CN205880197U - 一种雷达测井脉冲源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种雷达测井脉冲源，包括供电电源模块、驱动模块、MARX脉冲产生电路、LCR脉冲调整网络和RL微分电路，供电电源模块供电连接驱动模块和MARX脉冲产生电路，驱动电路输出连接MARX脉冲产生电路的输入端，MARX脉冲产生电路、LCR脉冲调整网络和RL微分电路依次连接。对MARX脉冲产生电路输出的脉冲进行相应地处理和调整，最后才对天线馈电，因此天线接收到的波形的保真性得到了很大地提升，并且拖尾也能够有效地控制，而且解决了天线接收到的目标回波拖尾幅度较大和拖尾时间较长及高温停止工作的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种雷达测井脉冲源。
背景技术
瞬态脉冲源作为雷达测井的核心部件，直接影响着雷达的探测范围和精度。雷达测井系统普遍采用超宽带窄脉冲信号，其频谱分布尤为重要。目前测井雷达的瞬态脉冲源主要是MARX电路产生单级瞬态脉冲，但不对其产生的脉冲做任何整形，而是直接对天线馈电，天线接收到的波形保真性以及拖尾很难控制。且深井下很难保证瞬态脉冲源的正常工作。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种雷达测井脉冲源，用以解决现有的脉冲源输出脉冲保真性较差的问题。
为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种雷达测井脉冲源，包括供电电源模块、驱动模块、MARX脉冲产生电路、LCR脉冲调整网络和RL微分电路，所述供电电源模块供电连接所述驱动模块和MARX脉冲产生电路，所述驱动电路输出连接所述MARX脉冲产生电路的输入端，所述MARX脉冲产生电路、所述LCR脉冲调整网络和所述RL微分电路依次连接，所述RL微分电路的输出端为所述脉冲源的输出端。
所述供电电源模块、驱动模块和MARX脉冲产生电路集成设置在一块电路板上。
所述驱动电路通过一个变压器输出连接所述MARX脉冲产生电路的输入端。
所述供电电源模块包括用于产生一定直流电的直流电压产生单元，第一DC/DC转换单元以及第二DC/DC转换单元，所述直流电压产生单元连接所述第一DC/DC转换单元和第二DC/DC转换单元的一端，所述第一DC/DC转换单元的另一端和第二DC/DC转换单元的另一端为所述供电电源模块的输出端，所述第一DC/DC转换单元的另一端供电连接所述驱动模块，用于输出12V直流电；所述第二DC/DC转换单元的另一端供电连接所述MARX脉冲产生电路，用于输出300V直流电。
所述直流电压产生单元与第一DC/DC转换单元之间连接有第一滤波单元，所述直流电压产生单元与第二DC/DC转换单元之间连接有第二滤波单元。
所述直流电压产生单元产生的直流电为48V直流电。
本实用新型提供的雷达测井脉冲源，供电电源模块为驱动模块和MARX脉冲产生电路提供电能，MARX脉冲产生电路在驱动模块的驱动脉冲下产生相应的脉冲，利用LCR脉冲调节网络对MARX脉冲产生电路产生的脉冲波形进行调整，利用LCR中的电容的锐化作用、电感的平滑波形作用和适当的电容、电阻、电感相匹配进而对拖尾进行压制作用，从而达到对输出的波形进行调整的作用，并使其产生的前沿较慢、后沿较快的单级脉冲，最后经过RL微分电路的处理后形成对称性良好的一阶微分高斯波形。所以，该脉冲源对MARX脉冲产生电路输出的脉冲进行相应地处理和调整，最后才对天线馈电，因此天线接收到的波形的保真性得到了很大地提升，并且拖尾也能够有效地控制，而且解决了天线接收到的目标回波拖尾幅度较大和拖尾时间较长及高温停止工作的问题。另外，该脉冲源中的组成部分较少，所以其体积小，占用空间小，放置方便，性能及其稳定性高。
附图说明
图1是雷达测井脉冲源整体结构原理示意图；
图2是供电电源模块的结构示意图；
图3是驱动模块的结构示意图；
图4是MARX脉冲产生电路结构示意图；
图5是LCR脉冲调整网络结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
本实用新型提供的雷达测井脉冲源能够提供一种频谱分布在VHF/UHF频段且波形对称的瞬态脉冲，瞬态脉冲的电压峰-峰值944V，脉冲峰-峰间宽度1.6ns，重复频率大于10kHz，峰值电压及脉宽抖动均小于1％，脉冲拖尾小于5％，脉冲自身抖动小于20ps，电路抖动小于100ps的皮秒级脉冲源。
如图1所示，雷达测井脉冲源包括供电电源模块、驱动模块、MARX脉冲产生电路、LCR脉冲调整网络和RL微分电路。
供电电源模块供电连接驱动模块和MARX脉冲产生电路，驱动电路输出连接MARX脉冲产生电路的输入端，MARX脉冲产生电路的输出端连接LCR脉冲调整网络的输入端，LCR脉冲调整网络的输出端连接RL微分电路的输入端，RL微分电路的输出端为该脉冲源的输出端。
以下对该脉冲源中的各个组成部分进行详细说明。
供电电源模块为驱动模块和MARX脉冲产生电路提供直流电，其是一个直流供电电源，该供电电源模块是对一定的直流电进行相应地升压或者降压处理，以得到所需要的直流电。如图2所示，该供电电源模块包括一个直流电压产生单元，本实施例以用于输出48V直流电的48V电压产生单元为例。该48V电压产生单元可以是直接是一个48V直流电源，也可以是一个整流器，用于将市电转化为48V直流电。该48V电压产生单元分别输出连接两个DC/DC转换单元的一端，这两个DC/DC转换单元的另一端为该供电电源模块的输出端。48V直流电经过第一DC/DC转换单元处理后输出12V直流电，48V直流电经过第二DC/DC转换单元处理后输出300V直流电；其中，第一DC/DC转换单元的另一端供电连接驱动模块，用于为驱动模块提供12V直流电；第二DC/DC转换单元的另一端供电连接MARX脉冲产生电路，用于为MARX脉冲产生电路提供300V直流电。
另外，为了对48V电压产生单元产生的48V电进行滤波，滤除尖峰电压，该供电电源模块中还设置有两个滤波单元，其中，48V电压产生单元与第一DC/DC转换单元之间连接第一滤波单元，48V电压产生单元与第二DC/DC转换单元之间连接第二滤波单元。而且，在这两个DC/DC转换单元的输出端也可以对应设置滤波单元，对产生的12V直流电和300V直流电进行滤波处理。
上述给出了供电电源模块的一个具体实施例，当然，供电电源模块并不局限于上述具体结构，作为其他的实施例，该供电电源模块还可以直接是两个电源，一个输出12V直流电，另一个输出300V直流电；或者，该供电电源模块中的直流电压产生单元为输出其他直流电压值的直流电压产生单元，然后通过相应的DC/DC转换单元来输出所需的直流电。
图3所示为驱动模块与供电电源模块之间的连接图，在本实施例中，驱动模块包括驱动芯片PM8834，其为高速驱动芯片，能够使驱动功率较低的TTL信号转换为驱动功率较高的驱动脉冲。并且，在该驱动模块中可以加入对触发脉冲进行前沿锐化处理的模块以使前沿更加陡峭。
驱动芯片将产生的驱动脉冲输出给MARX脉冲产生电路，进一步地，驱动芯片的输出端还可以通过一个变压器输出连接MARX脉冲产生电路的输入端。MARX脉冲产生电路利用高压雪崩晶体管，采用MARX电路，如图4所示。供电电源模块产生的300V直流电同时供给雪崩晶体管。驱动芯片将产生的驱动脉冲输出给MARX脉冲产生电路，从而触发雪崩管进行雪崩击穿，进而使电路导通并逐级雪崩，输出电压也逐级变大。
另外，为了保证布置便利和方便探测探井，并且为了便于LCR脉冲调整网络和RL微分电路单独维修和更换，只将供电电源模块、驱动芯片和MARX脉冲产生电路集成设置在一块电路板上，使三者构成一个整体。
MARX脉冲产生电路产生的脉冲信号输出给LCR脉冲调整网络，利用LCR脉冲调整网络对MARX脉冲产生电路产生的脉冲波形进行调整，具体为：如图5所示，利用LCR中的电容的锐化作用、电感的平滑波形作用以及适当的电容、电阻、电感相匹配进而对拖尾进行压制作用，从而达到对MARX脉冲产生电路输出的脉冲波形进行调整的目的，在经过LCR脉冲调整网络处理调整后产生前沿较慢，大概1ns、后沿较快，大概900ps的单级脉冲。
LCR脉冲调整网络产生的脉冲信号输出给RL微分电路，利用该微分电路，使时域脉冲反向和反射脉冲与直接输出的脉冲进行叠加形成一阶高斯脉冲。
整个脉冲源的实现过程为：先由48伏的直流电源经电压直流转换模块以后变为300伏供电给雪崩管，使每只管子的直流加压为300伏，另一路将48伏电源转换为12伏供给驱动芯片PM8834，使其工作将输入的驱动功率较低的TTL信号转换为驱动功率较高的驱动脉冲，之后经变压器使该驱动脉冲耦合到MARX电路中，从而触发雪崩管进行雪崩击穿，进而使电路导通并逐级雪崩，输出电压也逐级变大，再经过LCR脉冲调整网络对脉冲进行锐化和平滑处理，最后经过RL微分电路形成对称性良好的一阶微分高斯波形。
本实施例中，RL微分电路可以做到极窄的脉冲宽度(大约800ps)，以实现高分辨率(大约10cm)要求。该脉冲源相比于现有的使用同轴并联短路支节双极性脉冲产生电路形成的脉冲更窄，更能满足后期对目标物高分辨率的要求。并且，现有的使用同轴并联短路支节电路所产生的脉冲达不到皮秒级别，即不能达到高分辨率的探测要求，而该RL微分电路的提出使探测井中的细小裂缝成为可能。而且，利用RL微分电路对脉冲信号进行处理能够使探测更加精确，能够区分相距0.1m的两个小物体，进而为整个系统实现更高分辨率的探测提供了必要条件，这是同轴并联短路值节双极脉冲产生电路所达不到的。
且MARX脉冲产生电路中由于各级均加入了储能电感，所以产生的脉冲幅度可以达到八百多伏，具有在满足高分辨率要求的前提下，同时满足远的探测距离要求。
另外，在脉冲源实际应用中，通过适当调整内部各个器件的参数，不但使其与电路形成匹配从而达到良好的正负对称性；而且通过具体的参数配置能够实现ps级窄脉冲。
以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种雷达测井脉冲源，其特征在于，包括供电电源模块、驱动模块、MARX脉冲产生电路、LCR脉冲调整网络和RL微分电路，所述供电电源模块供电连接所述驱动模块和MARX脉冲产生电路，所述驱动电路输出连接所述MARX脉冲产生电路的输入端，所述MARX脉冲产生电路、所述LCR脉冲调整网络和所述RL微分电路依次连接，所述RL微分电路的输出端为所述脉冲源的输出端。
2.根据权利要求1所述的雷达测井脉冲源，其特征在于，所述供电电源模块、驱动模块和MARX脉冲产生电路集成设置在一块电路板上。
3.根据权利要求1所述的雷达测井脉冲源，其特征在于，所述驱动电路通过一个变压器输出连接所述MARX脉冲产生电路的输入端。
4.根据权利要求1所述的雷达测井脉冲源，其特征在于，所述供电电源模块包括用于产生一定直流电的直流电压产生单元，第一DC/DC转换单元以及第二DC/DC转换单元，所述直流电压产生单元连接所述第一DC/DC转换单元和第二DC/DC转换单元的一端，所述第一DC/DC转换单元的另一端和第二DC/DC转换单元的另一端为所述供电电源模块的输出端，所述第一DC/DC转换单元的另一端供电连接所述驱动模块，用于输出12V直流电；所述第二DC/DC转换单元的另一端供电连接所述MARX脉冲产生电路，用于输出300V直流电。
5.根据权利要求4所述的雷达测井脉冲源，其特征在于，所述直流电压产生单元与第一DC/DC转换单元之间连接有第一滤波单元，所述直流电压产生单元与第二DC/DC转换单元之间连接有第二滤波单元。
6.根据权利要求4所述的雷达测井脉冲源，其特征在于，所述直流电压产生单元产生的直流电为48V直流电。
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| CN112735932A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-30 | 北京无线电测量研究所 | 一种用于行波管的数字控制脉冲调制电路 |
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2016
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| CN112735932B (zh) * | 2020-12-10 | 2024-02-20 | 北京无线电测量研究所 | 一种用于行波管的数字控制脉冲调制电路 |
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