CN107390183B - 一种窄脉宽高频调制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种窄脉宽高频调制器，涉及雷达技术领域，该窄脉宽高频调制器包括：信号输入端连接变压器的初级线圈，变压器的第一次级线圈依次连接第一放大模块、滤波模块、第二放大模块、第一放电模块以及开关模块的第一输入端，变压器的第二次级线圈依次连接第三放大模块、倒相模块、微分模块、第四放大模块、第二放电模块以及开关模块的第二输入端，开关模块的输出端连接信号输出端，该窄脉宽高频调制器通过TTL脉冲信号的同步脉冲信号打开调制器的开关，取出的后沿脉冲关闭调制器的开关，不容易受到打火脉冲的干扰，不容易被误触发，抗干扰性强，可靠性高。

Description

一种窄脉宽高频调制器

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其是一种窄脉宽高频调制器。

背景技术

调制器作为雷达发射机的重要组成部分，现已发展出多种工作方式，其中窄脉宽高频调制器是雷达的新型功能要求。

目前的窄脉宽高频调制器通常是取出待调制的TTL脉冲信号的前沿脉冲和后沿脉冲，使前沿脉冲和后沿脉冲通过双稳态触发电路从而得到调制完成的传输信号。在这种电路结构中，调制器极容易打火脉冲而产生误触发，可靠性较低。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种窄脉宽高频调制器，该窄脉宽高频调制器抗干扰性强，可靠性高。

本发明的技术方案如下：

一种窄脉宽高频调制器，该调制器包括：信号输入端、信号输出端、变压器、第一放大模块、滤波模块、第二放大模块、第一放电模块、第三放大模块、倒相模块、微分模块、第四放大模块、第二放电模块和开关模块，变压器包括一个初级线圈和两个次级线圈，信号输入端用于接收待调制的脉冲信号，信号输出端用于输出调制完成的传输信号；

变压器的初级线圈连接信号输入端；变压器的第一次级线圈连接第一放大模块的输入端，第一放大模块的输出端连接滤波模块的输入端，滤波模块的输出端连接第二放大模块的输入端，第二放大模块的输出端连接第一放电模块的输入端，第一放电模块的输出端连接开关模块的第一输入端；变压器的第二次级线圈连接第三放大模块的输入端，第三放大模块的输出端连接倒相模块的输入端，倒相模块的输出端连接微分模块的输入端，微分模块的输出端连接第四放大模块的输入端，第四放大模块的输出端连接第二放电模块的输入端，第二放电模块的输出端连接开关模块的第二输入端，开关模块的输出端连接信号输出端。

其进一步的技术方案为，滤波模块包括第一电容和第二电容，第一电容和第二电容并联，该并联电路的一端连接滤波模块的输入端、另一端连接滤波模块的输出端。

其进一步的技术方案为，微分模块包括第三电容和第一电阻，第三电容和第一电阻串联，该串联电路的一端连接微分模块的输入端、另一端接地，第三电容和第一电阻的公共端连接微分模块的输出端。

其进一步的技术方案为，第二放大模块与第四放大模块的电路结构相同，放大模块包括：放大器、第一三极管和第二三极管，第一三极管为NPN型三极管，第二三极管为PNP型三极管，放大器的输入端连接放大模块的输入端，放大器的输出端分别连接第一三极管和第二三极管的基极，第一三极管的集电极连接电源端，第一三极管的发射极连接第二三极管的发射极，第二三极管的集电极接地，第一三极管的发射极还连接放大模块的输出端。

其进一步的技术方案为，第一放电模块与第二放电模块的电路结构相同，放电模块包括PNP型的第三三极管、第二电阻和第一二极管，第三三极管的基极连接放电模块的输入端，第三三极管的基极还分别连接第二电阻以及第一二极管的输入端，第一二极管的输出端连接第三三极管的发射极并连接放电模块的输出端，第二电阻与第三三极管的集电极分别接地。

其进一步的技术方案为，开关模块包括第一开关元件和第二开关元件，开关元件为三极管或MOS管，第一开关元件的第一端通过第三电阻连接开关模块的第一输入端、第二端接地、第三端连接正偏电源的正极，第二开关元件的第一端通过第六电阻连接开关模块的第二输入端、第二端连接负偏电源的负极并接地、第三端通过第七电阻和第四电阻连接第一开关元件的第二端，正偏电源的负极连接负偏电源的正极并接地，第四电阻与第七电阻的公共端连接第五电阻和第八电阻，第五电阻的另一端连接开关模块的输出端，第八电阻的另一端接地；第一开关元件以及第二开关元件的第二端与第三端之间均连接有过压保护电路，过压保护电路包括依次串联的第二二极管、第三二极管和第四二极管，该串联电路的正向输入端连接开关元件的第二端、反向输入端连接开关元件的第三端。

本发明的有益技术效果是：

本申请公开的窄脉宽高频调制器通过TTL脉冲信号的同步脉冲信号打开调制器的开关，取出的后沿脉冲关闭调制器的开关，而不是通过前沿脉冲打开调制器的开关，因此不容易受到打火脉冲的干扰，不容易被误触发，抗干扰性强，可靠性高，同时电路所适用的器件简单、体积小、便于维修、工作范围大且适应性强。

附图说明

图1是窄脉宽高频调制器的结构图。

图2是窄脉宽高频调制器的电路图。

图3是窄脉宽高频调制器中的稳压模块的电路图。

图4是脉冲波形关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

请参考图1，其示出了本申请公开的窄脉宽高频调制器的结构图，该窄脉宽高频调制器包括信号输入端Sin、信号输出端Sout、变压器T、第一放大模块、滤波模块、第二放大模块、第一放电模块、第三放大模块、倒相模块、微分模块、第四放大模块、第二放电模块和开关模块，变压器T包括一个初级线圈和两个次级线圈，两个次级线圈的匝数通常相同。信号输入端Sin用于接收待调制的TTL脉冲信号，信号输出端Sout用于输出调制完成的传输信号。

变压器T的初级线圈连接信号输入端Sin，具体的，变压器T的初级线圈的一端连接信号输入端Sin、另一端接地；变压器T的第一次级线圈连接第一放大模块的输入端，第一放大模块的输出端连接滤波模块的输入端，滤波模块的输出端连接第二放大模块的输入端，第二放大模块的输出端连接第一放电模块的输入端，第一放电模块的输出端连接开关模块的第一输入端。

变压器T的第二次级线圈连接第三放大模块的输入端，第三放大模块的输出端连接倒相模块的输入端，倒相模块的输出端连接微分模块的输入端，微分模块的输出端连接第四放大模块的输入端，第四放大模块的输出端连接第二放电模块的输入端，第二放电模块的输出端连接开关模块的第二输入端，开关模块的输出端连接信号输出端Sout。

涉及到具体的电路结构，本申请可以有多种实施方式，以下用一个典型的实施例来说明本申请的具体电路结构和工作原理，请参考图2。

变压器T的初级线圈的一端连接信号输入端Sin、另一端接地，初级线圈的两端之间还并联第十电容C10，变压器T的第一次级线圈的一端连接第一放大模块的输入端、另一端接地，变压器T的第二次级线圈的一端连接第三放大模块的输入端、另一端接地，第一次级线圈以及第二次级线圈的两端之间分别并联有第九电阻R9和第十一电容C11。

第一放大模块与第三放大模块的电路结构相同，这两个放大模块中的每个放大模块均包括一放大器A1，比如放大器A1为SC1302系列，放大器A1的两个NC脚分别悬空，两个输入端InA脚和InB脚均连接放大模块的输入端，GND脚接地，两个输出端OutA脚和OutB脚均连接放大模块的输出端。第一放大模块中的放大器A1的VCC脚连接第二电源端Vcc2，第二放大模块中的放大器A1的VCC脚连接第三电源端Vcc3。

滤波模块包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2并联，该并联电路的一端连接滤波模块的输入端、另一端连接滤波模块的输出端。

倒相模块包括倒相器A2，该倒相器A2可以通过与非门芯片实现，比如是74LS00芯片，该芯片包括4组与非门，每组与非门包括两个输入端和一个输出端，第一组与非门的一个输入端1A连接第三电源端Vcc3、另一个输入端1B连接该倒相模块的输入端、输出端1Y连接该倒相模块的输出端，另外三组与非门的输入端和输出端均接地，GND脚接地，VCC脚连接第三电源端Vcc3。该倒相模块用于对输入的信号进行倒相，当从输入端1B输入高电平信号时，1Y脚输出低电平，当从输入端1B输入低电平信号时，1Y脚输出高电平。

微分模块包括第三电容C3和第一电阻R1，第三电容C3和第一电阻R1串联，该串联电路的一端连接微分模块的输入端、另一端接地，第三电容C3和第一电阻R1的公共端连接微分模块的输出端。

第二放大模块与第四放大模块的电路结构相同，这两个放大模块中的每个放大模块包括：放大器A3、第一三极管V1和第二三极管V2，其中的放大器A3可以与放大器A1的型号和结构相同，两个输入端InA脚和InB脚均连接放大模块的输入端，GND脚接地，两个输出端OutA脚和OutB脚均连接放大模块的输出端，第二放大模块中的放大器A3的VCC脚连接第一电源端Vcc1、第四放大模块中的放大器A3的VCC脚连接第四电源端Vcc4。第一三极管V1为NPN型三极管，第二三极管V2为PNP型三极管，放大器A3的输入端连接该放大模块的输入端，放大器A3的输出端分别连接第一三极管V1和第二三极管V2的基极，第一三极管V1的发射极连接第二三极管V2的发射极，第二三极管V2的集电极接地，第一三极管V1的发射极还连接该放大模块的输出端，第一三极管V1的集电极连接电源端，具体的，第二放大模块中的第一三极管V1的集电极连接第一电源端Vcc1、第四放大模块中的第一三极管V1的集电极连接第四电源端Vcc4。

第一放电模块与第二放电模块的电路结构相同，这两个放电模块中的每个放电模块包括PNP型的第三三极管V3、第二电阻R2和第一二极管D1，第三三极管V3的基极连接放电模块的输入端，第三三极管V3的基极还分别连接第二电阻R2以及第一二极管D1的输入端，第一二极管D1的输出端连接第三三极管V3的发射极并连接放电模块的输出端，第二电阻R2与第三三极管V3的集电极分别接地。

开关模块包括第一开关元件Q1和第二开关元件Q2，开关元件包括第一端、第二端和第三端，开关元件为三极管或MOS管，当开关元件为MOS管时，开关元件的第一端为栅极、第二端为源极、第三端为漏极，当开关元件为三极管时，开关元件的第一端为基极、第二端为发射极、第三端为集电极，本申请以开关元件为MOS管为例。第一开关元件Q1的第一端通过第三电阻R3连接开关模块的第一输入端、第二端接地、第三端连接正偏电源的正极，第二开关元件Q2的第一端通过第六电阻R6连接开关模块的第二输入端、第二端连接负偏电源的负极并接地、第三端通过第七电阻R7和第四电阻R4连接第一开关元件Q1的第二端，正偏电源的负极连接负偏电源的正极并接高压地端，第四电阻R4与第七电阻R7的公共端连接第五电阻R5和第八电阻R8，第五电阻R5的另一端连接开关模块的输出端，第八电阻R8的另一端接地；第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2的第二端与第三端之间均连接有过压保护电路，过压保护电路包括依次串联的第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4为瞬态电压抑制二极管，该串联电路的正向输入端连接开关元件的第二端、反向输入端连接开关元件的第三端。

需要说明的是，在实际实现时，在图2示出的电路图中，本申请公开的窄脉宽高频调制器中通常还包括一些上文未介绍的电容和电阻，主要是存在于各个模块之间，用于对电路进行一些常见的分压和滤波，本申请对此不作赘述。

在上述电路中，第一电源端Vcc1和第二电源端Vcc2为一组供电电源的地，第三电源端Vcc3和第四电源端Vcc4为另一组供电电源的地，这两组电源的地是不同电位的，不相通。其中，每个电源端都不是直接连接到供电电源的，第一电源端Vcc1和第二电源端Vcc2通过第一稳压模块连接一组供电电源的地，第三电源端Vcc3和第四电源端Vcc4通过第二稳压模块连接另一组供电电源的地。第一稳压模块和第二稳压模块的电路结构相同，请参考图3，每个稳压模块包括：电桥的一条对角线的两端用于连接该稳压模块的输入端，电桥为桥式整流器，电桥的另一条对角线中的第一端与第二端之间分别并联有第四电容C4、第五电容C5和稳压器，稳压器可以是三端正稳压器7815芯片，稳压器的第三端连接第一电感L1、电桥的另一条对角线中的第二端连接第二电感L2，稳压器与第一电感L1之间并联有第六电容C6和第七电容C7，第六电容C6和第七电容C7的另一端分别连接电桥与第二电感L2的公共点，第一电感L1的另一端连接第八电容C8和第九电容C9并连接该稳压模块的第一输出端O1，第二电感L2的另一端接地，第八电容C8和第九电容C9的另一端分别接地。第一电感L1的另一端还连接稳压器的第一端，该稳压器可以为三端稳压芯片7805芯片，该稳压器的第二端接地、第三端连接第十二电容C12和第十三电容C13，第十二电容C12和第十三电容C13的另一端分别接地，该稳压器的第三端还连接第二输出端O2。第一稳压模块的输入端连接一组供电电源的地、第一输出端O1连接第一电源端Vcc1、第二输出端O2连接第二电源端Vcc2；第二稳压模块的输入端连接另一组供电电源的地、第一输出端O1连接第三电源端Vcc3、第二输出端O2连接第四电源端Vcc4。

本申请公开的窄脉宽高频调制器的工作原理为：

待调制的TTL脉冲信号从变压器T的初级线圈输入，在变压器T的作用下变为两路脉冲信号，第一路脉冲信号从第一次级线圈输出、第二路脉冲信号从第二次级线圈输出。

第一路脉冲信号经过第一放大模块进行功率放大，再经过滤波模块滤除信号中的直流分量、经过第二放大模块进行进一步的功率放大，第一放电模块对信号进行快速放电，再将处理后的脉冲信号输入至开关模块的第一输入端，该处理后的脉冲信号打开调制器的开关，从信号输出端输出调制完成的传输信号。

第二路脉冲信号经过第三放大模块进行功率放大，再经过倒相模块对信号进行倒相，微分模块用于取出倒相后的脉冲信号的后沿脉冲，第四放大模块对取出的后沿脉冲进行进一步的功率放大，第二放电模块对信号进行快速放电，再将处理后的后沿脉冲输入至开关模块的第二输入端关闭调制器的开关。

本申请中的脉冲波形关系请参考图4，其中(a)-(d)分别为输入的待调制的TTL脉冲信号、输入至开关模块的第一输入端的脉冲信号、输入至开关模块的第二输入端的后沿脉冲、输出的调制完成的传输信号。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种窄脉宽高频调制器，其特征在于，所述调制器包括：信号输入端、信号输出端、变压器、第一放大模块、滤波模块、第二放大模块、第一放电模块、第三放大模块、倒相模块、微分模块、第四放大模块、第二放电模块和开关模块，所述变压器包括一个初级线圈和两个次级线圈，所述信号输入端用于接收待调制的脉冲信号，所述信号输出端用于输出调制完成的传输信号；

所述变压器的初级线圈连接所述信号输入端；所述变压器的第一次级线圈连接所述第一放大模块的输入端，所述第一放大模块的输出端连接所述滤波模块的输入端，所述滤波模块的输出端连接所述第二放大模块的输入端，所述第二放大模块的输出端连接所述第一放电模块的输入端，所述第一放电模块的输出端连接所述开关模块的第一输入端；所述变压器的第二次级线圈连接所述第三放大模块的输入端，所述第三放大模块的输出端连接所述倒相模块的输入端，所述倒相模块的输出端连接所述微分模块的输入端，所述微分模块的输出端连接所述第四放大模块的输入端，所述第四放大模块的输出端连接所述第二放电模块的输入端，所述第二放电模块的输出端连接所述开关模块的第二输入端，所述开关模块的输出端连接所述信号输出端；

所述微分模块包括第三电容和第一电阻，所述第三电容和所述第一电阻串联，该串联电路的一端连接所述微分模块的输入端、另一端接地，所述第三电容和所述第一电阻的公共端连接所述微分模块的输出端；

所述第二放大模块与所述第四放大模块的电路结构相同，所述放大模块包括：放大器、第一三极管和第二三极管，所述第一三极管为NPN型三极管，所述第二三极管为PNP型三极管，所述放大器的输入端连接所述放大模块的输入端，所述放大器的输出端分别连接所述第一三极管和第二三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接电源端，所述第一三极管的发射极连接所述第二三极管的发射极，所述第二三极管的集电极接地，所述第一三极管的发射极还连接所述放大模块的输出端。

2.根据权利要求1所述的窄脉宽高频调制器，其特征在于，所述滤波模块包括第一电容和第二电容，所述第一电容和所述第二电容并联，该并联电路的一端连接所述滤波模块的输入端、另一端连接所述滤波模块的输出端。

3.根据权利要求1所述的窄脉宽高频调制器，其特征在于，所述第一放电模块与所述第二放电模块的电路结构相同，所述放电模块包括PNP型的第三三极管、第二电阻和第一二极管，所述第三三极管的基极连接所述放电模块的输入端，所述第三三极管的基极还分别连接所述第二电阻以及所述第一二极管的输入端，所述第一二极管的输出端连接所述第三三极管的发射极并连接所述放电模块的输出端，所述第二电阻与所述第三三极管的集电极分别接地。

4.根据权利要求1所述的窄脉宽高频调制器，其特征在于，所述开关模块包括第一开关元件和第二开关元件，所述开关元件为三极管或MOS管，所述第一开关元件的第一端通过第三电阻连接所述开关模块的第一输入端、第二端接地、第三端连接正偏电源的正极，所述第二开关元件的第一端通过第六电阻连接所述开关模块的第二输入端、第二端连接负偏电源的负极并接地、第三端通过第七电阻和第四电阻连接所述第一开关元件的第二端，所述正偏电源的负极连接所述负偏电源的正极并接地，所述第四电阻与所述第七电阻的公共端连接第五电阻和第八电阻，所述第五电阻的另一端连接所述开关模块的输出端，所述第八电阻的另一端接地；所述第一开关元件以及所述第二开关元件的第二端与第三端之间均连接有过压保护电路，所述过压保护电路包括依次串联的第二二极管、第三二极管和第四二极管，该串联电路的正向输入端连接开关元件的第二端、反向输入端连接开关元件的第三端。

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