專(zhuān)利名稱(chēng)：一種納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達(dá)高度計(jì)線性調(diào)頻產(chǎn)生器中所需調(diào)制脈沖產(chǎn)生裝置，尤其涉及納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置。
雷達(dá)高度計(jì)是一種新型的、用來(lái)獲取地球重要數(shù)據(jù)和信息的主動(dòng)式微波遙感設(shè)備。在海洋遙感中，它能提供平均海平面高度、海面有效波高及后向散射系數(shù)等參數(shù)，其測(cè)量數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于全球重力場(chǎng)、海洋地形、極地海冰的面積、邊界線、風(fēng)速、大地水準(zhǔn)面、全球海況、大洋環(huán)流、全球氣候變化和地球物理學(xué)的研究。
雷達(dá)高度計(jì)系統(tǒng)中，線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號(hào)的帶寬決定了雷達(dá)高度計(jì)的測(cè)量精度，而納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖又直接影響到線性調(diào)頻信號(hào)的帶寬。線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器的核心是一個(gè)聲表面波色散延時(shí)線。因此，納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖裝置產(chǎn)生的調(diào)制窄脈沖信號(hào)的質(zhì)量直接影響到雷達(dá)高度計(jì)設(shè)備整機(jī)性能的優(yōu)劣。
傳統(tǒng)用于雷達(dá)高度計(jì)中激勵(lì)聲表面波色散延時(shí)線的方法有兩種一種是用非調(diào)制窄脈沖激勵(lì)聲表面波色散延時(shí)線；如文獻(xiàn)1“地球遙感衛(wèi)星1號(hào)雷達(dá)高度計(jì)線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生器的研究報(bào)告”(Final Reportof Feasibility Study of Chirp Generator for ERS-1 Radar Altimeter，Option A.ELAB Report，STF44 F83103，1983)。另一種是用調(diào)制窄脈沖激勵(lì)聲表面波色散延時(shí)線，如文獻(xiàn)2“實(shí)驗(yàn)性脈沖壓縮雷達(dá)高度計(jì)計(jì)劃的研制報(bào)告”(FinalReport of the advanced Application Flight Experiment Breadboard Pulse Compression RadarAltimeter Program.NASA CR-141399，1974.)。用這種方法，調(diào)制窄脈沖激勵(lì)聲表面波色散延時(shí)線時(shí)，調(diào)制脈沖產(chǎn)生裝置呈現(xiàn)由納秒級(jí)上升沿引起波形的畸變，從而無(wú)法滿(mǎn)足聲表面波色散延時(shí)線產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號(hào)的帶寬要求。上升沿引起波形的畸變，這可能出現(xiàn)在調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的延時(shí)電路、截取電路和調(diào)制電路中。電路中的畸變是由延時(shí)電路的延時(shí)響應(yīng)特性、截取電路的開(kāi)關(guān)特性以及調(diào)制電路的隔離特性引起的。同時(shí)，輸入信號(hào)的電特性也會(huì)引起波形畸變。這些畸變表現(xiàn)為脈沖上升沿相對(duì)于理想值的變化。
本發(fā)明目的是對(duì)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置中的輸入信號(hào)、延時(shí)電路、截取電路和調(diào)制電路提供補(bǔ)償，以便降低輸入信號(hào)、延時(shí)電路、截取電路和調(diào)制電路引起的總畸變量，使輸出信號(hào)的上升沿接近于理想值，從而滿(mǎn)足聲表面波色散延時(shí)線產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號(hào)的帶寬要求，保證雷達(dá)高度計(jì)系統(tǒng)的測(cè)量精度。
本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的通過(guò)使用整形電路以及響應(yīng)速度小于1納秒的截取電路、隔離度大于35dB的調(diào)制電路來(lái)改善波形畸變。整形電路內(nèi)部是一個(gè)納秒有源延時(shí)線，將短脈沖串輸入信號(hào)的上升沿整形，產(chǎn)生上升沿小于6納秒的短脈沖串整形信號(hào)，整形后的短脈沖串信號(hào)通過(guò)響應(yīng)速度小于1納秒的截取電路產(chǎn)生一個(gè)上升沿、下降沿陡峭的8納秒窄脈沖，隔離度大于35dB的調(diào)制電路將射頻輸入信號(hào)與納秒級(jí)窄脈沖調(diào)制，經(jīng)功率放大產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制頻率為324MHz，調(diào)制脈沖寬度為8納秒的納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)雷達(dá)高度計(jì)中的聲表面波色散延時(shí)線，產(chǎn)生滿(mǎn)足測(cè)高要求的線性調(diào)頻信號(hào)帶寬。
本發(fā)明提供了一種雷達(dá)高度計(jì)中使用的納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置。該裝置通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)、延時(shí)電路、截取電路和調(diào)制電路提供補(bǔ)償，降低了輸入信號(hào)、延時(shí)電路、截取電路和調(diào)制電路引起的總畸變量，使所得到的納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖信號(hào)滿(mǎn)足雷達(dá)高度計(jì)系統(tǒng)中激勵(lì)聲表面波色散延時(shí)線產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號(hào)的帶寬要求，改善了雷達(dá)高度計(jì)系統(tǒng)中線性調(diào)頻信號(hào)的線性度和平坦度，減小了相位誤差，保證了雷達(dá)高度計(jì)系統(tǒng)的測(cè)量精度和數(shù)據(jù)反演精度。
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方案詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。


圖1示出納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。
圖2(a)示出整形電路201的輸出信號(hào)曲線。
圖2(b)示出整形電路202的輸出信號(hào)曲線。
圖2(c)電路補(bǔ)償前納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的輸出波形。
圖2(d)電路補(bǔ)償后納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的輸出波形。
圖2(e)電路補(bǔ)償前納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的輸出頻譜。
圖2(f)電路補(bǔ)償后納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的輸出頻譜。
參照?qǐng)D1，圖中示出根據(jù)本發(fā)明的納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。來(lái)自雷達(dá)高度計(jì)控制和處理計(jì)算機(jī)的短脈沖串輸入信號(hào)101經(jīng)整形電路201中的納秒有源延時(shí)線整形，產(chǎn)生了上升沿小于6納秒的整形信號(hào)103，整形信號(hào)103通過(guò)TTL-ECL電平轉(zhuǎn)換電路203，完成TTL到ECL電平轉(zhuǎn)換，變?yōu)镋CL電平信號(hào)105；同時(shí)短脈沖串輸入信號(hào)101經(jīng)另一整形電路202中的納秒有源延時(shí)線整形，產(chǎn)生了上升沿小于6納秒的整形信號(hào)102，整形信號(hào)102送到納秒級(jí)有源延時(shí)電路204，產(chǎn)生8納秒延時(shí)信號(hào)104，延時(shí)信號(hào)104通過(guò)TTL-ECL電平轉(zhuǎn)換電路205完成TTL到ECL電平轉(zhuǎn)換，得到ECL電平信號(hào)106。其中整形電路201和202可用PCA電子公司制造的EP9677-4延時(shí)電路。延時(shí)電路204用PCA電子公司制造的EP9677-4。TTL-ECL電平轉(zhuǎn)換電路203、205為日立公司制造的HD100124。ECL電平信號(hào)105和106隨后分別傳送到響應(yīng)速度小于1納秒的截取電路206，該截取電路響應(yīng)兩路輸入ECL信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)8納秒窄脈沖信號(hào)107。截取電路206可用日立公司制造100117DC與非門(mén)。8納秒窄脈沖信號(hào)107傳送到ECL-TTL電平轉(zhuǎn)換電路207，產(chǎn)生一個(gè)有驅(qū)動(dòng)能力的8納秒窄脈沖信號(hào)108，ECL-TTL電平轉(zhuǎn)換電路207為日立公司制造HD100125。324MHz射頻輸入信號(hào)109和有驅(qū)動(dòng)能力的8納秒窄脈沖信號(hào)108分別送到隔離度大于35dB的調(diào)制電路208，調(diào)制電路208利用其內(nèi)部的一個(gè)雙平衡開(kāi)關(guān)，在有驅(qū)動(dòng)能力的8納秒窄脈沖信號(hào)108控制下，對(duì)324MHz射頻輸入信號(hào)109進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制頻率為324MHz，調(diào)制脈沖寬度為8納秒的調(diào)制窄脈沖信號(hào)110。調(diào)制電路208可用電子工業(yè)部亞光電工廠制造的VJH7雙平衡混頻器。放大器209將調(diào)制窄脈沖信號(hào)110進(jìn)行功率放大，得到一個(gè)滿(mǎn)足雷達(dá)高度計(jì)線性調(diào)頻信號(hào)帶寬要求的輸出信號(hào)111。放大器209為Elisra公司制造的MW-13130-4040寬帶放大器。
參照?qǐng)D2(a)，(b)，(c)，(d)，(e)，(f)，圖2(a)，(b)中示出電路補(bǔ)償前后整形電路201和202的輸出波形曲線。曲線300是加有整形電路201的輸出波形，曲線302示出加有整形電路202后的輸出波形；曲線301示出沒(méi)加整形電路201的輸出波形，曲線303示出未加整形電路202的輸出波形。圖2(c)中示出電路補(bǔ)償前納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的輸出波形304，窄脈沖寬度為10納秒，圖2(d)中示出電路補(bǔ)償后納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的輸出波形305，窄脈沖寬度為8納秒。圖2(e)中示出電路補(bǔ)償前納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的輸出頻譜306，帶寬為100MHz。圖2(f)中示出電路補(bǔ)償后納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的輸出頻譜307，帶寬為125MHz。圖2(a)，(b)，(c)，(d)，(e)，(f)所示的曲線是利用PC計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的短脈沖串信號(hào)作為輸入信號(hào)，利用Hewlett Packard公司制造的HP-83640A信號(hào)源作為射頻輸入信號(hào)，使用HP-54720A示波器來(lái)測(cè)量整形電路201、202和放大電路209的輸出波形曲線，使用HP-8592A頻譜儀來(lái)測(cè)量放大電路209的輸出信號(hào)的頻譜。
權(quán)利要求
1.一種納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于它包括一路將輸入信號(hào)(101)整形的整形電路(201)，與整形電路(201)連接的電平轉(zhuǎn)換電路(203)；另一路將輸入信號(hào)(101)整形的整形電路(202)和與其相連的延時(shí)電路(204)，將延時(shí)電路(204)信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的電平轉(zhuǎn)換電路(205)；一將兩個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路(203)、(205)輸出信號(hào)分別進(jìn)行截取并輸入另一電平轉(zhuǎn)換電路(207)的截取電路(206)，一將電平轉(zhuǎn)換電路(207)輸出信號(hào)與324MHz射頻輸入信號(hào)(109)進(jìn)行調(diào)制，并輸送到放大電路(209)的調(diào)制電路(208)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述的整形電路，是其內(nèi)部具有納秒有源延時(shí)線的整形電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述納秒有源延時(shí)電路(204)，將整形信號(hào)(102)延時(shí)8納秒，產(chǎn)生一路8納秒延時(shí)信號(hào)(104)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述的的調(diào)制電路(208)其內(nèi)部具有的雙平衡開(kāi)關(guān)，且隔離度大于35dB，調(diào)制頻率為324MHz，調(diào)制脈沖寬度為8納秒的納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于雷達(dá)高度計(jì)激勵(lì)線性調(diào)頻產(chǎn)生器所需的納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置，目的在于消除傳統(tǒng)調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置帶來(lái)的波形畸變。它包括整形電路(201)、整形電路(202)、延時(shí)電路(204)、截取電路(206)、電平轉(zhuǎn)換電路(203、205、207)、調(diào)制電路(208)和放大電路(209)六個(gè)部分。它能夠產(chǎn)生滿(mǎn)足雷達(dá)高度計(jì)線性調(diào)頻信號(hào)帶寬要求的納秒級(jí)調(diào)制窄脈沖激勵(lì)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)高度測(cè)量的要求。
文檔編號(hào)H03K7/00GK1168026SQ9710005
公開(kāi)日1997年12月17日 申請(qǐng)日期1997年3月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月4日
發(fā)明者劉和光, 張瑞華, 毛國(guó)詩(shī), 黃靜, 嚴(yán)敬業(yè) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心