CN210958306U - 提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路，包括调制电路及顺次连接的预调制级电路、前级驱动级电路、末级输出电路；所述调制电路与预调制级电路、前级驱动级电路、末级输出电路均连接。利用本实用新型，不需要设计复杂的调制电路，能从源头上提高脉冲功放的包络上升下降沿指标，简单易行，同时前级驱动电路没有工作在常通状态也减少电源浪费，提高系统效率。

Description

提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，特别涉及一种提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路。

背景技术

目前，用于雷达探测领域所使用的脉冲功放为了保证末级输出功放管的安全工作往往采用固定栅极电压，脉冲电源输出信号直接加至功率放大管的漏极，称之为漏极调制，可以保证功放管始终处于安全的工作状态，不会因为栅极电压的波动影响工作点，但是采用漏极调制的功率放大管对调制电路的要求极为严格，因为末级功放管工作在高电压大电流下，如果不精心设计调制电路会使得调制电路输出的脉冲电压的上升沿下降沿指标差，这个较差的脉冲电源加至末级功放管会导致末级功放输出的高频脉冲载波包络上升下降沿指标变差，从而影响雷达探测系统的发码速度，最终影响整个探测指标。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路，包括调制电路及顺次连接的预调制级电路、前级驱动级电路、末级输出电路；所述调制电路与预调制级电路、前级驱动级电路、末级输出电路均连接；

预调制级电路的控制信号输入端耦合到输入调制信号，射频信号输入端耦合到外部射频信号源，射频信号输出端连接前级驱动电路的射频信号输入端；前级驱动电路的射频信号输出端连接末级输出电路射频信号输入端；末级输出电路射频信号输入端的射频信号输出端耦合到负载或者电线；

所述调制电路包括负压保护电路图、负载开关电路图、半桥驱动电路、预调制级驱动电路；负载开关电路、半桥驱动电路、预调制级驱动电路设置调制信号输入端，均耦合到输入调制信号；

前级驱动电路由一级或者多级放大器级联耦接而成，第一个驱动放大器的射频信号输入端连接预调制级电路的射频信号输出端，各个驱动放大器的电源供电端连接至负压开关电路的输出端；末级输出电路包含一个功放管，该功放管的调制电源端连接到半桥驱动电路的电压输出端。

进一步的，预调制级电路与预调制级驱动电路连接，接受预调制级驱动电路的控制；预调制级电路由单刀双掷射频微波开关和第三电阻组成，连接关系为：单刀双掷射频微波开关的公共端连接至前级驱动级电路输入端，微波射频开关的一个射频信号输出端连接前级驱动电路的射频信号输入端，微波射频开关的射频信号输入端连接至功放模块信号输入端，单刀双掷射频微波开关的另一个射频信号输出端端连接至第三电阻一端，第三电阻另一端端接地,单刀双掷微波射频开关的两个控制端连接至预调制级驱动电路的两个输出端。

进一步的，所述负压保护电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第一PMOS管、第三三极管、第二三极管，第三二极管；第一PMOS管的源极与栅极分别连接第四电阻两端，源极与第四电阻的连接点连接第六电容一端且该连接点接线作为负载保护电路的电压输入端，第六电容一端另一端接地，漏极连接第七电容一端且连接点接线作为负载开关电路的输出端，第七电容另一端接地；栅极与第四电阻的连接点连接第五电阻后连接第三三极管集电极；第三三极管的集电极与基极之间连接第八电容，发射极接地，基极与第八电容的连接点连接第六电阻一端；第六电阻另一端连接第二三极管的集电极，第二三极管的基极与发射极之间连接有第七电阻且连接点连接电压源，第二三极管的基极与第七电阻的连接点连接第三三极管阳极，第三三极管阴极连接第八电阻一端及第九电阻一端，第八电阻另一端连接负电压，第九电容的另一端接地。

进一步的，所述负压保护电路中，第一PMOS管的源极与第四电阻的连接点所连接的电压为适合末级输出级的电压。

进一步的，负载开关电路包括第十五三极管、第十四PMOS管、第十一电容、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第十三电容、第十二电容；第十四PMOS管源极与栅极之间连接有第二十电阻，源极与第二十电阻的连接点连接第十一电容的一端且该连接点接线作为电压输入端，第十一电容的另一端接地；第十四PMOS管漏极接第十二电容的一端且接线点接线作为电压输出端，第十二电容的另一端接地；栅极与第二十电阻的连接点连接第二十一电阻一端，第二十一电阻另一端连接第十五三极管集电极，第十三电阻与第二十一电阻并联；第十五三极管的发射极接地，基极连接第二十二电阻一端，第二十二电阻另一端耦合到输入调制信号。

进一步的，所述第十四PMOS管第二十电阻的连接的电压为适合末级输出级的电压。

进一步的，半桥驱动电路包括一个半桥驱动芯片、第十六NMOS管、第十七NMOS管；该半桥驱动芯片设置有自举引脚、输入调制信号连接引脚，所述自举引脚连接电源，输入调制信号连接引脚耦合到输入调制信号；第十六NMOS管的源级输出作为半桥驱动电路输出端，漏极连接到负压保护电路，栅极连接半桥驱动芯片，源极还连接第十七NMOS管的漏极且该连接点连接到半桥驱动信号，且连接点的输出作为半桥及半桥驱动芯片的控制信号输出端；第十七NMOS管的源极接地,栅极连接半桥驱动芯片。

进一步的，所述自举引脚所连接电源的电压高于末级输出级功放管的工作电压及第十六NMOS阈值电压之和且不高于第十六NMOS的栅极击穿电压。

进一步的，所述预调制级驱动电路的结构为：包括结构相同的第一子电路、第二子电路，所述第一子电路及第二三极管均包括第十三电阻、第十二电阻、第六PMOS管、第十电阻、第十二电阻、第十一电阻、第九电阻、第四稳压二极管、第三二极管、第五三极管、第七三极管、第四三极管、第八三极管；连接关系为：

第六PMOS管源极连接正电压，栅极连接第十三电阻一端，第十三电阻的另一端接地，漏极连接第十电阻一端，并顺次连接第四稳压二极管、第十二电阻一端；第十电阻另一端连接第五三极管的基极，第十二电阻的另一端连接第十一电阻一端，第十一电阻另一端连接第七三极管基极及第四三极管的集电极；第四三极管的发射极顺次连接第三二极管及第五三极管发射极，且第三二极管与第五三极管的连接点接地；第十二电阻与第十一电阻的连接点连接负电压及第八三极管的发射极；第五三极管的集电极连接第四三极管的基极及第九电阻一端，第九电阻另一端连接正电压源及第四三极管的发射极；第四三极管的集电极与第八三级管的集电极连接，其连接点连接到预调制级电路中单刀双掷微波射频开关的一个控制端；

第一子电路的第六PMOS管的漏极还连接第二子电路的第十一PMOS管的栅极，栅极耦合到输入调制信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型功放调制的方式为漏极调制，所述的预调制级连接至调制电路的第一输出口、前级推动级连接至调制电路的第二输出口、末级功率输出级连接至调制电路的第三输出口，使得进入功放模块的射频信号被预调制级预先调制，使其获得较高的信号包络上升沿下降沿指标，这个被预先调制过的射频信号送入前级推动级放大过后，被末级输出级再次放大使其达到发射功率，具有较好的信号包络上升下降沿指标。可以满足某些领域的指标要求。

利用本实用新型，不需要设计复杂的调制电路，从源头上提高脉冲功放的包络上升下降沿指标，简单易行同时前级驱动电路没有工作在常通状态也减少电源浪费，提高系统效率。

附图说明：

图1给出了根据本实用新型一实施例的提高脉冲功放输出包络上升下降沿指标的方法的示意图。

图2给出了根据本实用新型一实施例的预调制级的电路图。

图3给出了根据本实用新型一实施例的调制电路末级输出级负压保护电路。

图4给出了根据本实用新型一实施例的调制电路中负载开关电路图。

图5给出了根据本实用新型一实施例的调制电路中半桥驱动电路图。

图6给出了根据本实用新型一实施例的调制电路中预调制级驱动电路图。

具体实施方式:

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

以下描述中，第四电阻代表图中的R4，第五电阻代表R5，第一PMOS管代表Q1，第二三极管代表Q2，第一二极管代表D2，依次类推。

本实用新型提供了一种提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路，包括调制电路及顺次连接的预调制级电路、前级驱动级电路、末级输出电路。预调制级电路、前级驱动级电路、末级输出电路分别与所述调制电路的第一接口、第二接口、第三接口连接。

预调制级电路的控制信号输入端耦合到输入调制信号，射频信号输入端耦合到外部射频信号源，射频信号输出端连接前级驱动电路的射频信号输入端；前级驱动电路的射频信号输出端连接末级输出电路射频信号输入端；末级输出电路射频信号输入端的射频信号输出端耦合到负载或者电线。

所述调制电路包括负压保护电路图、负载开关电路图、半桥驱动电路、预调制级驱动电路；负载开关电路、半桥驱动电路设置调制信号输入端，均耦合到输入调制信号；

前级驱动电路由一级或者多级放大器级联耦接而成，第一个驱动放大器的射频信号输入端连接预调制级电路的射频信号输出端，各个驱动放大器的电源供电端连接至负压开关电路的输出端；末级输出电路包含一个功放管，该功放管的调制电源端连接到半桥驱动电路的电压输出端。

下面对各个电路进行详细介绍。

1.负压保护电路

所述负压保护电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第一PMOS管、第三三极管、第二三极管，第三二极管；第一PMOS管的源极与栅极分别连接第四电阻两端，源极与第四电阻的连接点连接第六电容一端且该连接点接线作为负载保护电路的电压输入端，第六电容一端另一端接地，漏极连接第七电容一端且连接点接线作为负载开关电路的输出端，第七电容另一端接地；栅极与第四电阻的连接点连接第五电阻后连接第三三极管集电极；第三三极管的集电极与基极之间连接第八电容，发射极接地，基极与第八电容的连接点连接第六电阻一端；第六电阻另一端连接第二三极管的集电极，第二三极管的基极与发射极之间连接有第七电阻且连接点连接电压源，第二三极管的基极与第七电阻的连接点连接第三三极管阳极，第三三极管阴极连接第八电阻一端及第九电阻一端，第八电阻另一端连接负电压，第九电容的另一端接地。

该电路用于防止末级功放管在正电压或者零电压时烧毁，其工作过程为：

当V-端输入负电压，第二发射极Q2的发射极接入大于0.7V的正电压时，第二三极管Q2导通，Q2发射极和集电极电压相同；第三三极管Q3基极电压升高，Q3导通，发射极和集电极电压相同，约等于0。第一PMOS管Q1栅极接近于0，第一MOS管Q1管的V_GS较大(具体电压根据第四电压R4、第五电阻R5阻值决定)，当大于V_th时导通，VPin通过第一三极管Q1传输到VPout，能够给功放供电。

负压保护电路中，第一PMOS管的源极与第四电阻的连接点所连接的电压为适合末级输出级的功率放大管的电压。具体电压值可参考技术手册等，功率放大管不同时会有不同。

2.负载开关电路

负载开关电路包括第十五三极管、第十四PMOS管、第十一电容、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第十三电容、第十二电容；第十四PMOS管源极与栅极之间连接有第二十电阻，源极与第二十电阻的连接点连接第十一电容的一端且该连接点接线作为电压输入端，第十一电容的另一端接地；第十四PMOS管漏极接第十二电容的一端且接线点接线作为电压输出端，第十二电容的另一端接地；栅极与第二十电阻的连接点连接第二十一电阻一端，第二十一电阻另一端连接第十五三极管集电极，第十三电阻与第二十一电阻并联；第十五三极管的发射极接地，基极连接第二十二电阻一端，第二十二电阻另一端耦合到输入调制信号。

所述第十四PMOS管第二十电阻的连接的电压为适合末级输出级的电压。

电路工作原理为：

CT0耦合到调制电路的调制输入信号，当调制信号端输入高电平时，第十五三极管Q15导通，第十四三极管Q14导通，VP1in信号通过第十四三极管Q14传输到VP1out，当CT0无电压，则VP1out无输出电压。

3.半桥驱动电路

半桥驱动电路包括一个半桥驱动芯片、第十六NMOS管、第十七NMOS管；该半桥驱动芯片设置有自举引脚、输入调制信号连接引脚，所述自举引脚连接电源，输入调制信号连接引脚耦合到输入调制信号；第十六NMOS管的源级输出作为半桥驱动电路输出端，漏极连接到负压保护电路，栅极连接半桥驱动芯片，源极还连接第十七NMOS管的漏极且该连接点连接到半桥驱动信号，且连接点的输出作为半桥及半桥驱动芯片的控制信号输出端；第十七NMOS管的源极接地,栅极连接半桥驱动芯片。

所述自举引脚所连接电源的电压高于末级输出级功放管的工作电压及第十六NMOS阈值电压V_TH之和且不高于第十六NMOS的栅极击穿电压。

电路工作原理为：

CT0耦合到调制电路的调制输入信号，BOOT端为自举引脚，该自举引脚连接至高于末级输出级功放工作电压VDD其具体电压为VDD+VDD2,其中VDD2电压为不低于Q16管的V_TH不高于Q16管的栅极击穿电压，VPOUT连接到负压保护电路的VPout，VPin为要供给末级输出级功放供电，需要进行图3的保护电路，然后到图5是调制的一个极。

4.预调制级驱动电路

所述预调制级驱动电路的结构为：包括结构相同的第一子电路、第二子电路，所述第一子电路及第二三极管均包括第十三电阻、第十二电阻、第六PMOS管、第十电阻、第十二电阻、第十一电阻、第九电阻、第四稳压二极管、第三二极管、第五三极管、第七三极管、第四三极管、第八三极管；连接关系为：

第六PMOS管源极连接正电压，栅极连接第十三电阻一端，第十三电阻的另一端接地，漏极连接第十电阻一端，并顺次连接第四稳压二极管、第十二电阻一端；第十电阻另一端连接第五三极管的基极，第十二电阻的另一端连接第十一电阻一端，第十一电阻另一端连接第七三极管基极及第四三极管的集电极；第四三极管的发射极顺次连接第三二极管及第五三极管发射极，且第三二极管与第五三极管的连接点接地；第十二电阻与第十一电阻的连接点连接负电压及第八三极管的发射极；第五三极管的集电极连接第四三极管的基极及第九电阻一端，第九电阻另一端连接正电压源及第四三极管的发射极；第四三极管的集电极与第八三级管的集电极连接，其连接点连接到预调制级电路中单刀双掷微波射频开关的一个控制端；

第一子电路的第六PMOS管的漏极还连接第二子电路的第十一PMOS管的栅极，栅极耦合到输入调制信号。第二子电路则不耦合到输入调制信号。

第四稳压二极管D4、第六稳压二极管D6能够抬高第七三极管Q7、第十二三极管Q12的基极电压，为了防止三极管Q7、Q12一直导通，进而使得Q5，Q10导通，正电压与负电压短接电流很大导致管子烧毁。

5.预调制级电路

预调制级电路与预调制级驱动电路连接，接受预调制级驱动电路的控制。预调制级电路由单刀双掷射频微波开关和第三电阻组成，连接关系为：单刀双掷射频微波开关的公共端连接至前级驱动级电路输入端，微波射频开关的一个射频信号输出端连接前级驱动电路的射频信号输入端，微波射频开关的射频信号输入端连接连接至功放模块信号输入端，单刀双掷射频微波开关的另一个射频信号输出端端连接至第三电阻一端，第三电阻另一端端接地,单刀双掷微波射频开关的两个控制端连接至预调制级驱动电路的两个输出端。

电路工作原理为：

具体可参见图2。图2中，RF1是输入的射频信号，CT1、CT2分别接收预调制级驱动电路两个子电路输出的调制信号，两者信号相反；当CT1加了负电压，CT2加正电压时，第一二极管D1导通，第二二极管D2不导通，输入的射频信号沿着第一二极管D1流入，经过第二电容器C2再通过RFC输出端输出射频信号；当CT1加了正电压，CT2加负电压时，射频信号，第二二极管D2不导通，第一二极管D1不导通，RFC输出端无射频信号输出，仅输出脉冲信号；因此，通过控制CT1，CT2的调制信号，保持两者的调制信号相反，就能截止射频信号为脉冲波。

Claims (9)

1.一种提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路，其特征在于，包括调制电路及顺次连接的预调制级电路、前级驱动级电路、末级输出电路；所述调制电路与预调制级电路、前级驱动级电路、末级输出电路均连接；

所述调制电路包括负压保护电路、负载开关电路、半桥驱动电路、预调制级驱动电路；负载开关电路、半桥驱动电路、预调制级驱动电路设置调制信号输入端，均耦合到输入调制信号；

预调制级电路还设置射频信号输入端，耦合到外部射频信号源，其射频信号输出端连接前级驱动电路的射频信号输入端；前级驱动电路的射频信号输出端连接末级输出电路射频信号输入端；末级输出电路射频信号输入端的射频信号输出端耦合到负载或者天线；

前级驱动电路由一级或者多级放大器级联耦接而成，第一个驱动放大器的射频信号输入端连接预调制级电路的射频信号输出端，各个驱动放大器的电源供电端连接至负载开关电路的输出端；末级输出电路包含一个功放管，该功放管的调制电源端连接到半桥驱动电路的电压输出端。

2.如权利要求1所述的提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路，其特征在于，预调制级电路与预调制级驱动电路连接，接受预调制级驱动电路的控制；预调制级电路由单刀双掷射频微波开关和第三电阻组成，连接关系为：单刀双掷射频微波开关的公共端连接至前级驱动级电路的射频信号输入端，单刀双掷微波射频开关的一个射频信号输出端连接前级驱动电路的射频信号输入端，单刀双掷微波射频开关的射频信号输入端连接外部功放模块的射频信号，单刀双掷射频微波开关的另一个射频信号输出端连接至第三电阻一端，第三电阻另一端端接地,单刀双掷微波射频开关的两个控制端连接至预调制级驱动电路。

3.如权利要求1所述的提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路，其特征在于，所述负压保护电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第一PMOS管、第三三极管、第二三极管，第三二极管；第一PMOS管的源极与栅极分别连接第四电阻两端，源极与第四电阻的连接点连接第六电容一端且该连接点接线作为负载保护电路的电压输入端，第六电容一端另一端接地，漏极连接第七电容一端且连接点接线作为负载开关电路的输出端，第七电容另一端接地；栅极与第四电阻的连接点连接第五电阻后连接第三三极管集电极；第三三极管的集电极与基极之间连接第八电容，发射极接地，基极与第八电容的连接点连接第六电阻一端；第六电阻另一端连接第二三极管的集电极，第二三极管的基极与发射极之间连接有第七电阻且连接点连接电压源，第二三极管的基极与第七电阻的连接点连接第三三极管阳极，第三三极管阴极连接第八电阻一端及第九电阻一端，第八电阻另一端连接负电压，第九电容的另一端接地。

4.如权利要求3所述的提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路，其特征在于，所述负压保护电路中，第一PMOS管的源极与第四电阻的连接点所连接的电压为适合末级输出级的电压。

5.如权利要求1所述的提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路，其特征在于，负载开关电路包括第十五三极管、第十四PMOS管、第十一电容、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第十三电容、第十二电容；第十四PMOS管源极与栅极之间连接有第二十电阻，源极与第二十电阻的连接点连接第十一电容的一端且该连接点接线作为电压输入端，第十一电容的另一端接地；第十四PMOS管漏极接第十二电容的一端且接线点接线作为电压输出端，第十二电容的另一端接地；栅极与第二十电阻的连接点连接第二十一电阻一端，第二十一电阻另一端连接第十五三极管集电极，第十三电阻与第二十一电阻并联；第十五三极管的发射极接地，基极连接第二十二电阻一端，第二十二电阻另一端耦合到输入调制信号。

6.如权利要求5所述的提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路，其特征在于，所述第十四PMOS管源极与第二十电阻连接点连接的电压为适合末级输出级的电压。

7.如权利要求1所述的提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路，其特征在于，半桥驱动电路包括一个半桥驱动芯片、第十六NMOS管、第十七NMOS管；该半桥驱动芯片设置有自举引脚、输入调制信号连接引脚，所述自举引脚连接电源，输入调制信号连接引脚耦合到输入调制信号；第十六NMOS管的源级输出作为半桥驱动电路输出端，漏极连接到负压保护电路，栅极连接半桥驱动芯片，源极还连接第十七NMOS管的漏极且该连接点连接到半桥驱动信号，且连接点的输出作为半桥及半桥驱动芯片的控制信号输出端；第十七NMOS管的源极接地,栅极连接半桥驱动芯片。

8.如权利要求7所述的提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路，其特征在于，所述自举引脚所连接电源的电压高于末级输出级功放管的工作电压及第十六NMOS阈值电压之和且不高于第十六NMOS的栅极击穿电压。

9.如权利要求2所述的提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路，其特征在于，所述预调制级驱动电路的结构为：包括结构相同的第一子电路、第二子电路，所述第一子电路及第二三极管均包括第十三电阻、第十二电阻、第六PMOS管、第十电阻、第十二电阻、第十一电阻、第九电阻、第四稳压二极管、第三二极管、第五三极管、第七三极管、第四三极管、第八三极管；连接关系为：

第六PMOS管源极连接正电压，栅极连接第十三电阻一端，第十三电阻的另一端接地，漏极连接第十电阻一端，并顺次连接第四稳压二极管、第十二电阻一端；第十电阻另一端连接第五三极管的基极，第十二电阻的另一端连接第十一电阻一端，第十一电阻另一端连接第七三极管基极及第四三极管的集电极；第四三极管的发射极顺次连接第三二极管及第五三极管发射极，且第三二极管与第五三极管的连接点接地；第十二电阻与第十一电阻的连接点连接负电压及第八三极管的发射极；第五三极管的集电极连接第四三极管的基极及第九电阻一端，第九电阻另一端连接正电压源及第四三极管的发射极；第四三极管的集电极与第八三级管的集电极连接，其连接点连接到预调制级电路中单刀双掷微波射频开关的一个控制端；

第一子电路的第六PMOS管的漏极还连接第二子电路的第十一PMOS管的栅极，栅极耦合到输入调制信号。

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