CN109787587B - 一种灵巧型微波组合脉冲产生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灵巧型微波组合脉冲产生器，包括时序组合脉冲产生支路和频率组合脉冲支路。时序组合脉冲产生支路包括双输入端口、PIN限幅器、比例调节衰减器、PIN脉冲调制器、功分器/合路器、低噪声放大器、隔离器及输出端口；频率组合脉冲支路包括双输入端口、PIN限幅器、功分器/合路器、PIN脉冲调制器、低噪声放大器、隔离器、输出端口；解决现有微波脉冲产生样式单一、频段受限、连接繁杂、稳定性差的技术问题。通过PIN脉冲调制器调节外部驱动信号的脉冲宽度，可产生对应宽度的脉冲信号；调节所用外部驱动脉冲信号延迟时间，可产生对应间隔时间的时序；通过比例调节衰减器可获得不同的功率比，适合于模拟产生多种微波波形的应用场合。

Description

一种灵巧型微波组合脉冲产生器

技术领域

本发明涉及一种灵巧型微波组合脉冲产生器，特别是利用微波器件产生多种脉冲样式的装置。

背景技术

产生多种样式的微波脉冲是进行微波测量、效应研究等的基础。几种典型的多样式微波脉冲产生方式：

第Ⅰ种产生方式，是直接使用标准微波信号源的脉冲调制方式。标准微波信号源输出连续波的幅度稳定，可作为高品质前级信号源、激励信号源。主要不足有：脉冲样式较单一，主要参数是脉冲宽度、脉冲重复频率(或脉冲重复周期)。输出窄脉冲的形式简单，单一脉冲宽度最低限制10ns(低波段限制在约10ns，高波段限制在约100ns)，且无法产生宽/窄组合脉冲。

第Ⅱ种产生方式，是基于任意波形发生器，可编程实现多种脉冲样式，配备外部同步信号可与外部仪表同步工作。主要不足有：价格昂贵；工作频率范围小。

第Ⅲ种产生方式，是利用分立元器件，并按照一定要求连接而成，可产生要求的组合脉冲样式。主要不足有：需要较多的分立元器件，互连繁杂，工作效率低，还涉及分立元器件间阻抗匹配、电缆连接的稳定性、器件互连的重复性等问题。

发明内容

本发明目的是提供一种灵巧型微波组合脉冲产生器，解决现有微波脉冲产生样式单一、频段受限、连接繁杂、稳定性差的技术问题。具有脉冲参数调节简单、灵活；结构紧凑，重复性好，附加设备少，可靠性高；输入端耐受能力强，减免大功率烧毁可能性；输出端隔离匹配好，方便与其它设备连接，有反射保护。

本发明的技术解决方案是提供一种灵巧型微波组合脉冲产生器，包括微波信号源，其特殊之处在于：还包括时序组合脉冲产生支路和频率组合脉冲产生支路；微波信号源的输出端与时序组合脉冲产生支路和频率组合脉冲产生支路的输入接口连接；

上述时序组合脉冲产生支路包括第一支路、第二支路及输出支路；

上述第一支路包括依次连接的第一输入接口、第一PIN限幅器、第一PIN脉冲调制器；上述第二支路包括依次连接的第二输入接口、第二PIN限幅器、比例调节衰减器及第二PIN脉冲调制器；上述输出支路包括依次连接的第一功分器/合路器、第一低噪声放大器及第一输出接口；

上述第一PIN脉冲调制器与第二PIN脉冲调制器的输出端与第一功分器/合路器的输入端连接；

上述频率组合脉冲产生支路包括第三输入接口、第四输入接口、第三PIN限幅器与第四PIN限幅器及依次连接的第二功分器/合路器、第三PIN脉冲调制器、第二低噪声放大器与第二输出接口；第三输入接口通过第三PIN限幅器与第二功分器/合路器连接；第四输入接口通过第四PIN限幅器与第二功分器/合路器连接。

上述的时序组合脉冲支路，两个PIN脉冲调制器，在外部脉冲信号驱动下工作，产生所需脉冲宽度、不同间隔时间的组合脉冲，其输出脉冲宽度、脉冲周期可被调控，其中一路脉冲的幅度还可通过比例调节衰减器进行适当衰减，以此产生幅度比例一定的时序组合脉冲。上述的功分器/合路器之后设置损耗补偿低噪声放大器，用于补偿PIN限幅器、PIN脉冲调制器、功分器/合路器、转接器及传输线带来的附加损耗。上述的输入接口采用PIN限幅器外接微波信号源，能够避免大功率外部源损坏装置。

进一步地，上述时序组合脉冲产生支路还包括设置在第一PIN限幅器、第一PIN脉冲调制器之间的损耗补偿。

进一步地，上述输出支路还包括第一低噪声放大器与第一输出接口之间的第一隔离器；上述频率组合脉冲产生支路还包括位于第二低噪声放大器与第二输出接口之间的第二隔离器。上述的输出接口采用隔离器与外接设备进行隔离，防止大功率反射信号倒灌损坏装置。

进一步地，第一输入接口与第二输入接口接收同频连续波；

同频工作时，上述微波信号源为两台，两台微波信号源产生两路同频信号，分别接入第一输入接口与第二输入接口；

或上述微波信号源为一台，还包括一只功分器，微波信号源的输出端接功分器的输入端，功分器的两个输出端分别接第一输入接口与第二输入接口。

进一步地，第一输入接口与第二输入接口还可以输入两路频率不同(f₁，f₂)的连续波微波；

异频工作时，上述微波信号源为两台，两台微波信号源产生两路异频信号，分别接入第一输入接口与第二输入接口。功分器/合路器可将两个输入信号合成在合通道内形成两路微波在通道内合成拍波，拍频f＝|f₁-f₂|。第一与第二PIN脉冲调制器由外部脉冲信号驱动产生所需参数的拍波脉冲、拍波脉冲串。

进一步地，上述第三输入接口与第四输入接口接收异频连续波(f₁，f₂)，功分器/合路器将两路输入信号合成，在合路端形成拍波，拍频f＝|f₁-f₂|；第三PIN脉冲调制器，在外部脉冲信号驱动下工作，其输出脉冲宽度、重复周期可被调控，以此产生宽度一定的频率不同拍频的连续波拍波或组合脉冲拍波。

进一步地，上述的比例调节衰减器采用步进0.5dB的电调衰减器。

进一步地，上述第一PIN脉冲调制器、第二PIN脉冲调制器、第三PIN脉冲调制器采用导通和截止时间为1～15ns的PIN二极管。

本发明的有益效果如下：

1、本发明脉冲参数调节灵活，应用范围广；

本发明通过PIN脉冲调制器调节外部驱动信号的脉冲宽度，可产生对应宽度的脉冲信号；调节所用外部驱动脉冲信号延迟时间，可产生对应间隔时间的时序；通过比例调节衰减器可获得不同的功率比；通过调节输入微波信号频率以改变脉冲信号载频和拍波的拍频；利用外部脉冲串信号驱动PIN脉冲调制器，可产生脉冲串、拍波脉冲串。

2、本发明结构紧凑、可靠性高；

本发明采用集成式结构，将输入接口、PIN限幅器、比例调节衰减器、PIN脉冲调制器、功分器/合路器、低噪声放大器、隔离器、输出接口等集成为一体，结构紧凑，重复性好，附加设备少，可大大提高工作效率、提高系统可靠性。

3、本发明输入端耐受能力强；

本发明在输入接口设置PIN限幅器，能够有效提高输入接口抗大功率毁伤能力。

4、本发明输出端隔离匹配好；

本发明输出接口设置隔离器，能够为外接功率放大器等设备提供好的匹配性能。同时，可以避免负载端失配对装置的影响。

附图说明

图1是实施例中时序组合脉冲产生支路结构示意图；

图2是实施例中频率组合脉冲产生支路结构示意图；

图3是实施例中利用一台微波信号源和一只1-2功分器实现同频工作示意图；

图4是时序组合脉冲样式实测组合脉冲检波波形；

图5是频率组合脉冲样式实测拍波检波波形；

图6是频率/时序组合脉冲样式实测拍波脉冲串检波波形；

图中附图标记为：1-第一输入接口，2-第二输入接口，3-第一PIN限幅器，4-第二PIN限幅器，5-损耗补偿，6-比例调节衰减器，7-第一PIN脉冲调制器，8-第二PIN脉冲调制器，9-第一功分器/合路器，10-第一低噪声放大器，11-第一隔离器，12-第一输出接口，13-第三输入接口，14-第四输入接口，15-第三PIN限幅器，16-第四PIN限幅器，17-第二功分器/合路器，18-第三PIN脉冲调制器，19-第二低噪声放大器，20-第二隔离器，21-第二输出接口。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例以及实施例中的特征可以相互结合。

一种灵巧型微波组合脉冲产生器包括时序组合脉冲产生支路和频率组合脉冲产生支路。从图1可以看出，时序组合脉冲产生支路包括第一输入接口1，第二输入接口2，第一PIN限幅3，第二PIN限幅4，比例调节衰减器6、第一PIN脉冲调制器7，第二PIN脉冲调制器8，第一功分器/合路器9，损耗补偿5，第一低噪声放大器10、第一隔离器11及第一输出接口12。第一输入接口1，第一PIN限幅3，损耗补偿5，第一PIN脉冲调制器7依次连接后接第一功分器/合路器9，第二输入接口2，第二PIN限幅4，比例调节衰减器6、第二PIN脉冲调制器8依次连接后接第一功分器/合路器9，第一功分器/合路器9的输出端依次接第一低噪声放大器10、第一隔离器11及第一输出接口12。

第一输入接口1、第二输入接口2与外部微波信号源连接，输入无调制的连续波；比例调节衰减器6对两条通道信号功率比进行调节，该比例调节衰减器6具有一定的调节步进精度和宽的调节范围；两条通道各设置一只PIN脉冲调制器，它们由外部脉冲信号驱动，可产生所需宽度的微波脉冲信号，微波脉冲宽度由外部脉冲信号宽度决定；通过输入两个不同延迟时间的外部脉冲信号，即可产生对应延迟时间差的一前一后的两个脉冲，调节外部信号延迟时间差，即可对这两个微波脉冲间隔时间进行调节。通过比例调节衰减器、脉宽、延迟时间的调节，获得不同幅度比、不同宽度、不同间隔时间的时序组合脉冲。

上述第一输入接口与第二输入接口可连接两台微波信号源，如图1所示；也可利用一台微波信号源和一只1-2功分器实现，1-2功分器的两个分路端与两个输入接口连接，如图3所示。

从图2可以看出，频率组合脉冲产生支路包括第三输入接口13，第四输入接口14，第三PIN限幅器15，第四PIN限幅器16，第二功分器/合路器17，第三PIN脉冲调制器18，第二低噪声放大器19，第二隔离器20及第二输出接口21。第三输入接口13，第四输入接口14与两台外部微波信号源连接，分别输入两个不同载频的无调制的连续波；两条通道信号功率比需通过两台微波信号源进行调节；第二功分器/合路器17将两个输入信号合成在合通道内形成拍波；第三PIN脉冲调制器18由外部脉冲信号驱动，产生所需宽度的拍波脉冲、拍波脉冲串等频率组合脉冲。

图4举例给出了采用本发明产生的宽/窄时序组合脉冲，其中第1个脉冲载频9.37GHz、脉冲宽度100ns；第2个脉冲载频9.71GHz、脉冲宽度25ns，两个脉冲幅度比1:2.5，脉冲上升沿时间约1.5ns，脉冲下降沿时间约1.5ns，产生典型的时序组合脉冲样式。

图5举例给出了采用本发明产生的频率组合脉冲，其中第1通道微波频率9.685GHz、第2通道微波频率9.735GHz，功率比1:1，脉冲宽度100ns，产生典型的频率组合脉冲样式。

图6给出了采用本发明产生的频率组合脉冲，其中第1通道微波频率9.685GHz、第2通道微波频率9.735GHz，功率比1:1，脉冲宽度25ns，瞬时脉冲串4，脉冲间隔25ns，产生典型的频率/时序组合脉冲样式。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种灵巧型微波组合脉冲产生器，包括微波信号源，其特征在于：还包括时序组合脉冲产生支路和频率组合脉冲产生支路；微波信号源的输出端与时序组合脉冲产生支路和频率组合脉冲产生支路的输入接口连接；

所述时序组合脉冲产生支路包括第一支路、第二支路及输出支路；

所述第一支路包括依次连接的第一输入接口(1)、第一PIN限幅器(3)、第一PIN脉冲调制器(7)；所述第二支路包括依次连接的第二输入接口(2)、第二PIN限幅器(4)、比例调节衰减器(6)及第二PIN脉冲调制器(8)；所述输出支路包括依次连接的第一功分器/合路器(9)、第一低噪声放大器(10)及第一输出接口(12)；

所述第一PIN脉冲调制器(7)与第二PIN脉冲调制器(8)的输出端与第一功分器/合路器(9)的输入端连接；

所述频率组合脉冲产生支路包括第三输入接口(13)、第四输入接口(14)、第三PIN限幅器(15)与第四PIN限幅器(16)及依次连接的第二功分器/合路器(17)、第三PIN脉冲调制器(18)、第二低噪声放大器(19)与第二输出接口(21)；第三输入接口(13)通过第三PIN限幅器(15)与第二功分器/合路器(17)连接；第四输入接口(14)通过第四PIN限幅器(16)与第二功分器/合路器(17)连接。

2.根据权利要求1所述的灵巧型微波组合脉冲产生器，其特征在于：所述时序组合脉冲产生支路还包括设置在第一PIN限幅器(3)、第一PIN脉冲调制器(7)之间的损耗补偿(5)。

3.根据权利要求2所述的灵巧型微波组合脉冲产生器，其特征在于：所述输出支路还包括第一低噪声放大器(10)与第一输出接口(12)之间的第一隔离器(11)；

所述频率组合脉冲产生支路还包括位于第二低噪声放大器(19)与第二输出接口(21)之间的第二隔离器(20)。

4.根据权利要求3所述的灵巧型微波组合脉冲产生器，其特征在于：第一输入接口(1)与第二输入接口(2)接收同频连续波；

所述微波信号源为两台，两台微波信号源产生两路同频信号，分别接入第一输入接口(1)与第二输入接口(2)；

或所述微波信号源为一台，还包括一只功分器，微波信号源的输出端接功分器的输入端，功分器的两个输出端分别接第一输入接口(1)与第二输入接口(2)。

5.根据权利要求3所述的灵巧型微波组合脉冲产生器，其特征在于：第一输入接口(1)与第二输入接口(2)接收异频连续波；

所述微波信号源为两台，两台微波信号源产生两路异频信号，分别接入第一输入接口(1)与第二输入接口(2)。

6.根据权利要求3所述的灵巧型微波组合脉冲产生器，其特征在于：所述第三输入接口(13)与第四输入接口(14)接收异频连续波。

7.根据权利要求1所述的灵巧型微波组合脉冲产生器，其特征在于：所述的比例调节衰减器(6)采用步进0.5dB的电调衰减器。

8.根据权利要求7所述的灵巧型微波组合脉冲产生器，其特征在于：所述第一PIN脉冲调制器(7)、第二PIN脉冲调制器(8)、第三PIN脉冲调制器(18)采用导通和截止时间为1～15ns的PIN二极管。

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