專利名稱：一種納秒級調(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，尤其涉及納秒級調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置。
雷達(dá)高度計是一種新型的、用來獲取地球重要數(shù)據(jù)和信息的主動式微波遙感設(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)，其測量數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于全球重力場、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)高度計系統(tǒng)中，線性調(diào)頻信號產(chǎn)生器產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號的帶寬決定了雷達(dá)高度計的測量精度，而納秒級調(diào)制窄脈沖又直接影響到線性調(diào)頻信號的帶寬。線性調(diào)頻信號產(chǎn)生器的核心是一個聲表面波色散延時線。因此，納秒級調(diào)制窄脈沖裝置產(chǎn)生的調(diào)制窄脈沖信號的質(zhì)量直接影響到雷達(dá)高度計設(shè)備整機(jī)性能的優(yōu)劣。
傳統(tǒng)用于雷達(dá)高度計中激勵聲表面波色散延時線的方法有兩種一種是用非調(diào)制窄脈沖激勵聲表面波色散延時線；如文獻(xiàn)1“地球遙感衛(wèi)星1號雷達(dá)高度計線性調(diào)頻信號產(chǎn)生器的研究報告”(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)制窄脈沖激勵聲表面波色散延時線，如文獻(xiàn)2“實(shí)驗(yàn)性脈沖壓縮雷達(dá)高度計計劃的研制報告”(FinalReport of the advanced Application Flight Experiment Breadboard Pulse Compression RadarAltimeter Program.NASA CR-141399，1974.)。用這種方法，調(diào)制窄脈沖激勵聲表面波色散延時線時，調(diào)制脈沖產(chǎn)生裝置呈現(xiàn)由納秒級上升沿引起波形的畸變，從而無法滿足聲表面波色散延時線產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號的帶寬要求。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)生裝置的延時電路、截取電路和調(diào)制電路中。電路中的畸變是由延時電路的延時響應(yīng)特性、截取電路的開關(guān)特性以及調(diào)制電路的隔離特性引起的。同時，輸入信號的電特性也會引起波形畸變。這些畸變表現(xiàn)為脈沖上升沿相對于理想值的變化。
本發(fā)明目的是對調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置中的輸入信號、延時電路、截取電路和調(diào)制電路提供補(bǔ)償，以便降低輸入信號、延時電路、截取電路和調(diào)制電路引起的總畸變量，使輸出信號的上升沿接近于理想值，從而滿足聲表面波色散延時線產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號的帶寬要求，保證雷達(dá)高度計系統(tǒng)的測量精度。
本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的通過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)制電路來改善波形畸變。整形電路內(nèi)部是一個納秒有源延時線，將短脈沖串輸入信號的上升沿整形，產(chǎn)生上升沿小于6納秒的短脈沖串整形信號，整形后的短脈沖串信號通過響應(yīng)速度小于1納秒的截取電路產(chǎn)生一個上升沿、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與納秒級窄脈沖調(diào)制，經(jīng)功率放大產(chǎn)生一個調(diào)制頻率為324MHz，調(diào)制脈沖寬度為8納秒的納秒級調(diào)制窄脈沖信號，用于驅(qū)動雷達(dá)高度計中的聲表面波色散延時線，產(chǎn)生滿足測高要求的線性調(diào)頻信號帶寬。
本發(fā)明提供了一種雷達(dá)高度計中使用的納秒級調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置。該裝置通過對輸入信號、延時電路、截取電路和調(diào)制電路提供補(bǔ)償，降低了輸入信號、延時電路、截取電路和調(diào)制電路引起的總畸變量，使所得到的納秒級調(diào)制窄脈沖信號滿足雷達(dá)高度計系統(tǒng)中激勵聲表面波色散延時線產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號的帶寬要求，改善了雷達(dá)高度計系統(tǒng)中線性調(diào)頻信號的線性度和平坦度，減小了相位誤差，保證了雷達(dá)高度計系統(tǒng)的測量精度和數(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)說明本發(fā)明。


圖1示出納秒級調(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的輸出信號曲線。
圖2(b)示出整形電路202的輸出信號曲線。
圖2(c)電路補(bǔ)償前納秒級調(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)償后納秒級調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的輸出頻譜。
參照圖1，圖中示出根據(jù)本發(fā)明的納秒級調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。來自雷達(dá)高度計控制和處理計算機(jī)的短脈沖串輸入信號101經(jīng)整形電路201中的納秒有源延時線整形，產(chǎn)生了上升沿小于6納秒的整形信號103，整形信號103通過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105；同時短脈沖串輸入信號101經(jīng)另一整形電路202中的納秒有源延時線整形，產(chǎn)生了上升沿小于6納秒的整形信號102，整形信號102送到納秒級有源延時電路204，產(chǎn)生8納秒延時信號104，延時信號104通過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106。其中整形電路201和202可用PCA電子公司制造的EP9677-4延時電路。延時電路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，產(chǎn)生一個8納秒窄脈沖信號107。截取電路206可用日立公司制造100117DC與非門。8納秒窄脈沖信號107傳送到ECL-TTL電平轉(zhuǎn)換電路207，產(chǎn)生一個有驅(qū)動能力的8納秒窄脈沖信號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109和有驅(qū)動能力的8納秒窄脈沖信號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)部的一個雙平衡開關(guān)，在有驅(qū)動能力的8納秒窄脈沖信號108控制下，對324MHz射頻輸入信號109進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生一個調(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110進(jìn)行功率放大，得到一個滿足雷達(dá)高度計線性調(diào)頻信號帶寬要求的輸出信號111。放大器209為Elisra公司制造的MW-13130-4040寬帶放大器。
參照圖2(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計算機(jī)產(chǎn)生的短脈沖串信號作為輸入信號，利用Hewlett Packard公司制造的HP-83640A信號源作為射頻輸入信號，使用HP-54720A示波器來測量整形電路201、202和放大電路209的輸出波形曲線，使用HP-8592A頻譜儀來測量放大電路209的輸出信號的頻譜。
權(quán)利要求
1.一種納秒級調(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(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(101)整形的整形電路(202)和與其相連的延時電路(204)，將延時電路(204)信號進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的電平轉(zhuǎn)換電路(205)；一將兩個電平轉(zhuǎn)換電路(203)、(205)輸出信號分別進(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)輸出信號與324MHz射頻輸入信號(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線的整形電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的納秒級調(diào)制窄脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述納秒有源延時電路(204)，將整形信號(102)延時8納秒，產(chǎn)生一路8納秒延時信號(104)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的納秒級調(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納秒的納秒級調(diào)制窄脈沖信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于雷達(dá)高度計激勵線性調(diào)頻產(chǎn)生器所需的納秒級調(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)生裝置帶來的波形畸變。它包括整形電路(201)、整形電路(202)、延時電路(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)六個部分。它能夠產(chǎn)生滿足雷達(dá)高度計線性調(diào)頻信號帶寬要求的納秒級調(diào)制窄脈沖激勵信號，從而實(shí)現(xiàn)高度測量的要求。
文檔編號H03K7/00GK1168026SQ9710005
公開日1997年12月17日 申請日期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, 毛國詩, 黃靜, 嚴(yán)敬業(yè) 申請人:中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心