CN110196411B - 一种可变频率可变脉宽的浮动板调制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变频率可变脉宽的浮动板调制器，涉及雷达技术领域，该浮动板调制器利用脉冲信号处理电路提取出待调制脉冲信号的前沿信号输出给主开关电路，前沿信号打开主开关电路中的双稳态电路，然后经过第二功率放大器后驱动高速开关管，提取出待调制脉冲信号的后沿信号输出给主开关电路，后沿信号关闭主开关电路中的双稳态电路然后关闭高速开关管，以此再现TTL脉冲信号，也即得到调制脉冲；利用脉冲信号处理电路提取出待调制脉冲信号的截尾后沿信号迅速关闭，可以实现较高频率，工作范围大，可满足大范围频率和脉宽任意可变的要求，且具有器件简单、可靠性高、抗干扰性强、体积小以及便于维修的优点。

Description

一种可变频率可变脉宽的浮动板调制器

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其是一种可变频率可变脉宽的浮动板调制器。

背景技术

近年来，雷达的航电***技术要求变化非常大，如雷达作为独立***，起初失去了显示分***，接着又失去了信号和数据处理分***，现在仅剩下接收、发射和天线等主要分***。同时雷达作为一种有源传感器，与激光、红外、紫光和声学等不同传感器信息融合，增强了探测功能和环境适应性。可见雷达已与电子***打破了明显界限，雷达***作为独立设备有逐步消亡的趋势。故而对雷达发射机也随之提出了更高的要求。而作为雷达发射机重要组成部分——调制器，更是重中之重，现已发展出多种工作方式，但现有的调制器都不能满足雷达发射机的大范围频率和脉宽任意可变新型功能要求。

发明内容

我们针对上述问题及技术需求，提出了一种可变频率可变脉宽的浮动板调制器，该浮动板调制器工作范围较大，可满足大范围频率和脉宽任意可变的要求，可靠性高，抗干扰性强。

本发明的技术方案如下：

一种可变频率可变脉宽的浮动板调制器，该浮动板调制器包括正偏置电源、负偏置电源、脉冲信号处理电路、主开关电路和截尾开关电路，正偏置电源和负偏置电源由浮动电压提供，正偏置电源的正极连接主开关电路的第一端，主开关电路的第二端通过第一电阻和第四电阻连接浮动板调制器的输出端；第一电阻和第四电阻的公共端分别连接第二电阻和第三电阻，第三电阻的另一端连接截尾开关电路的第一端，截尾开关电路的第二端和第二电阻的另一端相连并连接负偏置电源的负极；脉冲信号处理电路的输入端作为浮动板调制器的输入端接收待调制脉冲信号，脉冲信号处理电路包括前沿脉冲提取电路、后沿脉冲提取电路和截尾脉冲提取电路，前沿脉冲提取电路、后沿脉冲提取电路和截尾脉冲提取电路的输入端分别连接脉冲信号处理电路的输入端，前沿脉冲提取电路的输出端作为脉冲信号处理电路的第一输出端连接主开关电路的一个输入端，后沿脉冲提取电路的输出端作为脉冲信号处理电路的第二输出端连接主开关电路的另一个输入端，截尾脉冲提取电路的输出端作为脉冲信号处理电路的第三输出端连接截尾开关电路的输入端；

主开关电路包括第一功率放大器、第一变压器、第二变压器、双稳态电路、第二功率放大器以及高速开关管，第一功率放大器的一个输入端作为主开关电路的一个输入端连接脉冲信号处理电路的第一输出端、对应的输出端连接第一变压器的初级线圈，第一功率放大器的另一个输入端作为主开关电路的另一个输入端连接脉冲信号处理电路的第二输出端、对应的输出端连接第二变压器的初级线圈；第一变压器的次级线圈耦合到双稳态电路的一个输入端，第二变压器的次级线圈耦合到双稳态电路的另一个输入端，双稳态电路的输出端通过第二功率放大器连接高速开关管的栅极，高速开关管的漏极作为主开关电路的第一端，高速开关管的源极作为主开关电路的第二端；

截尾开关电路主要包括截尾开关管，截尾开关管的栅极连接截尾开关电路的输入端，截尾开关管的漏极作为截尾开关电路第一端，截尾开关管的源极作为截尾开关电路的第二端。

其进一步的技术方案为，主开关电路中的双稳态电路包括第一NPN三极管和第二NPN三极管，第一NPN三极管的基极通过第一电感和第五电阻后接地，第一电感和第五电阻的公共端连接第一二极管的负极，第一二极管的正极通过第六电阻接地，第一NPN三极管的发射极连接第二二极管的正极，第二二极管的负极接地，第一NPN三极管的集电极通过第七电阻连接主开关电路的供电电源，第一二极管和第六电阻的公共端作为双稳态电路的一个输入端；第二NPN三极管的基极通过第二电感和第八电阻后接地，第二电感和第八电阻的公共端连接第三二极管的负极，第三二极管的正极通过第九电阻接地，第二NPN三极管的发射极接地，第二NPN三极管的集电极通过第十电阻连接主开关电路的供电电源；第一电感和第五电阻的公共端通过第十一电阻连接第二NPN三极管的集电极，第十一电阻的两端并联第一电容；第二电感和第八电阻的公共端通过第十二电阻连接第一NPN三极管的集电极，第十二电阻的两端并联第二电容，第二NPN三极管的集电极作为双稳态电路的输出端。

其进一步的技术方案为，浮动板调制器还包括电源电路，电源电路包括变压器、整流电路以及稳压电路，变压器的初级线圈连接交流电源，变压器的次级线圈依次连接整流电路和稳压电路后输出给主开关电路提供主开关电路的供电电源。

其进一步的技术方案为，浮动板调制器包括M路主开关电路和M路截尾开关电路，M路主开关电路通过各自的第一端和第二端依次串联，M路截尾开关电路通过各自的第一端和第二端依次串联，M为正整数。

本发明的有益技术效果是：

本申请公开了一种可变频率可变脉宽的浮动板调制器，该浮动板调制器利用脉冲信号处理电路提取出待调制脉冲信号的前沿信号输出给主开关电路，前沿信号打开主开关电路中的双稳态电路，然后经过第二功率放大器后驱动高速开关管V101，提取出待调制脉冲信号的后沿信号输出给主开关电路，后沿信号关闭主开关电路中的双稳态电路然后关闭高速开关管V101，以此再现TTL脉冲信号，也即得到调制脉冲；利用脉冲信号处理电路提取出待调制脉冲信号的截尾后沿信号迅速关闭，可以实现较高频率，工作范围大，可满足大范围频率和脉宽任意可变的要求，且具有器件简单、可靠性高、抗干扰性强、体积小以及便于维修的优点。

附图说明

图1是本申请公开的浮动板调制器的电路结构图。

图2是本申请中的脉冲信号处理电路的电路图。

图3是本申请中的主开关电路的电路图。

图4是本申请中的主开关电路的双稳态电路的电路图。

图5是本申请中的电源电路的电路图。

图6是本申请中的截尾开关电路的电路图。

图7是本申请的浮动板调制器的工作波形图。

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。

本申请公开了一种可变频率可变脉宽的浮动板调制器，请参考图1，该浮动板调制器包括正偏置电源V1、负偏置电源V2、脉冲信号处理电路、主开关电路和截尾开关电路，正偏置电源V1和负偏置电源V2为工作电压，正偏置电源V1和负偏置电源V2由浮动电压提供，如图1所示，正偏置电源V1的负极和负偏置电源V2的正极连接到阴极K，阴极K对地为浮动电压。正偏置电源V1的正极连接主开关电路的第一端D，主开关电路的第二端S通过第一电阻R1和第四电阻R4连接浮动板调制器的输出端G。第一电阻R1和第四电阻R4的公共端分别连接第二电阻R2和第三电阻R3，第三电阻R3的另一端连接截尾开关电路的第一端D，截尾开关电路的第二端S和第二电阻R2的另一端相连并连接负偏置电源V2的负极。

脉冲信号处理电路的输入端作为浮动板调制器的输入端IN接收待调制脉冲信号，脉冲信号处理电路包括前沿脉冲提取电路、后沿脉冲提取电路和截尾脉冲提取电路，前沿脉冲提取电路、后沿脉冲提取电路和截尾脉冲提取电路的输入端分别连接脉冲信号处理电路的输入端IN。前沿脉冲提取电路用于提取待调制脉冲信号的前沿信号，前沿脉冲提取电路的输出端作为脉冲信号处理电路的第一输出端P连接主开关电路的一个输入端。后沿脉冲提取电路用于提取待调制脉冲信号的后沿信号，后沿脉冲提取电路的输出端作为脉冲信号处理电路的第二输出端N连接主开关电路的另一个输入端。截尾脉冲提取电路用于提取待调制脉冲信号的后沿信号后进行延时然后输出截尾后沿信号，截尾脉冲提取电路的输出端作为脉冲信号处理电路的第三输出端Q连接截尾开关电路的输入端。脉冲信号处理电路的具体电路图请参考图2，前沿脉冲提取电路和后沿脉冲提取电路基于同一个CD4098单稳态触发器构成，截尾脉冲提取电路基于CD4098单稳态触发器构成，脉冲信号处理电路是较为常规的电路，本申请不详细介绍其电路构成。

主开关电路的电路图请参考图3，主开关电路包括第一功率放大器A1、第一变压器T1、第二变压器T2、双稳态电路、第二功率放大器A2以及高速开关管V101。第一功率放大器A1的一个输入端InA作为主开关电路的一个输入端连接脉冲信号处理电路的第一输出端P、对应的输出端OutA连接第一变压器T1的初级线圈，脉冲信号处理电路取出的前沿信号从InA输入到第一功率放大器A1，经第一功率放大器A1进行功率放大后从OutA输出。第一功率放大器A1的另一个输入端InB作为主开关电路的另一个输入端连接脉冲信号处理电路的第二输出端N、对应的输出端OutB连接第二变压器T2的初级线圈，脉冲信号处理电路取出的后沿信号从InB输入到第一功率放大器A1，经第一功率放大器A1进行功率放大后从OutB输出。第一变压器T1的次级线圈耦合到双稳态电路的一个输入端，第二变压器T2的次级线圈耦合到双稳态电路的另一个输入端，双稳态电路的输出端通过第二功率放大器A2连接高速开关管V101的栅极，也即双稳态电路的输出端连接第二功率放大器A2的InA和InB引脚，第二功率放大器A2的OutA和OutB引脚连接高速开关管V101的栅极。高速开关管V101的漏极作为主开关电路的第一端D，高速开关管的源极作为主开关电路的第二端S。其中，双稳态电路的具体电路图请参考图4，包括第一NPN三极管J1和第二NPN三极管J2，第一NPN三极管J1的基极通过第一电感L1和第五电阻R5后接地，第一电感L1和第五电阻R5的公共端连接第一二极管D1的负极，第一二极管D1的正极通过第六电阻R6接地，第一NPN三极管J1的发射极连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极接地，第一NPN三极管J1的集电极通过第七电阻R7连接主开关电路的供电电源V+，第一二极管D1和第六电阻R6的公共端作为双稳态电路的一个输入端用于连接第一变压器T1。第二NPN三极管J2的基极通过第二电感L2和第八电阻R8后接地，第二电感L2和第八电阻R8的公共端连接第三二极管D3的负极，第三二极管D3的正极通过第九电阻R9接地，第二NPN三极管J2的发射极接地，第二NPN三极管J2的集电极通过第十电阻R10连接主开关电路的供电电源V+。第一电感L1和第五电阻R5的公共端通过第十一电阻R11连接第二NPN三极管J2的集电极，第十一电阻R11的两端并联第一电容C1。第二电感L2和第八电阻R8的公共端通过第十二电阻R12连接第一NPN三极管J1的集电极，第十二电阻R12的两端并联第二电容C2，第二NPN三极管J2的集电极作为双稳态电路的输出端连接第二功率放大器A2。在实际应用时，浮动板调制器包括M路主开关电路，M路主开关电路通过各自的第一端和第二端依次串联，M为正整数，且通常的，M最多为15。则每一路主开关电路都如图3所示，每一路主开关电路的D连接上一路主开关电路S，每一路主开关电路的S连接下一路主开关电路D实现串联。

由于主开关电路浮在高压上实际不和大地相连，因此主开关电路的供电电源V+和V-由独立的电源电路供出，因此虽然如图1未示出，但本申请的浮动板调制器还包括电源电路，如图5所示，电源电路包括变压器T201、桥式整流电路以及基于LM117构成的稳压电路，变压器T201的初级线圈连接交流电源VC+和VC-，变压器T201的次级线圈依次连接整流电路和稳压电路后输出给主开关电路提供主开关电路的供电电源V+和V-。交流电源VC+和VC-可以是220V、110V和380V等等，经过电源电路的处理后，给主开关电路提供的供电电源V+为+15V、V-为-15V。电源电路的具体电路结构为常规结构，本申请不详细介绍。如上所述，本申请中可以包含多路主开关电路，则电源电路也包含多路，如图5以包含两路为例，每一路电源电路的输出分别连接到一路主开关电路进行供电，则如图5所示，这多路电源电路共用一个变压器T201，变压器T201的次级线圈连接变压器T202的初级线圈，变压器T202包括多个次级线圈，每一个次级线圈连接每一路电源电路的整流电路。

截尾开关电路的电路图请参考图6，主要包括截尾开关管V201，还包括功率放大器A3，截尾开关电路的输入端连接功率放大器A3的输入端InA和InB引脚，功率放大器A3对脉冲信号处理电路输入的截尾后沿信号进行功率放大后输出给后续电路，功率放大器A3的输出OutA和OutB引脚经过变压器以及一系列处理后连接截尾开关管V201的栅极，截尾开关管V201的漏极作为截尾开关电路第一端D，截尾开关管的源极作为截尾开关电路的第二端S。同样的，浮动板调制器也包含M路截尾开关电路，这M路截尾开关电路通过各自的第一端和第二端依次串联。截尾开关电路由于与大地直接相连，因此15V+和15V-可以直接输入，除此之外，上述各个电路中的15V+和15V-也可以直接输入。

本申请公开的浮动板调制器在工作时，TTL脉冲信号输入到脉冲信号处理电路，脉冲信号处理电路的前沿脉冲提取电路取出TTL脉冲信号的前沿信号并通过第一输出端P输出给主开关电路，后沿脉冲提取电路取出TTL脉冲信号的后沿信号并通过第二输出端N输出给主开关电路，截尾脉冲提取电路取出TTL脉冲信号的截尾后沿信号并通过第三输出端N输出给截尾开关电路，请参考图7所示的波形示意图，可以看出截尾后沿信号相对于后沿信号延时了一定时长。前沿信号打开双稳态电路，经过第二功率放大器后驱动高速开关管V101，后沿信号关闭双稳态电路，从而关闭高速开关管V101，以此再现TTL脉冲信号，也即得到调制脉冲，且不受频率和脉宽的影响。同时截尾开关电路可以快速关闭调制器，从而可以实现较高频率。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，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)

1.一种可变频率可变脉宽的浮动板调制器，其特征在于，所述浮动板调制器包括正偏置电源、负偏置电源、脉冲信号处理电路、主开关电路和截尾开关电路，所述正偏置电源和所述负偏置电源由浮动电压提供，所述正偏置电源的正极连接所述主开关电路的第一端，所述主开关电路的第二端通过第一电阻和第四电阻连接所述浮动板调制器的输出端；所述第一电阻和第四电阻的公共端分别连接第二电阻和第三电阻，所述第三电阻的另一端连接所述截尾开关电路的第一端，所述截尾开关电路的第二端和所述第二电阻的另一端相连并连接所述负偏置电源的负极；所述脉冲信号处理电路的输入端作为所述浮动板调制器的输入端接收待调制脉冲信号，所述脉冲信号处理电路包括前沿脉冲提取电路、后沿脉冲提取电路和截尾脉冲提取电路，所述前沿脉冲提取电路、后沿脉冲提取电路和截尾脉冲提取电路的输入端分别连接所述脉冲信号处理电路的输入端，所述前沿脉冲提取电路的输出端作为所述脉冲信号处理电路的第一输出端连接所述主开关电路的一个输入端输出所述待调制脉冲信号的前沿信号，所述后沿脉冲提取电路的输出端作为所述脉冲信号处理电路的第二输出端连接所述主开关电路的另一个输入端输出所述待调制脉冲信号的后沿信号，所述截尾脉冲提取电路的输出端作为所述脉冲信号处理电路的第三输出端连接所述截尾开关电路的输入端，所述截尾脉冲提取电路用于提取所述待调制脉冲信号的后沿信号后进行延时然后输出截尾后沿信号给所述截尾开关电路；

所述主开关电路包括第一功率放大器、第一变压器、第二变压器、双稳态电路、第二功率放大器以及高速开关管，所述第一功率放大器的一个输入端作为所述主开关电路的一个输入端连接所述脉冲信号处理电路的第一输出端、对应的输出端连接所述第一变压器的初级线圈，所述第一功率放大器的另一个输入端作为所述主开关电路的另一个输入端连接所述脉冲信号处理电路的第二输出端、对应的输出端连接所述第二变压器的初级线圈；所述第一变压器的次级线圈耦合到所述双稳态电路的一个输入端，所述第二变压器的次级线圈耦合到所述双稳态电路的另一个输入端，所述双稳态电路的输出端通过所述第二功率放大器连接所述高速开关管的栅极，所述高速开关管的漏极作为所述主开关电路的第一端，所述高速开关管的源极作为所述主开关电路的第二端；

所述截尾开关电路主要包括截尾开关管，所述截尾开关管的栅极连接所述截尾开关电路的输入端，所述截尾开关管的漏极作为所述截尾开关电路第一端，所述截尾开关管的源极作为所述截尾开关电路的第二端。

2.根据权利要求1所述的浮动板调制器，其特征在于，所述主开关电路中的双稳态电路包括第一NPN三极管和第二NPN三极管，所述第一NPN三极管的基极通过第一电感和第五电阻后接地，所述第一电感和第五电阻的公共端连接第一二极管的负极，所述第一二极管的正极通过第六电阻接地，所述第一NPN三极管的发射极连接第二二极管的正极，所述第二二极管的负极接地，所述第一NPN三极管的集电极通过第七电阻连接所述主开关电路的供电电源，所述第一二极管和第六电阻的公共端作为所述双稳态电路的一个输入端；所述第二NPN三极管的基极通过第二电感和第八电阻后接地，所述第二电感和第八电阻的公共端连接第三二极管的负极，所述第三二极管的正极通过第九电阻接地，所述第二NPN三极管的发射极接地，所述第二NPN三极管的集电极通过第十电阻连接所述主开关电路的供电电源；所述第一电感和第五电阻的公共端通过第十一电阻连接所述第二NPN三极管的集电极，所述第十一电阻的两端并联第一电容；所述第二电感和第八电阻的公共端通过第十二电阻连接所述第一NPN三极管的集电极，所述第十二电阻的两端并联第二电容，所述第二NPN三极管的集电极作为所述双稳态电路的输出端。

3.根据权利要求2所述的浮动板调制器，其特征在于，所述浮动板调制器还包括电源电路，所述电源电路包括变压器、整流电路以及稳压电路，所述变压器的初级线圈连接交流电源，所述变压器的次级线圈依次连接所述整流电路和稳压电路后输出给所述主开关电路提供所述主开关电路的供电电源。

4.根据权利要求1-3任一所述的浮动板调制器，其特征在于，所述浮动板调制器包括M路主开关电路和M路截尾开关电路，所述M路主开关电路通过各自的第一端和第二端依次串联，所述M路截尾开关电路通过各自的第一端和第二端依次串联，M为正整数。

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