间抖动和幅度抖动。
附图说明
图1为本发明中用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源结构框图；
图2为驱动隔离模块结构框图；
图3为驱动隔离模块中的微分电路求导示意和输入输出波形图；
图4为22级Marx电路结构示意图；
图5为采用OrCad对Marx电路输出的仿真结果图；
图6为本发明高功率冲激脉冲源测试单级脉冲结果示意图；
图7为本发明高功率冲激脉冲源测试双级脉冲结果示意图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源，解决传统技术中对空反隐身冲激雷达系统的脉冲源峰值低，功率小的问题。
下面结合附图及实施例对本发明的方案作进一步的描述：
如图1所示，本发明中的高功率冲激脉冲源包括DC-DC模块、驱动隔离模块、脉冲产生模块和脉冲整形模块；所述DC-DC模块和驱动隔离模块与脉冲产生模块电连接；所述脉冲整形模块与所述脉冲产生模块电连接；
12V电源从接口进入分两路，一路连接DC-DC升压芯片产生300V高压给脉冲产生模块的Marx电路中电容充电，另外一路给驱动隔离电路供电；驱动信号从SMA接口进入，连接驱动隔离电路，通过驱动隔离电路给Marx电路中的雪崩三极管驱动；Marx电路产生脉冲信号经过整形电路以后通过两边都有SMA的2cm同轴线连接到屏蔽盒上的SMA接头。
其中，所述驱动隔离模块如图2所示，包括电源模块以及顺次级联的FPGA方波电路、微分电路、功率放大电路和隔离变压器；所述电源模块与所述FPGA方波电路和功率放大电路相连。如图3所示，FPGA方波电路产生3.3V方波，通过微分电路求导以后波形通过隔离变压器输出波形如图3右下所示，最终输出的波形，上升沿为1ns，幅值为9V。
图4示意了22级Marx电路结构，其中驱动信号经过一个微分电路触发Q1的be级触发整个Marx电路雪崩；在没有触发之前，雪崩三极管断开，300V高压电源通过电阻Rc和RE给电容C充电；当雪崩三极管Q1触发时，整个Marx电路中的雪崩三极管发生雪崩效应，雪崩三极管导通，于是所有电容串联给负载电阻放电产生单级脉冲波。
如图5所示的Marx电路经过用OrCad仿真结果图，其中上升沿3.78ns，电压幅度是2253V，半峰值宽度为4.26ns；实际电路经过整形电路以后输出波形如图6所示，上升沿883ps，电压幅度为2076V，半峰值宽度为1.429ns，而且脉冲拖尾信号只有2.06％，幅度抖动为4.7％，时间抖动3.9％。经过同轴反射线设计出来的双极脉冲信号如图7所示，其中632ps的上升沿，峰峰值电压2.16kV，峰峰值宽度1.49ns幅度抖动2％，脉宽抖动3.6％，双极脉宽比1:2.65，双极幅度比1.45:1。

Claims (9)

1.用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源，其特征在于，包括：DC-DC模块、驱动隔离模块、脉冲产生模块和脉冲整形模块；所述DC-DC模块和驱动隔离模块与脉冲产生模块电连接；所述脉冲整形模块与所述脉冲产生模块电连接。
2.如权利要求1所述的用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源，其特征在于，所述DC-DC模块、驱动隔离模块、脉冲产生模块和脉冲整形模块集成在一个电路板上，且所述电路板被封装在金属铝盒中，所述金属铝盒的尺寸为：底厚4mm，侧边厚6mm，盖板厚2mm。
3.如权利要求2所述的用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源，其特征在于，所述金属铝盒上设置有DC12V电源接口、用于输入驱动信号的SMA接头和用于输出脉冲的SMA接口。
4.如权利要求2所述的用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源，其特征在于，所述电路板采用型号为RO4350B的高频板。
5.如权利要求1所述的用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源，其特征在于，所述DC-DC模块为12V转300V的DC-DC模块。
6.如权利要求1所述的用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源，其特征在于，所述驱动隔离模块包括电源模块以及顺次级联的FPGA方波电路、微分电路、功率放大电路和隔离变压器；所述电源模块与所述FPGA方波电路和功率放大电路相连。
7.如权利要求1所述的用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源，其特征在于，所述脉冲产生模块包括22级Marx电路，所述22级Marx电路由22级串联的分支电路构成，其中第1级分支电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻，第一电容、第二电容和雪崩三极管；所述雪崩三极管的集电极通过第一电阻连接至电源，并通过第一电容和第二电阻接地；所述雪崩三极管的基极通过第二电容连接至其发射极；所述第三电阻串接在所述雪崩三极管的基极与发射极之间；
第2级至第22级分支电路中的每一级分支电路均包括一个雪崩三极管、一个电容和两个电阻；其中雪崩三极管的基极连接其发射极，雪崩三极管的集电极通过一个电阻连接至电源，并通过电容和另外一个电阻接地，还通过该级分支电路中的所述电容连接上一级分支电路中雪崩三极管的发射级。
8.如权利要求7所述的用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源，其特征在于，所述雪崩三极管采用型号为FMMT415的三极管。
9.如权利要求1所述的用于对空反隐身雷达系统的高功率冲激脉冲源，其特征在于，所述脉冲整形模块采用雪崩二极管和滤波器以及1/4微带线实现对波形整形和与天线之间的宽带匹配。
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